摘要：高速公路收费站位于郊区空旷地带，且监控系统的组成设备均为弱电设备，在雷雨天气时，特殊的地理环境和设备自身的特点导致机电系统经常遭受雷电侵害。轻者部分设备被雷电击坏系统，丧失部分功能，重者全系统瘫痪，经济损失惨重，给交通安全带来极大隐患。基于此，本文主要分析了高速公路通信、监控、收费系统防雷措施，以供参考。
关键字：高速公路；通信；监控
引言
目前，在各类建筑物中均安设了大量的微电子通信网络设备，大大提高了因感应雷导致室内信息系统微电子设备受损的几率。纵观历年来层出不同的各类雷击事件，我们不难发现：常规建筑物所设计安装的防直击雷装置在防止由于雷电感应、电磁脉冲、静电和雷电波侵入等原因造成的对通信系统和计算机信息网络系统的危害方面的成效并不十分显著。
1高速公路通信、监控、收费系统的构成
几乎所有的高速公路都在其管辖范围内设有监控中心大楼。该中心设置有大型地图板和监控电视系统，及多画面切换控制设备、食品监视器、录像设备和自动转换装置。此外，还包括计算机网络系统、紧急电话的控制、公路出入口中间等。
各个收费站均有光缆通信设备，用于收费的计算机局域网，收费站信号灯控制系统，监视、摄像、控制操作台等。
各个收费站内的收费计算机网络系统工作站专用计算机，收费票据打印机、收费指示板，指示灯，车道控制机，自动栏杆，语音提示系统，车辆过境自动计数器，对讲机和空调，供电系统等设备一应俱全。
公路沿线及收费站广场也都安装有数个摄像头，用于监控，摄像头的视频信号通过光缆、同轴电缆、对称电缆或利用微波传输系统，来实现视频及语音信号的传输，以确保其能被准确输送到中心监控室，这样相关工作人员在控制中心就能足不出户的了解公路沿线车辆的实时状况，为及时调度指挥提供了便利。
道路的LED指示牌。它主要用于发布高速公路的即时信息，通常多安设在空旷无遮挡的高处位置，并通过光纤组成来实现控制信号线的目的，该系统的电源一般选择就地变压法的方式，在工程实践中，根据以往的经验，在所有的雷击事故中，由电源因素引发的占多数。
2雷电对高速公路收费站机电设备的危害
雷电属于一种自然现象，是因为大气云层中的冷热空气相互摩擦产生电场，从而出现的一种放电现象。雷电现象具有两种类型，一种是直击雷，另一种是感应雷，它们都具有电压高、电流大的特点，很容易使收费站中的机电设备受到破坏。例如直击雷，它会与高速公路上的机电设备和建筑物等产生各种危害效应，例如电效应、磁场效应等，对高速公路上的几点设备造成直接的危害，使地面的电位差瞬间增加，直击雷的电压最大可以达到500kV，产生强大的破坏力，损坏机电设备，严重的还会导致人员的伤亡。而感应雷是直击雷产生的感应电流，它可以感应到高速公路上的金属设施，通过金属设施传导到机电设备中，对设备造成弱电冲击。感应雷分为静电感应和电磁感应。
3高速公路通信、监控、收费系统防雷措施
3.1高速公路建筑物防护措施
第一，监控中心大楼一般设置在高速公路的出入端或控制管理区域的中心位置。由于楼内有大量实时运行的电子、微电子设备，又是整个大楼的指挥高度中心，根据GB50057-94《建筑物防雷设计规范》的规定，可定为二类防雷建筑。设计方法请参照《建筑物防雷设计规范》附录四的要求，决定避雷针的数目、布局、高度，在设计时应考虑避雷针抗当地30年最大风的抗风强度。
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第二，为了减少避雷针的维护，防止酸雨对避雷针的腐蚀，应在监控中心大楼楼顶安装不锈钢避雷针，使其能有效防止直接雷击以保护大楼的楼顶和各类通信天线的安全。
第三，在公路沿线安装监控摄像头的云台杆顶、收费站广场云台杆顶以及LED指示牌顶各安装一套不锈钢避雷针，以保护云台摄像头等设备免遭直击雷危害。
第四，在高速公路收费站钢架屋顶上和大型室外电子显示屏顶端左右对称各安装一套不锈钢避雷针，以保护收费站钢架屋顶和电子显示屏框架结构免遭直击雷危害。
第五，避雷针的引下线最好利用钢结构柱做泄流线，条件不允许时，也可以单独用铜绞线穿镀锌钢管屏蔽，并做绝缘处理，以减少泄流时的雷击电磁脉冲辐射而损坏微电子设备和室外大型电子显示屏编码控制系统。
2.2收费系统信号线的防护措施
在监控中心机房计算机网络服务器至网络交换机间安装一只计算机网络信号SPD以保护服务器。在监控中心机房网络交换机至收费亭的微机间的数据线两端各安装一只计算机网络信号SPD以保护网络交换机和收费亭微机网络端口。在电子显示屏的光、电端机编码器之后至控制器两端各安装一只数据线SPD以保护光、电端机、编码器和控制器。收费亭与监控中心有线对讲系统两端各安装音频信号避雷器1个。宜在程控电话和紧急电话传输线两端安装程控电话SPD，其标称导通电压为Un≤1.5Uc。
2.3视频信号传输线路的防护措施
第一，在广场摄像头到控制中心和收费亭车道的监控摄像头到控制中心的视频传输电缆两端应安装视频信号SPD各一只以保护摄像头。
第二，在公路沿线云台的摄像头上各安装一只视频信号电涌保护器以保护摄像头。
第三，在收费电脑视频卡视频输入、输出BNC端口安装视频信号SPD各1个，保护收费电脑。
2.4电源系统的防护
将收费站的总配电电源安装上型号为V25-B+C/3的三相电源避雷器，总配电电源上的避雷器作为首层的避雷措施；将机房设施的配电柜上安装同样型号的三相电源避雷器，作为第二层的避雷措施；将所有收费系统的电源输出端和收费站的配电箱电源输入端安装型号为V20-C/3+NPE的三相电源避雷器，作为电源系统的第三层避雷措施；在收费站监控车道摄像机的电源线路输入端安装型号为24的避雷器。
2.5接地系统
接地系统采用共用接地，即由防雷接地、交流工作地、直流工作地、安全保护接地共同组成，其接地电阻值应考虑以接入设备的要求最小值来确定。机房接地应沿计算机机房防静电地板下四周安装环行均压环。根据设备外壳接地需要和避雷器接地需要在相应的位置上钻孔连接（必须用铜螺丝）。系统内的防雷地、静电地、屏蔽地、直流地、绝缘地、安全保护地等接地直接连接到均压环上。配电房及业务办公楼利用建筑物的基础钢筋作为自然接地网。收费大棚利用钢筋混凝土基础作为接地网，接地电阻值不宜大于l欧，如达不到要求，应在收费大棚一侧的空地上设置人工接地体。收费岛设置供岛上机电设备等电位连接和接地的等电位均压环，均压环利用收费岛内的基础钢筋。收费岛上安装的收费亭，收费、监控、通信等机电设备处预留等电位接地端子板。收费亭及附近的线缆沟内应分别预留与等电位均压环可靠电气焊接的接地端子板。收费岛的等电位均压环进行可靠的电气连接，并与收费大棚地网可靠连接。组成收费岛共用接地系统。收费广场高杆灯、外场摄像设备接地与收费场所站地网共地。
结束语
高速公路防雷工程是一项非常复杂的系统工程。高速公路一般是由通信、监控和收费三大系统组成的，每个系统都对高速公路的正常运营和管理起着不可替代的作用。实际工程设计和施工过程中，应当因地制宜，结合实际情况，细致周密的设计相应的防雷方案，使整个高速公路系统运行稳定可靠。
参考文献：
[1]张汇，欧平.高速公路的综合防雷方案[J].数字化用户，2013，08：48.
论文作者:马占刚,孟庆东
论文发表刊物:《基层建设》2017年第19期
论文发表时间:2017/11/7
标签：高速公路论文; 收费站论文; 防雷论文; 系统论文; 避雷针论文; 设备论文; 避雷器论文; 《基层建设》2017年第19期论文;