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1 引言
我國每年因雷電災(zāi)害造成3000～4000人傷亡，直接經(jīng)濟損失達數(shù)億元，而由此造成的間接經(jīng)濟損失則難以統(tǒng)計，產(chǎn)生的社會影響也越來越大[1]。目前，我國尚未制定有關(guān)加油站雷擊風險評估的國家標準，僅重慶等部分省市出臺了雷擊風險評估的地方標準，針對加油站、液化石油儲配站和煤礦等項目進行雷擊風險評估的《易燃易爆場所雷電災(zāi)害風險評估技術(shù)規(guī)范》也未出臺[2-5]。本文參照IEC和國內(nèi)最新制定的雷擊風險評估標準，利用通用的方法對山東省淄博市桓臺縣某加油站進行雷電災(zāi)害風險評估，供大家共同探討。
2 項目概況
本項目位于山東省淄博市桓臺縣果里鎮(zhèn)侯莊村，湖南路以東，坐東朝西，東西長109.83米，南北寬80米，南側(cè)儲油罐，東側(cè)為辦公、配電、庫房等一排房屋，中間為加油機及金屬罩棚，金屬罩棚內(nèi)筋作為引下線，建筑高度8.2米，為二類防雷建筑物，其平面布局見圖1。服丈枋括電源線路、通信、監(jiān)控線路和電話線路。電源線路在距離建筑物15米處采用穿鋼管、埋地敷設(shè)入戶方式；通信線路為光纖接入，監(jiān)控線路和電話線路為穿鋼管埋地敷設(shè)方式。防雷設(shè)計有雷電防護裝置，在電源配電柜內(nèi)有二級電源SPD保護，有效的等電位連接。如圖1所示。
3 雷電活動特征分析
以下雷電資料取自山東省閃電定位系統(tǒng)，以項目現(xiàn)場測量的地理位置參數(shù)（中心位置：E118°07.888′，N36°53.681′）為參考點，選取其所在區(qū)域（5km范圍內(nèi)）地閃活動5年（2006.07～2011.06）的地閃數(shù)據(jù)，進行統(tǒng)計分析得出如下結(jié)論，作為雷電風險評價的基礎(chǔ)參數(shù)之一。
3.1 年平均地閃密度
圖2顯示以加油站5 km半徑范圍內(nèi)地閃密度分布，加油站所在區(qū)域年平均地閃密度約為Ng=4.61次/（km2?a）。
3.2 雷電活動季節(jié)變化
對加油站5 km半徑范圍內(nèi)5年的雷電數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和分析， 該區(qū)域發(fā)生地閃1672次（表1）。其中該區(qū)域發(fā)生負地閃1652次，發(fā)生正地閃20次，占總地閃比率分別為98.80%和1.20%。由表1可知地閃電流強度平均值為12.06kA。
圖3為以加油站所在區(qū)域為中心方圓5km范圍內(nèi)各月閃電次數(shù)占全年的百分比，3至5月份雷電活動逐漸增強，6至7月份強度急劇加強，8月份達到全年最強，9、10月份急劇降低，而11月份至次年1月份沒有地閃發(fā)生。
春季（3、4、5月）、夏季（6、7、8月）、秋季（9、10、11月）和冬季（12、1、2月）閃電次數(shù)分別占全年總數(shù)的5.14%、91.86%、2.75%和0.24%?？梢钥闯鱿募菊急茸罡?，為全年雷暴活動的頻發(fā)期。
3.3 雷電活動日變化
依據(jù)圖4可得出以加油站所在區(qū)域為中心方圓5km范圍內(nèi)閃電活動日變化規(guī)律：該區(qū)域閃電活動表現(xiàn)為2個高峰期，上午 7～14時為地閃活動高發(fā)時段，占比為48.99%；夜間22～03時為地閃活動高峰期，占比為30.21%； 4～6時地閃活動相對較少。
因此，建議在夏季6、7、8月份密切關(guān)注雷雨天氣活動，重點關(guān)注7～14時以及22～03時的雷電活動，提前做好各項防雷措施。
3.4 土壤電阻率
通過對該加油站現(xiàn)場勘測測定土壤電阻率平均值為6.18Ω?m，表面在測點上隨著地極間距的增大土壤電阻率測量值變化不大，土壤分布比較均勻[6]。
一般按式（1）計算[7]：
（1）
式中：為所測土壤電阻率，為季節(jié)修正系數(shù)，現(xiàn)場勘測土壤為干燥粘土，天氣為晴天，溫度為32℃，取為1.5，則=1.5×23.24=9.27Ω?m。
4 加油站雷擊風險評估
4.1 采用的評估方法
根據(jù)《汽車加油站設(shè)計與施工規(guī)范》（GB50156-2012）、《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》（GB50057-2010）、《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》（GB50343-2012）等標準中的雷擊風險評估方法，雷擊風險的計算由式（2）確定：
（2）
式中，是雷擊次數(shù)，是雷擊導(dǎo)致?lián)p害概率，是雷擊損失。
4.2 雷擊風險評估計算
（1）年平均雷擊次數(shù)。淄博地區(qū)的雷暴日數(shù)是32d，Ng=0.1×Td=3.2次/（km2?a），而閃電定位資料顯示最近五年其Ng=4.61次/（km2?a）。雷擊加油站等效接收面積Ad=4.78×103m2，雷擊建筑物周圍250m范圍內(nèi)的截收面積AM=1.41×105m2。位置因子Cd取0.5，環(huán)境因子Ce取0.5，變壓器因子Ct取0.2。（見表2）
（2）雷擊建筑物造成的損害概率。該加油站直擊雷措施到位，取PA=10-2；該加油站為二類防雷建筑物，PB=0.05；電源系統(tǒng)設(shè)置了二級SPD，信號系統(tǒng)未設(shè)計SPD，不符合規(guī)范要求，PC（電源）=10-2，PC（信號）=1；雷擊建筑物附近引起內(nèi)部系統(tǒng)故障PM的概率取決于雷電電磁脈沖防護措施（LPM），即因子KMS的防雷措施，KMS=1×1×0.0002×（1.5/1.5）=0.0002，所以PM=2×10-4；在服務(wù)設(shè)施線路入戶處電源系統(tǒng)設(shè)置了二級SPD，信號系統(tǒng)未設(shè)計SPD，不符合規(guī)范要求，取Pu（電源）= Pv（電源）=Pw（電源）=Pz（電源）=10-2，Pu（信號）=Pv（信號）=Pw（信號）=Pz（信號）=1。
（3）建筑物雷擊風險分量的計算。該加油站工作人員較少，防護措施到位，如發(fā)生火災(zāi)危險，會產(chǎn)生低程度驚慌。（見表3）
將各參數(shù)代入相應(yīng)公式，表4是雷擊建筑物風險分量計算結(jié)果。
4.3 雷擊風險計算結(jié)果分析
加油站內(nèi)的人員生命損失風險R1=1.29×10-2，大于一般可接受的容許值RT=10-5，未達到防護要求，需要對建筑物的防雷措施加以完善，以降低人身傷亡風險。
加油站內(nèi)的公眾服務(wù)損失風險R2=1.52×10-4，小于一般可接受的容許值RT=10-3，達到了防護要求。
加油站內(nèi)的經(jīng)濟價值損失風險R4=1.52×10-2，大于一般可接受的容許值RT=10-3，未達到防護要求，需要對建筑物的防雷措施加以完善。
4.4 降低風險防護措施
當依據(jù)新版《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范（GB50057-2010）》要求，將信號系統(tǒng)安裝配合的SPD，則：PC信號=PU信號=PV信號=PW信號=PZ信號=10-2。采取以上措施后，建筑物內(nèi)所考慮的各種損失的相應(yīng)風險分量見表5。通過計算可以看出：加油站內(nèi)的人員生命損失風險R1=1.74×10-4，仍大于一般可接受的容許值RT=10-5，未達到防護要求，因此，只靠采取相應(yīng)的防雷措施仍不夠，需通過加強對人員防雷知識的培訓(xùn)，增強工作人員的防雷意識，采取“躲”的方式來降低風險。（見表5）
5 雷電防護措施和建議
（1）在防雷裝置施工期間，必須嚴格按審核批準的設(shè)計方案施工，不得隨意更改。接閃器、引下線、接地裝置等應(yīng)采取符合標準設(shè)計的防直擊雷措施。在供配電系統(tǒng)的電源端應(yīng)安裝與設(shè)備耐核平相適應(yīng)的浪涌保護器，所有電子信息系統(tǒng)應(yīng)采取防雷電電磁脈沖措施（如接地、屏蔽、等電位連接、合理布線及安裝浪涌保護器等）。在各強弱電間、控制室、高壓變配電室等設(shè)局部等電位聯(lián)結(jié)，相應(yīng)的該處所有金屬管道、支架等金屬構(gòu)架，PE線以及預(yù)埋件均與局部等電位聯(lián)結(jié)板聯(lián)結(jié)。地網(wǎng)用作電氣設(shè)備的工作接地和保護接地、防雷接地和防靜電接地，以及電信系統(tǒng)接地。埋地油罐的罐體、量油口、阻火器等金屬附件進行電氣連接并接地；加油機外殼、配電箱外殼及穿線鋼管與接地網(wǎng)可靠連接。
（2）加油站靜電安全防護措施：加油站投入使用后，注意采取人員防靜電措施和設(shè)備防靜電措施。在站區(qū)內(nèi)工作人員應(yīng)穿戴防靜電工作服、鞋和手套，不得穿用化纖衣物。穿著防靜電鞋時，要考慮所穿襪子的導(dǎo)電性，嚴禁在鞋內(nèi)外粘貼絕緣墊。在進入站區(qū)入口處應(yīng)設(shè)置消除人體靜電裝置。在灌裝汽油前，應(yīng)做好拖車的接地，并與卸油口做好等電位連接。
（3）建立防雷裝置管理與維護制度。采用具有相應(yīng)防雷工程專業(yè)設(shè)計和施工資質(zhì)的單位實施，工程竣工后應(yīng)經(jīng)過驗收，驗收合格后方可投入使用。投入使用后，對防雷裝置的設(shè)計、安裝、隱蔽工程圖紙資料、年檢報告等，應(yīng)及時歸檔，妥善保管。建立防雷裝置周期性維護和日常性維護制度，維護周期為半年，應(yīng)在每年的上、下半年各進行一次全面的檢測；日常性維護應(yīng)在每次雷擊之后進行，尤其是檢查SPD是否失效。
（4）建立雷電災(zāi)害應(yīng)急預(yù)案制度，明確崗位職責和人員以及事故處置工作流程，并每年進行一次應(yīng)急演練。
參考文獻：
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中圖分類號：TP274.4 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）12-0217-02
1 引言
隨著近年來我國各省市閃電定位系統(tǒng)的建立與完善，閃電定位數(shù)據(jù)已在雷電臨近預(yù)報及雷電防護工作中得到廣泛應(yīng)用。在雷電臨近預(yù)報的應(yīng)用上，閃電定位資料作為雷電臨近預(yù)報的重要參數(shù)之一[1]，這方面的應(yīng)用和研究也較多[2]-[3]。在雷電防護的應(yīng)用上，雷電災(zāi)害風險評估中的地閃密度、雷電流累積概率等參數(shù)均可從閃電定位數(shù)據(jù)中獲得，而且多年的地閃數(shù)據(jù)能突出反映被評估對象所在地理位置的實際雷電活動規(guī)律，比經(jīng)驗公式計算更為準確；另外在雷災(zāi)調(diào)查與鑒定中，閃電定位數(shù)據(jù)是判斷災(zāi)害是否為雷電引發(fā)的一項重要參考依據(jù)。本文介紹了深圳市閃電定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、探測原理、探測參量與指標等，總結(jié)了閃電定位數(shù)據(jù)在深圳市雷電災(zāi)害風險評估、雷災(zāi)調(diào)查與鑒定中的應(yīng)用，以期對雷電防護工作有一定的參考價值。
2 閃電定位系統(tǒng)介紹及其數(shù)據(jù)說明
2.1 閃電定位系統(tǒng)介紹
深圳市閃電定位系統(tǒng)是由ADTD雷擊探測儀、中心數(shù)據(jù)處理站、圖形顯示工作站、數(shù)據(jù)庫與網(wǎng)絡(luò)瀏覽服務(wù)器、通訊系統(tǒng)5個主要部分組成，能夠?qū)崟r、連續(xù)、高精度地提供雷電發(fā)生的時間、位置、極性、強度等雷電活動參數(shù)。系統(tǒng)采用聯(lián)合雷電定位（IMPACT）原理，即測向定位是利用一對正交的磁場線圈，測定雷電所在的方位；時差定位是測定雷電信號到達各測站的時刻，并根據(jù)雷電信號到達各測站的時間差來計算確定產(chǎn)生雷電的位置。由5個探測站組成的雷電監(jiān)測定位網(wǎng)，可以覆蓋整個深圳市，該雷電監(jiān)測定位系統(tǒng)的探測參量與相關(guān)指標（見表1）。
2.2 數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)
閃電定位的數(shù)據(jù)是實時采集并實時存入Oracle數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)表中，該數(shù)據(jù)表包含了探測到的地閃的主要特征參數(shù)，如地閃時間、經(jīng)度、緯度、電流強度和陡度、電荷、能量、定位方式及誤差等。同時在入庫的時候給每條記錄都增加了一個地閃所發(fā)生區(qū)域的字段，構(gòu)成了完整的空間數(shù)據(jù)表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式。
3 數(shù)據(jù)處理與分析方法
3.1 數(shù)據(jù)處理
本文采用2005-2012年共8年的閃電定位數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)庫查詢功能導(dǎo)出數(shù)據(jù)表中時間、經(jīng)度、緯度、電流強度和陡度、定位方式6個字段。其中時間精確到秒，經(jīng)緯度精確到小數(shù)點后6位，電流強度和陡度精確到小數(shù)點后1位，定位方式選擇三站以上的定位數(shù)據(jù)。
3.2 數(shù)據(jù)分析方法
本文主要介紹按閃電定位數(shù)據(jù)來繪制地閃密度圖，雷擊點臨近地閃定位圖、地閃的時間和地域分布特性等。運用ArcGIS軟件的ArcMap組件，繪制地閃密度圖、雷擊點臨近地閃定位圖，并結(jié)合ArcToolbox中的空間分析模塊所提供的Analysis Tools、Data Management Tools、Spatial Statistics Tools功能進行相關(guān)數(shù)據(jù)處理和分析，其中Analysis Tools是用來把導(dǎo)出的深圳外切矩形數(shù)據(jù)與深圳邊界求交集，從而得到深圳界內(nèi)的地閃數(shù)據(jù)，Data Management Tools是用來進行空間投影即原始數(shù)據(jù)的地理坐標系轉(zhuǎn)換成投影坐標系，Spatial Statistics Tools是把處理好的數(shù)據(jù)進行點密度分析，即可得到地閃密度。[4]
4 雷電災(zāi)害風險評估中的應(yīng)用
4.1 全市地閃密度圖的繪制
雷電災(zāi)害風險評估中風險值的計算需計算建筑物的年預(yù)計雷擊次數(shù)，年預(yù)計雷擊次數(shù)與雷擊大地的年平均密度（Ng）直接相關(guān)。按《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-2010的規(guī)定，Ng=0.1×Td，Td為年平均雷暴日，Td根據(jù)當?shù)貧庀笈_、站資料確定，這樣全市的Ng值是相同的，但根據(jù)實測數(shù)據(jù)分析結(jié)果，雷電分布差異很大[5]。
利用ArcGIS軟件繪制了深圳市的年平均地閃密度分布圖（見圖1），圖中色標由深藍色到深紅色，所表示的地閃密度依次升高。其地閃密度分布特征是：西部高于東部，高密度區(qū)主要分布在寶安區(qū)和市區(qū)的部分地區(qū)。
4.2 單個建筑物所在位置地閃密度取值
在雷電災(zāi)害風險評估中，當確定建筑物地理信息后，在ArcMap的地閃密度圖中可進行標注，所取實例為深圳西涌天文臺（見圖2），考慮到閃電定位存在的誤差，提取標注點所在1km2單元格及周邊8格單元格的地閃密度數(shù)值，取其平均值作為地閃密度值（見表2）。
5 雷災(zāi)調(diào)查與鑒定中的應(yīng)用
當雷擊事故發(fā)生時，根據(jù)發(fā)生時間及地理信息，查詢事故發(fā)生前后半小時，事故點附近1km、1.5km及3km內(nèi)的的閃電定位數(shù)據(jù)。在雷電災(zāi)害調(diào)查與鑒定時應(yīng)結(jié)合剩磁測量的結(jié)果和閃電定位的情況綜合考慮，給出判定結(jié)論。[7]
2013年8月30日上午5時左右，深圳某學校雷云過境后，消防監(jiān)控系統(tǒng)癱瘓。依據(jù)閃電定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析，8月30日4：45-5：15該校3公里范圍內(nèi)共發(fā)生地閃7次（見圖3）。其中距離學校最近的一次地閃發(fā)生在4：57，學校西偏北方向約455m，此次地閃為負地閃，地閃強度為-51.8kA，平均陡度為-13kA/μs。根據(jù)閃電定位和剩磁測量結(jié)果，鑒定為雷擊建筑物附近產(chǎn)生閃電感應(yīng)導(dǎo)致電子設(shè)備損壞。
6 小結(jié)與不足
采用閃電定位數(shù)據(jù)和地理信息系統(tǒng)軟件的方法，分析了深圳市雷電活動規(guī)律，并利用該規(guī)律在雷電防護中做了一些應(yīng)用，小結(jié)如下：（1）閃電定位數(shù)據(jù)可以為雷電災(zāi)害風險評估提供準確、符合建筑物所在地實際雷電活動規(guī)律的地閃密度值，為評估的定量計算提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。（2）閃電定位數(shù)據(jù)可以為雷災(zāi)調(diào)查提供災(zāi)害發(fā)生時的閃電分布情況，結(jié)合剩磁測量的結(jié)果判斷災(zāi)害是否由雷電引起，并可找出可能引起雷災(zāi)的閃電位置及參數(shù)等。
由于目前閃電定位系統(tǒng)的探測精度和準確度較低，導(dǎo)致采集到的閃電位置與實際發(fā)生的位置偏離很大，三站以下定位數(shù)據(jù)（不可信數(shù)據(jù)）占到全部數(shù)據(jù)的一半以上，并且探測得到的雷電流幅值與真實值也有誤差。因此，更有效的將閃電定位數(shù)據(jù)應(yīng)用到防雷減災(zāi)工作中，亟需提高閃電定位系統(tǒng)的探測水平。
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2006年1月國家網(wǎng)絡(luò)與信息安全協(xié)調(diào)小組發(fā)表了“關(guān)于開展信息安全風險評估工作的意見”，意見中指出：隨著國民經(jīng)濟和社會信息化進程的加快，網(wǎng)絡(luò)與信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)性、全局性作用日益增強，國民經(jīng)濟和社會發(fā)展對網(wǎng)絡(luò)和信息系統(tǒng)的依賴性也越來越大。
1什么是GIS
地理信息系統(tǒng)（GeographicInformationSystem,簡稱GIS）是在計算機軟硬件支持下，管理和研究空間數(shù)據(jù)的技術(shù)系統(tǒng)，它可以對空間數(shù)據(jù)按地理坐標或空間位置進行各種處理、對數(shù)據(jù)的有效管理、研究各種空間實體及相互關(guān)系，并能以地圖、圖形或數(shù)據(jù)的形式表示處理的結(jié)果。
2風險評估簡介
風險評估是在綜合考慮成本效益的前提下，針對確立的風險管理對象所面臨的風險進行識別、分析和評價，即根據(jù)資產(chǎn)的實際環(huán)境對資產(chǎn)的脆弱性、威脅進行識別，對脆弱性被威脅利用的可能性和所產(chǎn)生的影響進行評估，從而確認該資產(chǎn)的安全風險及其大小，并通過安全措施控制風險，使殘余風險降低到可以控制的程度。
3地理信息系統(tǒng)面臨的威脅
評估開始之前首先要確立評估范圍和對象，地理信息系統(tǒng)需要保護的資產(chǎn)包括物理資產(chǎn)和信息資產(chǎn)兩部分。
3.1物理資產(chǎn)
包括系統(tǒng)中的各種硬件、軟件和物理設(shè)施。硬件資產(chǎn)包括計算機、交換機、集線器、網(wǎng)關(guān)設(shè)備等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。軟件資產(chǎn)包括計算機操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、通用應(yīng)用軟件、網(wǎng)絡(luò)管理軟件、數(shù)據(jù)庫管理軟件和業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件等。物理設(shè)施包括場地、機房、電力供給以及防水、防火、地震、雷擊等的災(zāi)難應(yīng)急等設(shè)施。
3.2信息資產(chǎn)
包括系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息、系統(tǒng)維護管理信息。系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息主要包括地圖數(shù)據(jù)。系統(tǒng)維護管理信息包括系統(tǒng)運行、審計日志、系統(tǒng)監(jiān)督日志、入侵檢測記錄、系統(tǒng)口令、系統(tǒng)權(quán)限設(shè)置、數(shù)據(jù)存儲分配、IP地址分配信息等。
從應(yīng)用的角度，地理信息系統(tǒng)由硬件、軟件、數(shù)據(jù)、人員和方法五部分組成:硬件和軟件為地理信息系統(tǒng)建設(shè)提供環(huán)境；數(shù)據(jù)是GIS的重要內(nèi)容；方法為GIS建設(shè)提供解決方案；人員是系統(tǒng)建設(shè)中的關(guān)鍵和能動性因素，直接影響和協(xié)調(diào)其它幾個組成部分。
險評估工作流程
地理信息系統(tǒng)安全風險評估工作一般應(yīng)遵循如下工作流程。
4.1確定資產(chǎn)列表及信息資產(chǎn)價值
這一步需要對能夠收集、建立、整理出來的、涉及到所有環(huán)節(jié)的信息資產(chǎn)進行統(tǒng)計。將它們按類型、作用、所屬進行分類，并估算其價值，計算各類信息資產(chǎn)的數(shù)量、總量及增長速度，明確它們需要存在的期限或有效期。同時，還應(yīng)考慮到今后的發(fā)展規(guī)劃，預(yù)算今后的信息資產(chǎn)增長。這里所說的信息資產(chǎn)包括:物理資產(chǎn)(計算機硬件、通訊設(shè)備及建筑物等)信息/數(shù)據(jù)資產(chǎn)(文檔、數(shù)據(jù)庫等)、軟件資產(chǎn)、制造產(chǎn)品和提供服務(wù)能力、人力資源以及無形資產(chǎn)(良好形象等)，這些都是確定的對象。
4.2識別威脅
地理信息系統(tǒng)安全威脅是指可以導(dǎo)致安全事件發(fā)生和信息資產(chǎn)損失的活動。在實際評估時，威脅來源應(yīng)主要考慮這幾個方面，并分析這些威脅直接的損失和潛在的影響、數(shù)據(jù)破壞、喪失數(shù)據(jù)的完整性、資源不可用等：
（1）系統(tǒng)本身的安全威脅。
非法設(shè)備接入、終端病毒感染、軟件跨平臺出錯、操作系統(tǒng)缺陷、有缺陷的地理信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計和維護出錯。
（2）人員的安全威脅。
由于內(nèi)部人員原因?qū)е碌男畔⑾到y(tǒng)資源不可用、內(nèi)部人員篡改數(shù)據(jù)、越權(quán)使用或偽裝成授權(quán)用戶的操作、未授權(quán)外部人員訪問系統(tǒng)資源、內(nèi)部用戶越權(quán)執(zhí)行未獲準訪問權(quán)限的操作。
（3）外部環(huán)境的安全威脅。
包括電力系統(tǒng)故障可能導(dǎo)致系統(tǒng)的暫停或服務(wù)中斷。
（4）自然界的安全威脅。
包括洪水、颶風、地震等自然災(zāi)害可能引起系統(tǒng)的暫停或服務(wù)中斷。
4.3識別脆弱性
地理信息系統(tǒng)存在的脆弱性(安全漏洞)是地理信息系統(tǒng)自身的一種缺陷，本身并不對地理信息系統(tǒng)構(gòu)成危害，在一定的條件得以滿足時，就可能被利用并對地理信息系統(tǒng)造成危害。
4.4分析現(xiàn)有的安全措施
對于已采取控制措施的有效性，需要進行確認，繼續(xù)保持有效的控制措施，以避免不必要的工作和費用，對于那些確認為不適當?shù)目刂?，?yīng)取消或采用更合適的控制替代。
4.5確定風險
風險是資產(chǎn)所受到的威脅、存在的脆弱點及威脅利用脆弱點所造成的潛在影響三方面共同作用的結(jié)果。風險是威脅發(fā)生的可能性、脆弱點被威脅利用的可能性和威脅的潛在影響的函數(shù)，記為：
Rc=(Pt,Pv,I)
式中：Rc為資產(chǎn)受到威脅的風險系數(shù)；Pt為威脅發(fā)生的可能性；Pv為脆弱點被威脅利用的可能性；I為威脅的潛在影響(可用資產(chǎn)的相對價值V代替)。為了便于計算，通常將三者相乘或相加，得到風險系數(shù)。新晨
4.6評估結(jié)果的處置措施
在確定了地理信息系統(tǒng)安全風險后，就應(yīng)設(shè)計一定的策略來處置評估得到的信息系統(tǒng)安全風險。根據(jù)風險計算得出風險值，確定風險等級，對不可接受的風險選擇適當?shù)奶幚矸绞郊翱刂拼胧?，并形成風險處理計劃。風險處理的方式包括：回避風險、降低風險(降低發(fā)生的可能性或減小后果)、轉(zhuǎn)移風險和接受風險。
究竟采取何種風險處置措施，需要對地理信息系統(tǒng)進行安全需求分析，但采取了上述風險處置措施，仍然不是十全十美，絕對不存在風險的信息系統(tǒng)，人們追求的所謂安全的地理信息系統(tǒng)，實際是指地理信息系統(tǒng)在風險評估并做出風險控制后，仍然存在的殘余風險可被接受的地理信息系統(tǒng)。所謂安全的地理信息系統(tǒng)是相對的。
4.7殘余風險的評價
（①西安郵電學院信息安全研究中心，西安 710061；②西安交通大學經(jīng)濟與金融學院，西安 710061）
（①Research Center of Information Safety，University of Posts and Telecommunications，Xi'an 710061，China；
②School of Economics and Finance，Xi'an Jiaotong University，Xi'an 710061，China）
摘要： 由于Internet的開放性、國際性和自由性，以及IP 網(wǎng)絡(luò)自身較差的網(wǎng)絡(luò)安全性，使IP 網(wǎng)絡(luò)的安全面臨更多更大的威脅。對于IP網(wǎng)關(guān)鍵資產(chǎn)的識別和價值研究是IP風險評估的關(guān)鍵性工作，將IP網(wǎng)的資產(chǎn)分為物理資產(chǎn)、信息資產(chǎn)和服務(wù)資產(chǎn)三類，并對其進行了統(tǒng)一口徑的賦值，給出了詳細的現(xiàn)值計算賦值公式，為IP網(wǎng)的風險評估提供了基礎(chǔ)。
Abstract: Due to the attribute of Internet, open, international and freedom, and the IP network itself is poor in network security, IP network security is facing more and greater threats. The identification and value of assets of IP network is key to risk assessment of IP. This article set IP network assets into three types，that is physical assets, information assets, and services assets. And it gives uniform formula, and presents value of the assets. It forms foundation for the IP network risk assessment.
關(guān)鍵詞： IP網(wǎng) 關(guān)鍵資產(chǎn) 價值
Key words: IP network；Critical Asset；value
中圖分類號：TP393文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2011）15-0179-02
0引言
傳統(tǒng)電信網(wǎng)包含電話業(yè)務(wù)網(wǎng)、電信傳送網(wǎng)和電信數(shù)據(jù)網(wǎng)。在我國，由于管理部門的職責是明確的，確保網(wǎng)絡(luò)是安全的、是可信任的；主管部門及其網(wǎng)絡(luò)運營商負責網(wǎng)絡(luò)的安全問題，國內(nèi)安全部門等相關(guān)機構(gòu)負責信息安全問題，并監(jiān)管密碼技術(shù)不得濫用，以免危及國家安全。因此，傳統(tǒng)電信網(wǎng)總體上是一個安全的網(wǎng)絡(luò)和可信任的網(wǎng)絡(luò)。但從上世紀90年代中期以來，新業(yè)務(wù)及傳統(tǒng)電信業(yè)務(wù)的迅速IP化，終端設(shè)備的智能化，互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，電信網(wǎng)絡(luò)由封閉的、基于電路交換的系統(tǒng)向基于開放、IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模愈來愈大，網(wǎng)絡(luò)的安全問題也越來越突顯。隨著新技術(shù)引入、設(shè)備引進、網(wǎng)絡(luò)開放互連、自然災(zāi)害和突發(fā)事件的存在，造成了我國電信網(wǎng)的脆弱性問題日益突出?；ヂ?lián)網(wǎng)的不可控制，不可管理、只保證通達、把安全問題交給用戶等網(wǎng)絡(luò)設(shè)計理念，更進一步惡化了網(wǎng)絡(luò)的安全性。
由于Internet的開放性、國際性和自由性，以及IP網(wǎng)絡(luò)自身較差的網(wǎng)絡(luò)安全性，使IP網(wǎng)絡(luò)的安全面臨更多更大的威脅。因此，如何在新時期的電信網(wǎng)絡(luò)上采取措施保障信息服務(wù)的安全，將IP網(wǎng)絡(luò)建成真正安全、可靠的信息化基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，是新時期電信企業(yè)發(fā)展要解決的重要問題之一。
IP網(wǎng)絡(luò)所要保護的對象是資產(chǎn)，必須針對資產(chǎn)才能產(chǎn)生威脅和影響，完成與實現(xiàn)IP網(wǎng)絡(luò)只有通過資產(chǎn)載體。因此分析評估工作必須以關(guān)鍵資產(chǎn)為核心進行，根據(jù)IP網(wǎng)絡(luò)分析的結(jié)果識別出IP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的關(guān)鍵資產(chǎn)。
1資產(chǎn)識別
在IP網(wǎng)絡(luò)中，資產(chǎn)有多種表現(xiàn)形式，首先需要將IP網(wǎng)絡(luò)中相關(guān)的資產(chǎn)進行恰當?shù)姆诸悾源藶榛A(chǔ)進行下一步的風險評估。出于安全分析的目的，將IP網(wǎng)絡(luò)的資產(chǎn)分為三大類：物理資產(chǎn)、信息資產(chǎn)和服務(wù)資產(chǎn)。
1．1 物理資產(chǎn)物理資產(chǎn)是最直接的。通常，安全審查著重于保護那些對持續(xù)運轉(zhuǎn)非常關(guān)鍵的設(shè)備（如，路由器、交換機，數(shù)據(jù)存儲設(shè)備和主機等）?；A(chǔ)設(shè)施支持服務(wù)資產(chǎn)和信息資產(chǎn)安全的生產(chǎn)，維護和使用。評估任何單個設(shè)備的重要性都依賴于首先確定關(guān)鍵的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成成分和位于它們之上的服務(wù)資產(chǎn)和信息資產(chǎn)。
物理資產(chǎn)是指IP網(wǎng)絡(luò)中的各種硬件、軟件和物理設(shè)施。在IP網(wǎng)絡(luò)安全保障目標中，應(yīng)詳細列出所評估的特定IP網(wǎng)絡(luò)中的所有重要資產(chǎn)。下面僅列出在IP網(wǎng)絡(luò)中包含的部分物理資產(chǎn)示例，作為參考：
1.1.1 物理設(shè)施物理設(shè)施包括房屋設(shè)備和與房屋有關(guān)的任何裝備和補充物，包括場地、機房、電力供給（負荷量及冗余/備份/凈化）、災(zāi)難應(yīng)急（防水/火/地震/雷擊等）、文檔及介質(zhì)存儲。
1.1.2 硬件資產(chǎn)①計算機：包括大/中/小型計算機、個人計算機；②網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：包括交換機、集線器、網(wǎng)關(guān)設(shè)備或路由器、中繼器、橋接設(shè)備、調(diào)制解調(diào)器/Modem池、交叉連接設(shè)備、配線架；③傳輸介質(zhì)及轉(zhuǎn)換器：包括同軸電纜（粗/細）、雙絞線、光纜/光端機、衛(wèi)星信道（收/發(fā)轉(zhuǎn)換裝置）、微波信道（收/發(fā)轉(zhuǎn)換裝置）；④輸入/輸出設(shè)備：包括鍵盤、電話機、傳真機、掃描儀、打印機（激光/針式/噴墨）、顯示器、終端（數(shù)據(jù)/圖象）；⑤存儲介質(zhì)：包括紙介質(zhì)、磁盤、磁光盤、光盤（只讀/一次寫入/多次擦寫）、磁帶、錄音/錄像帶；⑥監(jiān)控設(shè)備：包括攝像機、監(jiān)視器、電視機、報警裝置。
1.1.3 軟件資產(chǎn)①計算機操作系統(tǒng)；②IP網(wǎng)絡(luò)管理軟件；③數(shù)據(jù)庫管理軟件；④業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件等。
1.2 信息資產(chǎn)信息資產(chǎn)通常是最有價值的資產(chǎn)，在IP網(wǎng)絡(luò)運營過程中產(chǎn)生的同IP網(wǎng)絡(luò)本身相關(guān)的有價值的信息以及IP網(wǎng)絡(luò)所存儲、處理和傳輸?shù)母鞣N相關(guān)的業(yè)務(wù)、管理和維護等信息，包括知識資產(chǎn)，客戶資料、業(yè)務(wù)信息流和管理信息等。它是安全評估中的關(guān)鍵資產(chǎn)，可以通過價值、敏感性、生命周期、可利用性、從短期到長期對持續(xù)運轉(zhuǎn)的危險程度、完整性和可依賴性來分類。下面僅列出在IP網(wǎng)絡(luò)中包含的部分信息資產(chǎn)：①IP網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)信息：客戶檔案信息、客戶操作記錄和交易業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)等；②IP網(wǎng)絡(luò)密碼信息：私鑰、公鑰、證書等；③IP網(wǎng)絡(luò)維護管理信息：包括系統(tǒng)運行日志、系統(tǒng)審計日志、系統(tǒng)監(jiān)督日志、入侵檢測記錄、系統(tǒng)口令、系統(tǒng)權(quán)限設(shè)置、數(shù)據(jù)存儲分配、內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)地址、系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置信息、路由信息、IP地址分配信息、設(shè)備采購信息、設(shè)備維護及升級記錄、布線圖紙、布線系統(tǒng)維護及升級記錄、通信線路參數(shù)、以及其他信息等。
1.3 服務(wù)資產(chǎn)從應(yīng)用層次說，服務(wù)資產(chǎn)包括網(wǎng)絡(luò)管理、運轉(zhuǎn)、顧客服務(wù)系統(tǒng)、服務(wù)質(zhì)量、企業(yè)形象和其它重要的功能模塊。從低層次說，服務(wù)資產(chǎn)有大量的物理設(shè)備，綜合業(yè)務(wù)系統(tǒng)和提供高級功能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。IP網(wǎng)絡(luò)中傳統(tǒng)的內(nèi)部服務(wù)資產(chǎn)包括交換系統(tǒng)，運營支持系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和輔助的支持系統(tǒng)。目前還包括了信息處理系統(tǒng)及其部件，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器設(shè)備，智能網(wǎng)絡(luò)管理，支撐網(wǎng)設(shè)備等。外部服務(wù)資產(chǎn)包括遠程智能維護和測試、服務(wù)器托管或租賃、網(wǎng)絡(luò)廣告服務(wù)、各種業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)接入和企業(yè)的一些無形資產(chǎn)等。
2資產(chǎn)價值
對資產(chǎn)受損而引發(fā)的潛在的商業(yè)影響或數(shù)據(jù)災(zāi)難性后果的評定，依賴于資產(chǎn)的定價和風險研究。資產(chǎn)的定價中不僅要考慮資產(chǎn)的經(jīng)濟價值，更重要的是要考慮資產(chǎn)的安全狀況對于系統(tǒng)或組織的重要性或敏感度。出于安全分析的目的，我們將IP網(wǎng)絡(luò)的資產(chǎn)分為三大類：物理資產(chǎn)、信息資產(chǎn)和服務(wù)資產(chǎn)。
目前，其他文獻的資產(chǎn)價值計算方法中，不同的三類資產(chǎn)價值沒有處于同一口徑下，有的是貨幣單位，有的是排列順序，有的是比例系數(shù)，在統(tǒng)一的風險計算中，這樣的價值計算無法用于風險計算和結(jié)果衡量。
根據(jù)上一節(jié)的分類說明，我們對物理資產(chǎn)、信息資產(chǎn)和服務(wù)資產(chǎn)三類的價值分別計算。我們這里使用的資產(chǎn)的價值分析方法依賴于價格評估理論，也就是說，我們將不同種類、不同實體表現(xiàn)形式的資產(chǎn)的價值，以相同的貨幣口徑予以表示和計算，以方便對風險的計算結(jié)果有具體的大小衡量。價格計算中的我們主要使用現(xiàn)值計算法、重置成本法和機會成本法等。
因為其最終結(jié)果都是貨幣單位（例如，元），所以具有可加性。我們將整個IP網(wǎng)絡(luò)的資產(chǎn)價值以資產(chǎn)在評估時的現(xiàn)值來表示。也就是三類資產(chǎn)各自現(xiàn)值的總和。用公式表示為：
IP網(wǎng)絡(luò)資產(chǎn)價值=物理資產(chǎn)價值+信息資產(chǎn)價值+服務(wù)資產(chǎn)價值
下面，我們分別對三項資產(chǎn)的計算進行說明。
2.1 物理資產(chǎn)賦值方法物理資產(chǎn)價值是比較容易理解和計算的,對于所有的物理資產(chǎn)（軟件的、硬件的）我們使用同一個公式，嚴格定義物理資產(chǎn)為IP網(wǎng)中限制的三項，不包含網(wǎng)絡(luò)服務(wù)相關(guān)資產(chǎn)。
假設(shè)該項固定資產(chǎn)的原值為TV元（購買價），預(yù)計凈殘值為RV元（使用終了報廢時可賣價），預(yù)計使用年限為n年（從購買到不能服務(wù)），已使用的月份為m，采用平均年限法以個別折舊方式計其折舊。則該項固定資產(chǎn)的累計折舊MD及凈值PV按下式計算。
MD＝（TV－RV）/（12n）
AD=MD*m
PV=TV－AD
根據(jù)上述公式，我們對每項物理資產(chǎn)的價值都進行統(tǒng)一的含參數(shù)PV■=fTV■，RV■，n■，m■現(xiàn)值計算，然后將各現(xiàn)值加總后，即得物理資產(chǎn)的總價值，用公式表示為，
物理資產(chǎn)價值=∑物理設(shè)施現(xiàn)值+硬件資產(chǎn)現(xiàn)值+軟件資產(chǎn)現(xiàn)值
=■PV■
2.2 信息資產(chǎn)賦值方法信息資產(chǎn)的價值在組織內(nèi)部是隱性的，計算相對比較復(fù)雜。因此，在對信息資產(chǎn)定價時，需要對不同種類的信息資產(chǎn)采取不同的計算方法。
數(shù)據(jù)網(wǎng)業(yè)務(wù)信息：采用重置成本法，即
數(shù)據(jù)網(wǎng)業(yè)務(wù)信息價值=（收集成本+維護成本）*（1-信息折舊率*時間）
其中：收集成本=人力成本+信息購買成本+社會資源獲取成本
維護成本=設(shè)備維護成本+人工
信息折舊率可根據(jù)同行業(yè)年報數(shù)據(jù)更新
數(shù)據(jù)網(wǎng)密碼信息：采用機會成本法，即從若密鑰丟失可能帶來的損失中計算。
數(shù)據(jù)網(wǎng)密碼信息價值=∑各密碼信息價值和=∑關(guān)聯(lián)損失*風險概率
數(shù)據(jù)網(wǎng)維護管理信息：采用市場價值法，即
數(shù)據(jù)網(wǎng)維護管理信息=各項的獲取成本+維護成本-累計折舊
綜上，我們可以得到信息資產(chǎn)的價值計算公式，即
信息資產(chǎn)價值=∑數(shù)據(jù)網(wǎng)業(yè)務(wù)信息價值+數(shù)據(jù)網(wǎng)密碼信息價值+數(shù)據(jù)網(wǎng)維護管理信息價值
2.3 服務(wù)資產(chǎn)賦值方法從高層次說，服務(wù)資產(chǎn)包括網(wǎng)絡(luò)管理、運轉(zhuǎn)、顧客服務(wù)系統(tǒng)、服務(wù)質(zhì)量、企業(yè)形象和其它重要的功能模塊。大體上由內(nèi)部服務(wù)資產(chǎn)和外部服務(wù)資產(chǎn)兩部分構(gòu)成。
2.3.1 內(nèi)部服務(wù)資產(chǎn)傳統(tǒng)上主要是交換系統(tǒng)，運營支持系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和輔助的支持系統(tǒng)。新的內(nèi)部服務(wù)資產(chǎn)還包括了信息處理系統(tǒng)及其部件，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器設(shè)備，智能網(wǎng)絡(luò)管理，支撐網(wǎng)設(shè)備等，屬于技術(shù)支撐的范圍，在一定的技術(shù)水平和業(yè)務(wù)開展程度下，其資產(chǎn)價值相對穩(wěn)定。這些價值的計算，也要依賴于資產(chǎn)列表中的相應(yīng)數(shù)據(jù)，根據(jù)現(xiàn)值計算法得到。
假設(shè)該項內(nèi)部服務(wù)資產(chǎn)的原值為TV元（購買價），預(yù)計凈殘值為RV元（使用終了報廢時可賣價），預(yù)計使用年限為n年（從購買到不能服務(wù)），已使用的月份為m，采用平均年限法以個別折舊方式計其折舊。則該項內(nèi)部服務(wù)資產(chǎn)的累計折舊MD及凈值SV按下式計算。
MD＝（TV－RV）/（12n）
AD=MD*m
SV=TV－AD
內(nèi)部服務(wù)資產(chǎn)價值=傳統(tǒng)內(nèi)部服資產(chǎn)現(xiàn)值+新的內(nèi)部服務(wù)資產(chǎn)現(xiàn)值=（交換系統(tǒng)現(xiàn)值+運營支持系統(tǒng)現(xiàn)值+網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)現(xiàn)值+輔助的支持系統(tǒng)現(xiàn)值）+（信息處理系統(tǒng)及其部件現(xiàn)值+數(shù)據(jù)庫服務(wù)器設(shè)備現(xiàn)值+智能網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)現(xiàn)值+支撐網(wǎng)設(shè)備現(xiàn)值）
=■SV■
2.3.2 外部服務(wù)資產(chǎn)包括遠程智能維護和測試、服務(wù)器托管或租賃、網(wǎng)絡(luò)廣告服務(wù)、各種業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)接入和企業(yè)的一些無形資產(chǎn)等。主要提供與內(nèi)部服務(wù)資產(chǎn)相關(guān)的外部業(yè)務(wù)，具有一定的變化性，會受到行業(yè)特征和行業(yè)內(nèi)其他因素的影響。因此，我們給其設(shè)定一個行業(yè)周期調(diào)節(jié)因子K，其中k>0。當行業(yè)處于繁榮周期時，k>1；當行業(yè)處于調(diào)整周期時，k
外部服務(wù)資產(chǎn)價值=遠程智能維護和測試費用+服務(wù)器托管或租賃、網(wǎng)絡(luò)廣告服務(wù)費用+各種業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)接入費用+企業(yè)的無形資產(chǎn)。
其中，前三項費用的計算都是勞務(wù)費用和維護費用總和；企業(yè)無形資產(chǎn)數(shù)據(jù)來源于資產(chǎn)負債表對應(yīng)項；
因此，IP網(wǎng)資產(chǎn)的總價值就是三者的總和。
3結(jié)語
IP網(wǎng)資產(chǎn)價值的研究是服務(wù)于IP網(wǎng)風險評估的，對于IP網(wǎng)的風險評估研究，資產(chǎn)價值的確定是一項重要的基礎(chǔ)性工作。因此，在識別資產(chǎn)時一定要防止遺漏，劃入風險評估范圍和邊界內(nèi)的每一項資產(chǎn)都應(yīng)該被確認和評估。本文的研究成果將IP網(wǎng)關(guān)鍵資產(chǎn)分為物理資產(chǎn)、信息資產(chǎn)和服務(wù)資產(chǎn)三種。既包括了有形資產(chǎn)，又包括了無形資產(chǎn)。每種資產(chǎn)在每次計算中都是使用現(xiàn)值，而非靜態(tài)值，體現(xiàn)了設(shè)備折舊和時間概念；在服務(wù)資產(chǎn)中，體現(xiàn)了行業(yè)周期的概念。最重要的是，這樣的研究體系克服了各種資產(chǎn)計算方法在不同資產(chǎn)中口徑不一，在風險損失評估中無法統(tǒng)一用于度量和定量計算的缺點，其最后的計算結(jié)果是貨幣單位，便于IP網(wǎng)的風險評估中給出最直接的風險評估結(jié)果。
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中圖分類號:TU895文獻標識碼:A文章編號:1672-3791(2011)09(c)-0149-01
雷電,是眾多大氣現(xiàn)象中的一種,但雷電產(chǎn)生的強大電磁脈沖(LEMP),具有極大的破壞性。它具有發(fā)生范圍廣、頻率高、強度大等特點。隨著現(xiàn)代化進程的加快,特別是信息產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展,自動控制、通信和計算機網(wǎng)絡(luò)等微電子設(shè)備和電子系統(tǒng)在各行業(yè)內(nèi)外得到日益增加的廣泛應(yīng)用,雷擊事故帶來的損失和影響也越來越大,為此必須要加強對防雷減災(zāi)技術(shù)應(yīng)用方面的研究。
本論文主要結(jié)合智能建筑的電子設(shè)備防雷需求,對智能防雷減災(zāi)技術(shù)的應(yīng)用展開分析探討,以期從中能夠找到合理有效的防雷減災(zāi)技術(shù)的應(yīng)用,并以此和廣大同行分享。
1傳統(tǒng)的防雷減災(zāi)技術(shù)應(yīng)用探討
由于閃電的電磁脈沖無孔不入地從空間各方面侵襲各種現(xiàn)代科技設(shè)備,所以現(xiàn)代的防雷措施必須采取全方位的防護,層層設(shè)防,綜合治理,把防雷工程看作一個系統(tǒng)工程?？紤]到各行各業(yè)的不同特點,傳統(tǒng)的防雷方法主要有如下幾種。
(1)避雷針:我們稱為避雷針的裝置,其英文原名是“Lightning rod”,又稱“Lightning Conductor”,其愿意并不是“避雷的針”,而是“閃電棒”,更正確地說,應(yīng)是“閃電傳導(dǎo)器”,即是指它的功能是把閃電傳導(dǎo)入地,這才是富蘭克林對它發(fā)明的避雷針的作用的愿意。他的這一看法及所采取的措施,迄今仍是正確的,有效的。
(2)接地:防止直擊雷害的完整一套系統(tǒng),良好的接地才能有效瀉放閃電的能量入地,降低引下線上的電壓。接地也是為其它防雷措施服務(wù)的,接地不好,電子設(shè)備的功能就不可能完善,所以它是整個防雷系統(tǒng)工程中最基礎(chǔ)的一環(huán),特別重要,也是最費錢、費工的一環(huán)。
(3)屏蔽:屏蔽就是用金屬網(wǎng)、箔、殼或管子等導(dǎo)體把需要保護的對象包圍起來。從物理上看,就是把閃電的電磁脈沖波從空間的入侵通道全部阻斷,使得閃電無隙可乘。
2智能防雷減災(zāi)技術(shù)應(yīng)用探討
2.1 弱電系統(tǒng)的雷擊電磁脈沖的防護具體步驟
首先,根據(jù)電磁兼容理論,提高信息系統(tǒng)自身的電磁兼容性可從控制干擾源和提高信息系統(tǒng)自身抗電磁干擾能力兩方面考慮。其次,采用等電位聯(lián)合接地和屏蔽技術(shù)是信息系統(tǒng)雷電綜合防護最簡易最經(jīng)濟的方法。第三,雷擊風險評估時,強調(diào)雷電磁場分布的預(yù)測。為減小雷電磁場對信息系統(tǒng)的侵襲,要求信息技術(shù)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)處在雷電感應(yīng)能量最小區(qū),且不超過信息系統(tǒng)所要求的磁場環(huán)境條件要求。第四,為降低各類金屬導(dǎo)體間的相互藕合,必須保證相互間的安全隔離距離。信息系統(tǒng)內(nèi)各類線纜敷設(shè)縱橫交錯,易形成相互間的電磁干擾。因此,綜合布線系統(tǒng)的雷電防護也是信息系統(tǒng)雷電綜合防護工程中不可忽視的一個基本問題。最后,選擇合理級數(shù)和技術(shù)參數(shù)的電涌保護器(SPD)也是信息系統(tǒng)雷電安全的重要保證。
2.2 直(側(cè))擊雷的防護
防雷保護是一個系統(tǒng)工程,其第一道防線就是受雷(或稱接閃)、引流(或稱引下)、接地(散流系統(tǒng))。采用金屬材料作為接閃裝置攔截雷電閃擊,使用金屬材料做引下線將雷電流安全地引下并泄流入大地,是目前唯一有效的外部防雷方法。而智能建筑大多屬于一類建筑,應(yīng)該按照一類建筑物的防護措施設(shè)計。防直(側(cè))擊雷的完整裝置包括接閃器、引下線和接地裝置三部分。避雷針、避雷線、架空避雷網(wǎng)和避雷帶都是接閃器,智能建筑大多使用避雷帶和法拉第籠作為接閃器。建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)有縱橫交錯的鋼筋,在沒有澆筑混凝土前就像一個大鐵籠子,可以將屋面的鋼筋引到女兒墻以上明裝避雷帶,利用多根垂直鋼筋為引下線,利用基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)鋼筋為接地裝置。而且結(jié)構(gòu)內(nèi)部縱橫交錯、密密麻麻的鋼筋還可以對雷電空間電磁場起到初級的保護作用。
2.3 雷擊電磁脈沖的防護
雷擊電磁脈沖(LEMP)是由于雷云對大地間放電產(chǎn)生的雷電電磁脈沖感應(yīng)到附近的導(dǎo)體中形成的過電壓,這種過電壓可高達幾千伏,對微電子設(shè)備的危害最大。它的主要通道是通過電源線路、各類信號傳輸線路、天饋線路和進入建筑物的各種導(dǎo)體侵入設(shè)備和系統(tǒng),造成破壞。因此,對雷擊電磁脈沖的防護,應(yīng)該在入侵通道上將雷電過電壓、電流瀉放入地,以達到保護的目的。主要方法有隔離、鉗位、均壓、濾波、屏蔽、過壓、過流保護、接地等。目前主要采用各系列電涌保護器安裝在各系統(tǒng)或者設(shè)備的外連線路中,將地線按聯(lián)合接地的原則接入系統(tǒng)的地線,避免造成電位反擊,從而真正起到安全保護接地的目的。
2.4 智能接地的保護應(yīng)用
(1)保護接地:保護接地就是將設(shè)備正常運行時不帶電的金屬外殼(或構(gòu)架)和接地裝置之間作良好的電氣連接。即將建筑物內(nèi)的用電設(shè)備及設(shè)備附近的一些金屬構(gòu)件,用PE線連接起來,但不能將PE線與N線連接。如果不作保護接地,當電氣設(shè)備其中一相的絕緣破損,產(chǎn)生漏電而使金屬外殼帶上相電壓時,人一接觸就引發(fā)觸電事故。實行保護接地后,設(shè)備的金屬外殼和大地已經(jīng)有良好的連接,只要接地電阻符合要求,發(fā)生漏電時可保障人身安全。
(2)防雷接地:以防雷害為目的的接地稱為防雷接地,主要是為了把雷電流迅速導(dǎo)入大地。智能建筑內(nèi)有大量的電子設(shè)備(如通信自動化系統(tǒng)、火災(zāi)報警及消防聯(lián)動控制系統(tǒng)、樓宇自動化系統(tǒng)、保安監(jiān)控系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)及閉路電視系統(tǒng)等)以及與之相應(yīng)的布線系統(tǒng)。建筑物的各層頂板、底板、側(cè)墻、吊頂內(nèi)幾乎被各種布線布滿。這些電子設(shè)備及布線系統(tǒng)一般屬于耐壓等級低、防干擾要求高、最怕受到雷擊的部分。不管是直擊、串擊、反擊都會使電子設(shè)備受到不同程度的損壞或嚴重干擾。因此,對智能建筑的防雷接地設(shè)計必須嚴密、可靠。智能建筑的所有功能接地必須以防雷接地系統(tǒng)為基礎(chǔ),建立嚴密、完整的防雷結(jié)構(gòu)。
3結(jié)語
雷電對于智能建筑而言,其危害性是巨大的,是不可估量的,因此必須要研究和應(yīng)用面向智能建筑的防雷減災(zāi)技術(shù)。本論文在分析了常用的防雷技術(shù)的基礎(chǔ)上,重點針對智能建筑的防雷要求,詳細探討了智能防雷減災(zāi)技術(shù)的應(yīng)用,對于進一步提高智能建筑的防雷減災(zāi)水平,無論是在理論上還是在實踐上都具有較好的指導(dǎo)意義。
參考文獻
引言：雷電災(zāi)害對人類和環(huán)境構(gòu)成嚴重威脅，任何一次雷擊都有可能危及到人類生命和財產(chǎn)的安全。尤其近現(xiàn)代化社會經(jīng)濟的發(fā)展，電子信息化技術(shù)的普遍應(yīng)用，城市化高層建筑的增多等，使得雷擊損失嚴重，對社會產(chǎn)生的影響也越來越大。因此，防雷安全檢測被人們所關(guān)注和重視。其中加油站作為汽車動力的能源，隨著城市化車輛的不斷增多，加油站數(shù)量也急劇上升，分布于城市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)的加油站隨處可見，在城市交通中起著重要作用。同時加油站自身屬于易燃易爆場所，為避免和減輕雷擊危害損失，對其進行防雷安全保護十分重要，因此加強對加油站防雷安全檢測是維護社會安定，保護社會公民生命財產(chǎn)的重要保障之一。本文就加油站防雷安全檢測中的關(guān)鍵問題做以下討論。
1.加油站防雷安全現(xiàn)狀
一般加油站都建設(shè)在城市交通便利的高速路口或主要城市化、鄉(xiāng)鎮(zhèn)車流量大的路段上，且加油站營業(yè)建筑面積都不大，不便于實施全面多級的防雷保護方案。隨著社會的發(fā)展，車輛的增加，能源需求量加大，加油站不斷被改建，現(xiàn)代化加油站采用電子集成管理系統(tǒng)營運，多種特性使加油站雷擊率上升。通過多年從事防雷經(jīng)驗，和對加油站實時調(diào)查、分析中發(fā)現(xiàn)當前加油站防雷中還存在嚴重問題。
1.1防雷設(shè)施破壞嚴重
一般加油站的防雷驗收是在建成后進行的，部分加油站由于設(shè)備落后，或需要擴建，在后期進行改造和裝修過程中，未能對防雷安全設(shè)施加以很好保護，使大部分的防雷安全設(shè)備遭到破壞，使防雷裝置失去防雷效益。
1.2防雷設(shè)計不符合規(guī)范
我市部分運營的加油站是通過收購私人企業(yè)或單位原有加油站，這種加油站在防雷設(shè)計上大多都不規(guī)范，加油站在利用主內(nèi)筋做避雷引下線時，為了設(shè)計美觀未考慮到飲下線及接地極的間距問題。尤其部分防雷隱藏工程，獨立避雷針、配電房直擊雷防護設(shè)備、SPD等設(shè)備不完善，加油棚每根柱子接地電阻不均，易引起地電位反擊。
1.3未考慮防感應(yīng)雷
加油站的計算機等電子設(shè)備易受電磁脈沖干擾受損，但其內(nèi)供電、通信線路多為架空，或捆綁防雷裝置引入，電源系統(tǒng)采用埋地電纜線進線方式，但并未對其做屏蔽處理，沒有加設(shè)SPD防護，增加了感應(yīng)雷擊率。
1.4卸油廠未設(shè)防靜電接地裝置
油罐進行裝卸油時，罐內(nèi)油品產(chǎn)生靜電，達到一定量時易產(chǎn)生靜電火花進而引發(fā)火災(zāi)事故。
1.5防雷安全距離不規(guī)范
加油站一般采用共用接地裝置，根據(jù)《石油與石油設(shè)施雷電安全規(guī)范》要求，儲油罐接地點應(yīng)不少于兩處，部分民營和私人小型加油站的防雷接地體與罐體距離較近，易造成雷電流瀉放不暢和雷電高電位反擊，引發(fā)火花放電。
2.加油站防雷安全檢測注意事項
2.1充分掌握加油站防雷設(shè)計詳情
仔細查閱加油站的防雷風險評估報告，核對防雷設(shè)計資料施工圖紙、圖紙審核意見書等相關(guān)資料，使我們防雷安全檢測人員充分掌握到加油站的全面防雷設(shè)計情況，根據(jù)加油站防雷等級展開檢測（根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》加油站、儲油區(qū)建筑屬于二類防雷建筑）。
2.2遵循檢測程序
一般按照先簡后難、先室外后室內(nèi)的防雷檢測方式，對加油站的直擊雷防護檢測、其次對感應(yīng)雷防護檢測、最后對等電位連接及靜電保護進行檢測。
2.3防雷安全檢測環(huán)境
對加油站進行防雷安全檢測時選擇晴好天氣，盡量避免陰天和雷雨天，檢測時避開積水和凍土段的接地電阻測試。
2.4多點測量
在對防雷裝置性能測量時要避開地下金屬管道、通信線路等，若沒能掌握地下情況，可嘗試多地點測量，通過比較獲取最佳可用性數(shù)據(jù)。
2.5檢測儀器
確保檢測儀表和測量工具符合易燃易爆場所使用規(guī)定，檢查各測量工具是否在有效期內(nèi)，性能是否良好，各項性能均需滿足測量項目多需精確度要求。
2.6檢測人員
對加油站檢測要求我們檢測人員進入場所必須穿防靜電工作服和膠皮鞋底，避免出現(xiàn)靜電花火。且嚴禁攜帶火種、無線通信等設(shè)備，避免造成火災(zāi)事故。
2.7檢測規(guī)范
在檢測過程中要嚴格按照檢測規(guī)范和操作流程，在加油站相關(guān)提醒和被檢測單位管理人員的陪同下進行。
3.加油站防雷安全檢測措施
3.1防雷安全檢測依據(jù)
根據(jù)《中華人民共和國安全生產(chǎn)法》、《危險化學品安全管理條例》等相關(guān)規(guī)定“生產(chǎn)、儲存、使用劇毒化學品單位，應(yīng)對本單位生產(chǎn)裝置進行每年一次安全評價”。針對加油站易燃易爆場所應(yīng)認真貫徹上述規(guī)定，開展相應(yīng)安全檢測評價。加油站應(yīng)根據(jù)《汽車加油站設(shè)計和施工規(guī)范》、《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》及《石油與石油設(shè)施雷電安全規(guī)范》等相關(guān)法規(guī)要求展開防雷安全檢測。
3.2防直擊雷檢測措施
根據(jù)加油站的防雷設(shè)計圖紙、各布設(shè)線路及其他附屬設(shè)施連接圖，確定加油站的防雷類別，要求加油站建筑物均處于直擊雷防護區(qū)域內(nèi)。檢測金屬油罐壁厚度大于4mm時，可不設(shè)防直擊雷裝置，需要對油罐做環(huán)形防雷接地，并保證至少有兩處接地，且罐體接地間距大于3m；對加油站的內(nèi)部防雷接地、電子設(shè)備工作接地和保護接地等采用共用接地，且要求接地電阻值不大于1Ω或4Ω。
3.3放感應(yīng)雷、靜電和等電位連接檢測
對加油站內(nèi)所有金屬物件（如油罐、加油槍、電纜層等）的接地連接進行檢測，并對金屬儲罐的阻火器、呼吸閥、放散管等金屬附件的等電位連接進行檢測；查看法蘭盤連接，若5根以上法蘭盤相連，在非腐蝕環(huán)境下可不跨接，必須構(gòu)成電氣通路。對加油站卸油場地防靜電裝置檢測，要求接地裝置與防雷接地共用接地，且阻值不大于1Ω或4Ω，若不共用接地，防靜電接地電阻不大于100Ω。
4.結(jié)語
隨著道路車輛數(shù)量的不斷增加，與之配套的設(shè)施服務(wù)加油站數(shù)量也隨之增加，其后帶來危機有雷電危機，雷擊加油站在我國發(fā)生數(shù)次，均造成嚴重災(zāi)害傷亡損失，其對加油站的防雷安全檢測顯得十分重要。由于加油站屬于易燃易爆場所，對加油站進行防雷安全檢測需要嚴格按照國家和地方相關(guān)標準規(guī)范，在詳細掌握加油站各功能設(shè)施的基礎(chǔ)上，根據(jù)加油站的實際情況對易疏漏環(huán)節(jié)進行仔細檢查，及時發(fā)現(xiàn)并排除隱患，全面做好加油站防雷檢測工作過，確保加油站安全運營，從而維護社會安定和公民安全。
參考文獻
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炸藥倉庫一旦受到雷擊，其危害是巨大的，并且造成的損失也是巨大的，因此，一定要結(jié)合倉庫的實際情況，制定一套完整且易于施工的防雷設(shè)計技術(shù)方案，提高炸藥倉庫的防雷技術(shù)，降低遭受雷擊的損失，將可能造成的經(jīng)濟損失和人員傷害減至最低，提高工程設(shè)計及施工質(zhì)量，給予炸藥倉庫更多的安全保障。
一、炸藥倉庫防雷設(shè)計現(xiàn)場勘察
炸藥倉庫的防雷設(shè)計除了要實現(xiàn)倉庫工程的防雷效果之外，還要進行現(xiàn)場勘察，對于不同的地區(qū)和氣候，都會對于炸藥倉庫的防雷設(shè)計有不同的影響，因此，炸藥倉庫的設(shè)計還要做到因地制宜，根據(jù)工程所在地的水文、氣象、地質(zhì)條件采取具體的設(shè)計方案和措施。
在某一個地方修建炸藥倉庫，對于它的防雷設(shè)計的綜合考量因素除了工程設(shè)計上的注意事項之外，倉庫選址的現(xiàn)場諸多因素也是應(yīng)當關(guān)注和考慮的問題。首先，應(yīng)當對于地理位置進行考查，根據(jù)當?shù)氐牡乩砬闆r，整體地區(qū)結(jié)構(gòu)，當?shù)氐牡貏莺吐淅椎臋C率都應(yīng)當考慮在內(nèi)。其次，對于當?shù)氐臍夂颦h(huán)境也是相當值得關(guān)注和考慮的，當?shù)赜晁鞖馐欠穸喟l(fā)，是否雨熱同期，雷暴日是否頻繁，主要以怎樣的形式為主，這對設(shè)計和施工甚至后期管理可以作為防護措施的重要參考依據(jù)。同時，對于當?shù)氐牡刭|(zhì)條件也應(yīng)當進行勘察，地質(zhì)條件的巖層布局，土壤的電阻率等等都是設(shè)計時應(yīng)當考慮和兼顧到的問題。當然，還要考慮到周圍的環(huán)境，周邊的城市村莊的分布，人員生活安全都是炸藥倉庫設(shè)計與建設(shè)中需要考量并盡量做到周全的問題。
二、炸藥倉庫防雷設(shè)計原則
除了以上所說的客觀地理氣候原因的考量之外，炸藥倉庫的防雷設(shè)計還要堅持其設(shè)計原則。雷電是由于大氣中的放電現(xiàn)象所產(chǎn)生的，大致可分為直擊雷，球形雷和感應(yīng)雷三種，是炸藥倉庫發(fā)生重大事故導(dǎo)致大量損失的重要誘因。它對建筑物以及儀器設(shè)備的損害主要通過直接雷，雷電波侵入，雷電感應(yīng)和地點為反擊等幾種途徑。因此，在炸藥倉庫的防雷設(shè)計過程中，我們要堅持以下幾點原則：
首先，在設(shè)計過程中要解決炸藥倉庫雷擊防護效果，這是防雷設(shè)計的主干部分，要根據(jù)不同類型的雷擊危害做出具體的分類和判斷，然后根據(jù)防雷設(shè)計的安全要求和設(shè)計規(guī)范對于防雷設(shè)置中各設(shè)備的具體參數(shù)例如接閃器的規(guī)格，尺寸、防護范圍；引下線的用材、位置、間距；接地裝置的埋地深度、接地電阻、以及接地體之間的距離控制等都要進行具體的選擇和設(shè)計，以保證防雷設(shè)施中每個環(huán)節(jié)之間的完整有效銜接，一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)錯誤都會導(dǎo)致防雷設(shè)施的效果無法達到。完成防雷設(shè)計方案的設(shè)計之后，要對設(shè)計方案進行驗證和分析，看是否能達到預(yù)期的效果，對于直擊雷和側(cè)擊雷是否都能實現(xiàn)安全完善的防護，防感應(yīng)雷和電磁脈沖設(shè)施是否完善妥當，能夠正常運行并防止感應(yīng)雷和電路問題對炸藥倉庫造成的危害和損失。
其次，在設(shè)計過程中，對于炸藥倉庫內(nèi)部設(shè)備的安全防護效果也是設(shè)計基本原則要求。對于防雷設(shè)計的炸藥倉庫內(nèi)部的防感應(yīng)雷裝置和電磁脈沖情況進行分析和設(shè)置，對于接地設(shè)置，屏蔽設(shè)置電容保護器等的安全級別、安全距離以及電阻值等都要進行具體的分析和設(shè)計，達到安全指標的同時又要保證其適用性，有較好的防護效果，在設(shè)計完成之后要進行內(nèi)部設(shè)備防護效果分析。
還有，炸藥倉庫的防雷設(shè)計要關(guān)注倉庫內(nèi)部管理人員的安全效果。由于現(xiàn)在電器設(shè)備越來越多的使用，其外露的金屬導(dǎo)體在累積發(fā)生的時候回應(yīng)其不同導(dǎo)體上的電位差，當人靠近時，會很容易觸電導(dǎo)致人生安全受到威脅。因此，在炸藥倉庫的設(shè)計中，還要注意是接地插座、金屬門窗、進出線路和電器設(shè)備以及管道等的電位聯(lián)結(jié)做出科學合理的設(shè)計，避免外露金屬導(dǎo)體或電線等受雷擊出現(xiàn)電位差，盡量將可能存在的風險降至最低，并最后對電位的設(shè)計和連接進行效果分析。
三、炸藥倉庫防雷設(shè)計和施工應(yīng)注意事項
在炸藥倉庫防雷設(shè)計和施工過程中，除了設(shè)計上的綜合考慮要求達到防雷的效果之外，在工程設(shè)計和施工中同樣存在很多值得注意的地方：
對于無孔不入的感應(yīng)雷的防護辦法是應(yīng)當采取屏蔽的方式，利用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)柱、梁、屋面板、基礎(chǔ)梁和圈梁中的鋼筋結(jié)合金屬門窗聯(lián)結(jié)成為一個六方體的網(wǎng)籠結(jié)構(gòu)的避雷網(wǎng)，將整個房體變成了一體的屏蔽。并且，對于所有的線路都要穿上金屬管，然后將金屬管和屏蔽進行科學的接地，由于外墻是電流密度和磁場電波比較強的區(qū)域，所以炸藥倉庫的電子設(shè)備最好不要設(shè)置在靠近外墻的地方，設(shè)置在倉庫的中心位置比較好。
防雷設(shè)計中容易被人們忽視的還有等電位連接和接地的設(shè)置連接。獨立的接地設(shè)置雖然可以避免各系統(tǒng)之間的相互干擾，但是容易造成雷擊時造成各系統(tǒng)間的電位差，會造成電子設(shè)備瞬間被擊穿，運用等電位聯(lián)結(jié)的方式可以減小各系統(tǒng)內(nèi)部的電位差，防止被反擊。將炸藥倉庫內(nèi)部的所有金屬管道，防雷設(shè)備以及設(shè)施管路等都用統(tǒng)一的電氣連接起來，將炸藥倉庫形成一個空間上的等電位體。這樣的等電位連接設(shè)置可以有效避免電位差造成的雷電反擊。
在炸藥倉庫防雷設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)防護效果之后，防雷工程的施工也有很多值得注意的地方，例如地基接地作為整個工程的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，焊接質(zhì)量要十分嚴格，并進行焊接后的檢查確認和電阻值測試，保證焊接質(zhì)量和電阻值要達到設(shè)計要求；等電位系統(tǒng)的焊接質(zhì)量也是十分重要的，水平和垂直鋪設(shè)的金屬管道與防雷接地的焊接，都是十分重要的，并且倉庫頂上的避雷針與避雷網(wǎng)應(yīng)當與所有金屬物焊接成為一個整體；每根柱子位置及鋼筋焊接的焊接位置，焊接長度和質(zhì)量等也要達到設(shè)計的要求，防雷引上線和引下線與柱內(nèi)鋼筋的焊接都要注意和反復(fù)確認，以免焊接出現(xiàn)錯誤和漏焊。除了以上所提到的各防雷施工環(huán)節(jié)的施工需要嚴格按照設(shè)計要求執(zhí)行，保證施工質(zhì)量之外，還要求在施工后進行規(guī)范嚴格的質(zhì)量檢查，以保證施工的完整性和質(zhì)量要求，保證防雷工程設(shè)計及施工能夠達到效果，實現(xiàn)高安全水準。
結(jié)語
炸藥倉庫的防雷設(shè)計是十分重要的，它直接關(guān)系到炸藥倉庫的財產(chǎn)和人員安全。在防雷設(shè)計過程中，要遵循設(shè)計原則，保證防雷設(shè)計的效果，以及防雷內(nèi)部設(shè)備的效果和人員安全效果的實現(xiàn)；還要根據(jù)倉庫建設(shè)的具體區(qū)域進行現(xiàn)場勘察，保證設(shè)計方案更加合理完善；還要針對防雷設(shè)計施工中容易出現(xiàn)的問題和錯誤進行嚴格把關(guān)保證施工質(zhì)量。全面實現(xiàn)炸藥倉庫防雷工程設(shè)計水平和防護能力的提高。
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中圖分類號：U284 文章編號：1009-2374（2017）08-0132-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.08.063
1 影響鐵路信號的一般雷害分析
1.1 雷電電磁沖擊
雷電產(chǎn)生電磁脈沖，直接沖擊地面或者沖擊安裝信號接收和發(fā)射的地面設(shè)施，這樣的雷電通常被稱為感應(yīng)雷，是由于云層相互放電或者云地之間放電產(chǎn)生的，電磁脈沖會使信號回路和信號裝置發(fā)生過流或者過壓的情況，而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)會干擾地底深層的電力線路，戶外信號傳輸線和設(shè)備自身的電磁感應(yīng)，從而導(dǎo)致磁感應(yīng)范圍內(nèi)的相關(guān)鐵路信號設(shè)施連鎖破壞。
1.2 雷電直接沖擊
雷電發(fā)生之后由于大量電荷積聚，產(chǎn)生雷暴現(xiàn)象，在其波及的范圍內(nèi)直接入侵鋼軌、地面構(gòu)架、鐵路信號線纜。強大的電流會使擊中地點與大地產(chǎn)生高壓，并瞬間釋放巨大的熱量。這種情況會給設(shè)備造成毀滅性的傷害，但是出現(xiàn)的幾率很小，由于其波及的范圍小、發(fā)生的概率低的原因，目前對于雷暴防護的研究并沒有實際的意義。
1.3 雷電感應(yīng)
雷電感應(yīng)是比較普遍的一個現(xiàn)象，自古就有，是由于雷電產(chǎn)生的電流遇到導(dǎo)體之后產(chǎn)生強大的電流或者電壓，鐵路信號設(shè)備一般在1000米內(nèi)就會接受到雷電感應(yīng)的打擊，一般從電源端口、天線端口、信號設(shè)施鋼鐵構(gòu)架以及鐵路信號線口影響破壞，最終從外而內(nèi)的影響到鐵路信號系統(tǒng)。雷電感應(yīng)所波及的設(shè)備，除了遭到破壞性的打擊，還會造成信號設(shè)備的放電，產(chǎn)生更多的威脅。
1.4 雷擊浪涌
隨著電子信號設(shè)備的發(fā)展和廣泛運用，雷擊產(chǎn)生的電磁脈沖產(chǎn)生的暫態(tài)過電壓，以傳導(dǎo)、感應(yīng)和耦合等方式入侵到鐵路建筑的信號系統(tǒng)中，暫態(tài)過電壓沿信號或者電源線路，在設(shè)備之間進行傳輸，產(chǎn)生感應(yīng)電流并形成浪涌，包括靜電浪涌和磁感應(yīng)浪涌。其中靜電浪涌主要由于帶有負電荷的雷云與帶有正電荷的鋼鐵設(shè)備進行感應(yīng)釋放電流，破壞設(shè)備，磁感應(yīng)浪涌則是由于閃電在空間內(nèi)產(chǎn)生與時間具有相關(guān)性的磁場，作用于通信線路并造成破壞。
1.5 雷電的機械沖擊
當雷擊作用于兩平行的導(dǎo)體時，會產(chǎn)生巨大的安培力，物體或者導(dǎo)線會在安培力的作用下被劈開、折斷或者受到拉伸而變形。根據(jù)相關(guān)公式推導(dǎo)，對于具有折彎的金屬構(gòu)件，比如導(dǎo)線或者金屬框架，在彎折處的夾角盡量保證大，最好是鈍角，這樣才能將雷擊產(chǎn)生的電動力降低到最小，否則會導(dǎo)致構(gòu)件的折斷。雷電沖擊鐵路信號發(fā)射設(shè)施時，巨大的沖擊力會產(chǎn)生強大的熱能，水汽在預(yù)熱之后膨脹，產(chǎn)生機械沖擊的力量極大，會直接作用到周圍的設(shè)備，造成部件的破裂，阻斷鐵路信號的發(fā)生。
2 防止鐵路信號遭受雷電干擾的保護措施
2.1 鐵路信號設(shè)備的防雷要求
鐵路信號在列車的運行、鐵路的實時狀態(tài)、鐵路信息的維護等環(huán)節(jié)起著至關(guān)重要的作用。鐵路信號收發(fā)和處理設(shè)備的防雷工作十分嚴苛。
對鐵路信號的防雷設(shè)備要求在進入信號系統(tǒng)之后，不允許干擾到原設(shè)備的工作性能，在遇到雷電沖擊之后保證信號出現(xiàn)的破壞程度不足以威脅到列車行駛安全，鐵路的信號系統(tǒng)設(shè)備能夠繼續(xù)使用。防雷設(shè)備的放電特性應(yīng)與被防護設(shè)備在絕緣耐壓水平上一致，并且防雷設(shè)備的“V-S”曲線在一定的閾值范圍內(nèi)要低于被防護設(shè)備的“V-S”曲線。對于使用分層級防雷的設(shè)備時，要逐級驗證其防護能力，對于第一級的防雷設(shè)備，一般采用大容量和快速的設(shè)備，同時保證在中級防雷設(shè)備的可靠性和連貫性，實現(xiàn)逐級防護的效果。
2.2 鐵路信號設(shè)備遭遇雷害的一般原因和防雷分類
近年來由于雷害頻發(fā)，針對具體鐵路信號設(shè)備的雷害事故分析，雷害的原因一般包括：信號樓外的信號設(shè)備沒有安裝避雷針、信號設(shè)備未接地、接觸網(wǎng)桿塔的引線與臨近的信號電纜未隔離、信號樓的接觸網(wǎng)位置較高忽略了接閃設(shè)備的安設(shè)、信樓在遇到雷擊閃擊時室內(nèi)屏蔽效果不達標。針對雷害分類和事故多況，將鐵路信號的防雷分為外部防護和內(nèi)部防護兩個方面。
外部防護主要是對信號收發(fā)設(shè)施的自身進行防雷保護，這一類防雷舉措主要包括避雷針、屏蔽網(wǎng)、分流、接地等方法。內(nèi)部防護則是保護鐵路信號收發(fā)設(shè)施的內(nèi)部構(gòu)架，通常是采用合理布線、保護隔離、過電壓保護器、屏蔽、等電位連接來實現(xiàn)內(nèi)部設(shè)備的雷電防護。
2.3 鐵路信號設(shè)備的外部防雷措施
2.3.1 安裝避雷針。主要是在室外鐵路信號設(shè)備較密集的地方安放，避免雷電直接沖擊線纜、信號設(shè)備和鋼軌。避雷針的位置選擇需要滿足能夠使密集區(qū)內(nèi)鐵路信號設(shè)備全部避免遭受雷擊，同時確保避雷針不會因為雷電的沖擊產(chǎn)生雷電感應(yīng)。為了避免電磁感應(yīng)，避雷針的地線和密集區(qū)內(nèi)的電路布線要有大于20米的安全
距離。
2.3.2 埋設(shè)接地網(wǎng)。接地網(wǎng)或者網(wǎng)狀接地是埋設(shè)在鐵路信號樓四周的，要求所設(shè)置的接地電阻不大于1Ω。一是這樣做將電流大部分都輸入大地；二是為了防止過電壓對鐵路信號設(shè)備造成威脅。一般采用銅包鋼的物體進行垂直接地，間隔在2.5m左右，采用直徑為10～12mm的鍍銅圓鋼進行水平接地，按照相關(guān)標準和實際的情況，埋設(shè)的接地網(wǎng)的電阻要和貫通地線連接，阻值在10Ω以內(nèi)。
2.3.3 設(shè)置屏蔽接地柵。屏蔽接地柵就是法拉第籠，將其安裝在鐵路信號源的周圍，主要材料是導(dǎo)電良好的鍍鋅銅條，并將接地網(wǎng)和其進行連接。鐵路信號源由于是由許多小功率信號電氣設(shè)備、遙控以及低壓電子邏輯系統(tǒng)構(gòu)成，因此需要加裝特定的屏蔽網(wǎng)。根據(jù)屏蔽網(wǎng)標準規(guī)定，網(wǎng)格的均壓環(huán)全部使用避雷帶，規(guī)格必須小于3m×3m，實現(xiàn)等電位連接。
2.3.4 增加防雷塔。在鐵路信號樓外的設(shè)備密集場地、信號樓的周圍增加防雷塔。防雷塔的安設(shè)應(yīng)該避免線纜的交叉，防雷塔與線纜間距的要求要滿足國標規(guī)定的地上和地下距離標準，一般不大于3m。
2.4 鐵路信號設(shè)備的內(nèi)部防雷措施
2.4.1 電位均衡連接。雷電入侵設(shè)備時，巨大的雷電電流流入大地，在接地建筑體四周放射形呈現(xiàn)電位。如果這個時候鐵路信號相關(guān)設(shè)備進入到這個磁場范圍，就會被因為電位差產(chǎn)生的高達數(shù)萬伏的入侵電壓進行沖擊而干擾破壞。為了消除這個破壞力極強的電位差，就必須進行電位均衡連接。不管是電源線后者信號線還是金屬管道以及接地線等，都要采用過電壓保護裝置進行電位均衡連接。內(nèi)部各級防護層的接口處同樣要根據(jù)這樣的要求進行電位均衡處理，而且各個分布區(qū)間的需要分別電位均衡，并最后與主等電位連接棒均衡相接。比如鐵路信號的內(nèi)部設(shè)備的相關(guān)金屬管線和地線以及窗柵等都建議接在地柵上，實行電位均衡連接。鐵路內(nèi)部信號設(shè)施的金屬部件連同金屬骨架可以形成一個近似的屏蔽接地柵，解決了雷電引起的破壞力極強的電位差，保護了鐵路信號發(fā)生設(shè)備。
2.4.2 分級保護。針對380V低壓線路，按照國家相關(guān)的標準，需要進行三級過電壓保護。一級保護是將避雷器或保護器加在高壓變壓器后端到二次低壓設(shè)備的總配電盤間的電纜內(nèi)芯線兩端；二級保護是將避雷器或保護器加在二次低壓設(shè)備的總配電盤至二次低壓設(shè)備的配電箱間電纜內(nèi)芯線兩端；三級保護是將避雷器或保護器加在重要信號設(shè)備的前端。該方法對防護器的性能提出了很高的要求，成為了影響該措施的關(guān)鍵。
2.4.3 串接過電流保護裝置。感應(yīng)雷、電磁、無線電和靜電對鐵路信號設(shè)備的干擾是浪涌的主要起因。鐵路信號設(shè)備經(jīng)常在布置電線電纜，這些電纜是雷電干擾的最直接對象，需要進行十分嚴格的保護，為了抑制信號系統(tǒng)浪涌電壓產(chǎn)生的過電流，避免過電流對微電子設(shè)備的危害，建議一般在信號線路入口處串接過電流保護裝置。
2.4.4 使用光纖傳輸。光纖的特點是傳輸過程中受到電磁的干擾小，具有很好的健壯性，對于精確可靠度高的數(shù)據(jù)通信接口，諸如計算機的接口、輸出輸入設(shè)備等使用光纖傳輸能夠更加實時安全地完成協(xié)議通信，避免雷電的干擾。
3 結(jié)語
鐵路信號設(shè)備是鐵路運營系統(tǒng)不可缺少、至關(guān)重要的設(shè)備。對于鐵路信號設(shè)備的防雷一直是相關(guān)機構(gòu)研究的重點，雖然在近幾年防雷措施取得了進步得到了發(fā)展，但是面對雷擊事故，面對未來的高鐵快速發(fā)展，對于防雷措施的研究和鐵路信號的保護工作仍然還有很長的路要走。本文闡述的內(nèi)部防雷措施和外部防雷措施，需要彼此相互配合才能⑽O戰(zhàn)檔階畹停鐵路信號設(shè)備防雷與保護是一個較為綜合性的問題，需要在保障基礎(chǔ)防雷的前提下進行更加深層次的研究。
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