Het "Single-Point Grounding" Principe voor Veiligheidsontwerp van Beveiligingssystemen

1. Basisconcept van "Single-Point Grounding"

Single-point grounding verwijst naar een configuratie waarbij de hoofdsysteemhost op één enkel punt met de aarde verbonden is, terwijl alle externe apparaten, inclusief camera's en ander materiaal, elektrisch geïsoleerd moeten blijven van de aarde. Specifieker betekent "single-point grounding" dat voor elk "systeem" waar componenten direct elektrisch met elkaar verbonden zijn, het centrale verzamelpunt (d.w.z. de hoofdsysteemhost of sub-systeemhost) op slechts één punt aan de aarde moet zijn verbonden.

Bijvoorbeeld, in een optische vezeltransmissiesysteem: de front-end multi-kanaal optische transmitters fungeren als sub-systeemhosts. Hun behuizingen zijn op één punt met de aarde verbonden, terwijl alle camera's die via kabels met deze optische transmitters verbonden zijn, geïsoleerd moeten blijven van de aarde. Dit vormt "single-point grounding" voor een systeem met directe elektrische verbinding. De aarding van de back-end hoofdsysteemhost kan hier niet voor in de plaats treden, omdat de optische vezel elektrische isolatie biedt tussen de twee einden.

2. Ingenieursvereisten voor "Single-Point Grounding"

De hoofdhost moet op één enkel punt aangesloten zijn, en alle externe apparatuur in het systeem moet ten opzichte van de aarde zwevend blijven. Elektrische ladingen die binnen het systeem worden gegenereerd, worden afgevoerd via het aardingspunt van de host, waardoor statische gelijkpotentiaal met de aarde wordt onderhouden om operationele veiligheid te waarborgen.

Na het implementeren van single-point grounding, verwijst de "grondpotentiaal" van het systeem naar de potentiaal van het systeem ten opzichte van de nulpotentiaal van de aarde—specifiek, de potentiaal op het aardingspunt van het systeem.

In forums van de beveiligingsindustrie hebben sommige zogenaamde "professionele bliksembeschermers" bliksemgeïnduceerde elektromotieve krachten (EMF) op kabels omschreven met termen zoals "overspanning" of "hoog potentieel," bewerend dat "aardingspanningsbegrenzers aan beide einden van de kabel beide einden kunnen vastleggen op hetzelfde potentieel."

Echter, hoogfrequentieanalyse toont aan dat voor wisselgeïnduceerde EMF op kabels, zelfs als de aardingsweerstand van de overvoltagebegrenzer nul is en de grondpotentiële op beide einden gelijk zijn, de begrenzingsspanningen van de spanningsbegrenzers aan beide einden altijd "gelijk in grootte maar tegengesteld in polariteit" zullen zijn. Er is geen echte gelijkpotentiaalconditie. Bovendien bevat de "afvoerweg naar de aarde" de totale AC/DC impedantie van de kabel en de aardingsleiders, evenals de aardingsweerstand zelf. Het idee van "effectief afleiden van bliksemstroom" in dergelijke configuraties is slechts een illusie.

Bliksemgeïnduceerde EMF heeft niets te maken met de aarde; er is geen kwestie van stroom afvoeren naar de aarde. "Single-point grounding" is uitsluitend bedoeld voor het afvoeren van statische ladingen binnen het systeem, dus er is geen lage aardingsweerstand of speciale aardingsgrid nodig. Het verschilt fundamenteel van traditionele bliksemafleideraarding, energie-aarding, of overvoltagebegrenzer-aarding ontworpen voor grote stromen. Een eenvoudige verbinding met gewone draad naar gebouwbeton of een waterleiding is voldoende.

3. Rationaliteitsanalyse van "Single-Point Grounding"

"Single-point grounding" elimineert alle grondlusjes, waardoor intrusieroutes voor "bliksemgeïnduceerde grondpotentiaal" en "energie-netwerk grondpotentiaal" in lage-spannings elektronische systemen effectief worden geblokkeerd. Dit is de meest effectieve basis techniek voor bliksembescherming, overvoltageonderdrukking en interferentiepreventie.

Daarentegen introduceert multi-point grounding grondpotentieelinterferentie, energie-netwerk overvoltage, en bliksemback-flash spanningen. Talrijke praktijkgevallen in de beveiligingsingenieurswetenschap hebben bevestigd dat multi-point grounding heeft geleid tot de vernietiging van zowel beveiligingsapparatuur als bliksembeschermingsapparatuur.

"Single-point grounding" in beveiligingssystemen is niet alleen compatibel met bescherming tegen geïnduceerde bliksem, het is in feite een fundamenteel principe en essentiële vereiste voor juiste bliksembescherming in dergelijke systemen.

Directe blikseminslagen mogen en moeten niet afhankelijk zijn van enig deel van het systeem dat aangesloten is voor afvoer. Bescherming tegen geïnduceerde bliksem vereist alleen beschermcircuits om de geïnduceerde spanning op de apparatuurpoorten te onderdrukken tot een niveau onder de "maximale veilige spanning" van de apparatuur. Dergelijke beschermcircuits hoeven niet met de aarde verbonden te zijn.

Met "single-point grounding" zweeft het hele systeem op hetzelfde potentieel als het aardingspunt. Kunstmatig meerdere aardingspunten creëren terwijl men probeert "gelijkpotentiaal bonding" te bereiken, is theoretisch en praktisch onbereikbaar voor breedverspreide informatiesystemen.

Het volgen van het veiligheidsontwerp-principe van "single-point grounding" helpt om niet misleid te worden door het mythe van "aarding-gebaseerde bliksembescherming" en voorkomt onnodige investeringen in overmatig complexe aardingsystemen.