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智能建筑計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的雷電防護論文
一、前言
計算機網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計存在一定的問題，計算機設(shè)計系統(tǒng)是由大量的微電子共同運行才會有效的，但是這些微電子共同作用的同時也會形成回合電路。從而引導(dǎo)雷電的微波進(jìn)入到系統(tǒng)內(nèi)部，從而造成電腦系統(tǒng)的末端和接口的破壞，導(dǎo)致很大的經(jīng)濟損失。我們就雷電的防護措施展開了如下探討：
二、雷電進(jìn)入計算機網(wǎng)絡(luò)的方式
1.電源部分。計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)電源部分遭受雷擊的風(fēng)險主要有以下幾種：雷電直接擊中廠區(qū)外的架空高壓線路，導(dǎo)致過電壓串入廠區(qū)內(nèi)的低壓配電系統(tǒng)；廠區(qū)周邊發(fā)生雷擊時，電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)導(dǎo)致部分能量耦合到低壓配電系統(tǒng)；雷電直接擊中廠區(qū)內(nèi)的建筑，導(dǎo)致建筑物基礎(chǔ)地電位升高對低壓配電系統(tǒng)反擊放電。
2.計算機網(wǎng)絡(luò)部分
雷電能量侵入計算機終端的途徑如右圖1所示。
雷電直接擊中廠區(qū)外的通信線路，導(dǎo)致過電壓串入廠區(qū)內(nèi)的計算機網(wǎng)絡(luò)布線系統(tǒng)，將終端設(shè)備損壞；雷電直接擊中廠區(qū)內(nèi)的建筑物，雷電流沿柱內(nèi)鋼筋下泄時產(chǎn)生的LEMP(雷擊電磁脈沖)在機房內(nèi)信號回路上感應(yīng)產(chǎn)生的過電壓擊壞網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，廠區(qū)周邊發(fā)生雷擊時，電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)導(dǎo)致部分能量耦合到計算機網(wǎng)絡(luò)布線系統(tǒng)，雷電直接擊中廠區(qū)內(nèi)的建筑，導(dǎo)致建筑物基礎(chǔ)地電位升高對計算機網(wǎng)絡(luò)布線系統(tǒng)反擊放電，將計算機終端設(shè)備和交換設(shè)備擊壞。
三、雷電對計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的侵害
1.雷電損害計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的原因分析。現(xiàn)代的社會已經(jīng)是網(wǎng)絡(luò)化、信息化、全球化的時代，網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展?jié)B透到世界各個角落。高科技的計算機器件、高精度的儀器被應(yīng)用計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之中去，計算機的芯片越小，其自身具有的功能和作用就越強。但是它本身的耐壓性就越弱。當(dāng)受到雷電的襲擊時，造成的損害就更大。這也是造成計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)癱瘓的主要原因之一。
2.雷電對計算機網(wǎng)絡(luò)的侵害形式。雷電對計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的侵害主要有兩種不同的形式：一種是直擊雷，另一種是雷擊電磁脈沖，前者指的是雷電等直接沖擊建筑物或是地面上的各種設(shè)備機器等，造成計算機硬件和軟件的損害。外部的防護措施主要是為了保護建筑不受自然雷擊或者火災(zāi)的影響而發(fā)生的人身事故。內(nèi)部的雷電系統(tǒng)指的是雷電和其他外界發(fā)生感應(yīng)電流的泄露產(chǎn)生的人身事故。由于計算機是處在建筑物之內(nèi)，是室內(nèi)操作的，因此受到雷電直接的侵害小，主要是受到雷的沖擊。因此計算機的雷電防護主要是擊電磁脈防護。
3.雷電對計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)侵害的主要途徑。雷電對計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的侵害主要有三種途徑：一種是雷電通過電源路線侵入到計算機系統(tǒng)，由于計算機的電源通過電力路線送到室內(nèi)，如果電力路線遭到了雷電的襲擊就會產(chǎn)生電力線路的中斷，直接導(dǎo)致計算機系統(tǒng)的崩潰。如果建筑物體受到雷電的襲擊這時候在計算機的電源線路上會產(chǎn)生大量的雷擊電磁脈沖，對計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)造成毀滅性的打擊。第二種途徑是通過計算機的通信線路進(jìn)行侵害，其中一種情況是靜電感應(yīng)，雷電的作用，計算機系統(tǒng)附近的線路會感應(yīng)相反電荷；另一種情況是電磁感應(yīng)。
四、計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的雷電防護
1.電源系統(tǒng)的防護。
以電子計算機為基礎(chǔ)的系統(tǒng)的電壓流相對較少。在這種情況下，防御電源線線路的過電壓就會少于電力設(shè)備。此時，要想通過電源對其進(jìn)行相應(yīng)的防護，就應(yīng)該采取相應(yīng)的抑制瞬間過電壓、過電流措施，以保證計算機系統(tǒng)安全狀態(tài)值。一旦雷電產(chǎn)生較大的電壓、電流，在短時間內(nèi)想對相應(yīng)的電壓進(jìn)行限制或是泄流是比較困難的。要想更好的解決這一問題，就應(yīng)該根據(jù)相應(yīng)防雷保護區(qū)原理對每個分區(qū)的交界處進(jìn)行相應(yīng)的防雷保護，可以在高壓變壓器后端到二次設(shè)備電纜內(nèi)芯兩端適當(dāng)?shù)募友b避雷器，以保證二次電壓設(shè)備安全。也可以在精密儀器設(shè)備及UPS的前端適當(dāng)?shù)募友b避雷器或是保護器，將其作為三級防護。只有通過多級防護，才能最大限度的對相應(yīng)的雷電流進(jìn)行限壓或是泄流，以避免雷電對計算機系統(tǒng)造成重大危害。
2.屏蔽措施和合理布線
金屬導(dǎo)體，電纜屏蔽層及金屬線槽進(jìn)入機房時應(yīng)做等電位連接，電纜連接器要進(jìn)行屏蔽處理。如使用非屏蔽電纜入戶前應(yīng)穿金屬管并埋入地中，入戶前埋地水平距離不小于10m，架空入戶的屏蔽金屬兩端及穿過雷電防護區(qū)交界處時必須進(jìn)行等電位連接。采用含金屬部件的光纜進(jìn)行通信或數(shù)據(jù)傳輸時應(yīng)在出入機房光纜終端處將金屬部件進(jìn)行等電位連接。屏蔽是減少電磁干擾的基本措施，為了減少電磁干擾的感應(yīng)效應(yīng)，線路的屏蔽措施與選擇合適的路徑敷設(shè)線路及機房的設(shè)計都顯得十分重要。
3.機房位置選擇
在高層或多層建筑物中，計算機房應(yīng)選擇在建筑物低層中心部位。其設(shè)備應(yīng)遠(yuǎn)離外墻結(jié)構(gòu)柱，設(shè)在雷電防護區(qū)的高級別區(qū)域內(nèi)。電位連接和接地系統(tǒng)金屬導(dǎo)體、電纜屏蔽層及金屬線槽進(jìn)入機房時應(yīng)做等電位連接，電纜連接器要進(jìn)行屏蔽處理。當(dāng)機房設(shè)備較少時可采用S型、星型結(jié)構(gòu)連接，此時設(shè)備所有金屬部件除在接地基準(zhǔn)點ERP連接，設(shè)備金屬部件之間相對絕緣。若采用M型網(wǎng)型結(jié)構(gòu)等電位環(huán)型連接，則每隔5m設(shè)備與建筑物的主筋連接。設(shè)備的保護地、靜電接地、交流接地、電纜的金屬外層和電涌保護器的接地端均應(yīng)以最短的距離分別接到等電位連接帶上。
4.直接雷防護。
為了更好的保護計算機系統(tǒng)，屋頂也應(yīng)該安裝相應(yīng)的避雷針、避雷器，并用相應(yīng)的材質(zhì)將避雷帶個接地網(wǎng)進(jìn)行連接，以保證機房內(nèi)不同的金屬外殼、工作連接及光線架等以最小的距離連接在一起。保證接地網(wǎng)和電源系統(tǒng)接地網(wǎng)等相互連接，以達(dá)到電壓均衡的目的。直擊雷的防護仍以避雷針、避雷帶（網(wǎng)）或由其混合組成的接閃器為主要防護方法。對其他防直擊雷的裝置應(yīng)使用經(jīng)省部級鑒定的產(chǎn)，樓房越高遭雷擊的幾率越大�！督ㄖ锓览自O(shè)計規(guī)范》中規(guī)定：一類防雷建筑物超過30m；二類防雷建筑物超過45m；三類防雷建筑物超過60m時，還應(yīng)采取防側(cè)擊雷措施和等電位防護措施。
5.安裝SPD，目的在于限制瞬態(tài)過電壓和分走電涌電流的器件，它至少含有一種非線性元件。當(dāng)雷電浪涌侵入計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時，信號SPD動作，此時對地阻抗趨近于零，雷電流向大地中泄放。信號SPD可以將雷電過電壓箝制在計算機終湍或者交換機接口能承受的范圍內(nèi)，從而對它們形成保護。
6.信號系統(tǒng)的防護
計算機實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信是通過相應(yīng)介質(zhì)來實現(xiàn)的，不僅通過普通電話線實現(xiàn)互聯(lián)，也可能通過非屏蔽雙絞線實現(xiàn)互聯(lián)的。因此，在計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計的過程中，應(yīng)該根據(jù)計算機網(wǎng)絡(luò)信號的不同，采取相應(yīng)的措施，以對計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行防護。在應(yīng)用計算機系統(tǒng)的時候，盡量避免將通信電纜暴露地面，最好是將相應(yīng)的電纜埋在地底下或是用屏蔽管槽將兩端接地，也可以在入戶前，安裝相應(yīng)的避雷器。在考慮信號傳輸寬帶或是衰減的過程中，盡量與網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)相一致。
五、結(jié)束語
綜上所述，雖然現(xiàn)今的網(wǎng)絡(luò)計算機系統(tǒng)遭受到了電路雷電的破壞，但是我國的科學(xué)家不斷的研究探索防雷的措施，包括計算機系統(tǒng)的內(nèi)部進(jìn)行回合電路的防止，以及對于已經(jīng)形成雷波的抑制都有很大研究的成果，相信我國的計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展會更加的健康快速。
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