Lightning Protection for IP Cameras: Power and Ethernet Signal Protection

1. Hệ thống Camera IP & Bảo vệ chống sét

1. Giới thiệu

Trong Bài 2 – Giải pháp chống sét cho Camera PoE, TAEC đã giới thiệu cách bảo vệ hệ thống dùng PoE. Nhưng trên thực tế, rất nhiều công trình hiện nay vẫn triển khai Camera IP thường, nơi nguồn cấp và đường truyền dữ liệu tách biệt. Ưu điểm của dạng hệ thống này là dễ thi công, linh hoạt trong việc bố trí nguồn, và không nhất thiết phải đầu tư switch PoE.

Tuy nhiên, việc tách riêng nguồn và dữ liệu cũng đồng nghĩa với việc hệ thống phải đối mặt với nhiều hướng rủi ro hơn khi có giông sét. Một dòng sét lan truyền từ lưới điện có thể làm hỏng bộ nguồn, lan truyền qua dây mạng ngoài trời có thể phá hỏng switch hoặc NVR chỉ trong tích tắc. Vì vậy, cần có giải pháp chống sét cho Camera IP này một cách toàn diện và đúng chuẩn.

2. Camera IP và những rủi ro từ giông sét

Camera IP thường là loại camera mạng không sử dụng công nghệ PoE. Mỗi camera được cấp nguồn riêng, thường thông qua adapter AC hoặc DC, trong khi dữ liệu hình ảnh được truyền độc lập bằng cáp Ethernet đến switch hoặc NVR.

Thành phần điển hình của hệ thống này bao gồm camera IP, nguồn cấp (adapter rời hoặc nguồn DC tập trung), switch hoặc router mạng, NVR, cáp mạng Ethernet và trong nhiều trường hợp còn có cả tủ camera ngoài hiện trường.

Hệ thống này phổ biến trong các hộ gia đình, cửa hàng nhỏ, hoặc các dự án nâng cấp từ analog lên IP mà không muốn đầu tư thêm hạ tầng PoE.

Tuy vậy, do nguồn và tín hiệu đi theo hai đường khác nhau, nên rủi ro cũng tăng lên: adapter và bộ nguồn có thể bị hỏng do xung lan truyền từ lưới điện, dây Ethernet kéo ngoài trời dễ trở thành “ăng-ten” dẫn sét, tủ hiện trường dễ bị tấn công đồng loạt, và camera ngoài trời lắp trên trụ cao đặc biệt dễ chịu ảnh hưởng bởi cảm ứng điện từ khi có sét đánh gần.

3. Nguyên lý chống sét cho Camera IP

Để bảo vệ an toàn, cần nắm rõ cơ chế tác động của giông sét. Sét có thể đánh trực tiếp vào khu vực đặt camera ngoài trời, gây hư hỏng vật lý; lan truyền theo đường dây nguồn AC/DC hoặc cáp mạng; hoặc tạo ra cảm ứng điện từ làm xuất hiện điện áp đột biến trên dây dẫn.

Từ cơ chế này, có thể rút ra bốn nguyên lý chung để bảo vệ hệ thống Camera IP thường:

• Ngăn chặn xung sét ngay tại điểm vào bằng cách lắp SPD cho cả nguồn và tín hiệu.
• Phân tầng bảo vệ từ trung tâm → tủ hiện trường → camera, nhằm triệt tiêu năng lượng sóng sét dần theo từng lớp.
• Đảm bảo thoát sét an toàn nhờ hệ tiếp đất chung, điện trở ≤ 8Ω, và có liên kết đẳng thế giữa các thiết bị.
• Bảo vệ kép cho cả phần cứng và dữ liệu, để hệ thống không chỉ tránh hư hỏng mà còn duy trì giám sát liên tục, không mất hình ảnh.

4. Nguyên tắc chọn SPD

• Thiết bị chống sét (SPD) chỉ phát huy tác dụng khi được lựa chọn đúng tiêu chuẩn.
• Với đường nguồn, cần sử dụng SPD Type 1+2 tại tủ điện tổng, SPD Type 2+3 hoặc Type 1+2+3 cho các tủ camera nhánh, và đảm bảo điện áp làm việc liên tục (Uc) phù hợp với 230Vac hoặc các mức DC như 12V, 24V, 48V. Khả năng cắt xung tối thiểu phải đạt In ≥ 5 kA và Imax ≥ 20 kA.
• Với đường tín hiệu Ethernet, SPD đường mạng phải hỗ trợ băng thông Gigabit, có suy hao chèn thấp (<1 dB) để không ảnh hưởng tới hình ảnh, đồng thời đạt chuẩn IEC 61643-21 hoặc UL 497B.
• Cuối cùng, tất cả SPD cần được nối vào hệ tiếp đất chung, điện trở ≤ 8 Ω, và bảo đảm liên kết đẳng thế giữa tủ, switch và NVR để loại bỏ nguy cơ chênh lệch điện áp.

2. Giải pháp chống sét cho Camera IP

1. Giải pháp chung cho cả hệ thống

Hệ thống Camera IP sử dụng mạng Ethernet để kết nối và truyền dữ liệu từ Camera về Switch và trung tâm, nguồn điện AC hoặc DC được cấp riêng, các đường dây cáp UTP và cáp đồng đều có khả năng bị đánh trực tiếp vào đường dây hoặc bị nhiễm quá áp lan truyền do cảm ứng.

Do vậy, để đảm bảo an toàn thì chúng ta cần phải chống sét cho các đường liên kết trước khi vào thiết bị cần bảo vệ (camera, đầu ghi, swtich ...).

• Sử dụng thiết bị chống sét lan truyền AC ở trung tâm / đầu ghi
• Cắt lọc sét cho đường nguồn AC/DC ở các tủ camera
• Sử dụng các thiết bị chống sét camera tích hợp (nguồn + tín hiệu) ở mỗi cam
• Sử dụng các thiết bị chống sét mạng lan Ethernet ở camera và switch
• Nối tiếp đất nối đẳng thế toàn bộ hệ thống

2. Chống sét cho Trung tâm Camera IP

Trung tâm giám sát, nơi đặt switch, NVR và router, nguy cơ đến từ sét lan truyền theo cả nguồn và cáp mạng. Tại đây cần có SPD Type 1+2 hoặc tủ cắt lọc sét bảo vệ nguồn AC, và SPD Ethernet bảo vệ các port kết nối ra ngoài trời.

Ngoài ra, nếu tủ đặt ngoài trời, ở dưới cột camera cần bổ sung thêm chống sét bằng công nghệ phân tán để hạn chế sét đánh trực tiếp vào cột hoặc đường dây trên cao.

Sản phẩm đề xuất:

• PDS251-52VG-63A/LS: Tủ cắt lọc và Đếm sét thông minh 1P-63A, Type 1+2+3, 140kA, mạch lọc LC.
• PDS251-52VG-32A: Tủ cắt lọc 1P-32A Type 1+2+3, Iimp 25kA, Imax 140kA, lọc L/C.
• DAC1-13VG-20-275 Thiết bị cắt sét 1 pha 50kA Type 1+2+3.
• DAC1-13VG-31-275 Thiết bị cắt sét 3 pha 4P Type 1+2+3 Imax 50kA.
• MJ8-C6A: Bảo vệ cho mỗi đường Ethernet đi về 10Gb, RJ45, dòng cắt 2KA
• PL24-CAT6: Bảo vệ cho 24 đường mạng trước switch tốc 10Gb, RJ45

3. Chống sét cho Tủ camera nhánh

Tại tủ camera hiện trường, nơi tập trung nguồn và tín hiệu cho nhiều camera, xung lan truyền có thể xâm nhập đồng thời từ lưới điện địa phương và dây mạng kéo dài. Do đó, cần lắp SPD Type 1/2 AC/DC cho nguồn và SPD Ethernet tại các cổng đi ra camera.

Sản phẩm đề xuất:

• DAC1-13VG-20-275: SPD Type 1+2+3 bảo vệ cho đường nguồn 1 pha ngoài trời.
• DAC50VG-20-275: SPD Type 2+3 bảo vệ cho đường nguồn 1 pha trong nhà.
• MJ8-C6A: Bảo vệ cho mỗi đường Ethernet đi về 10Gb, RJ45, dòng cắt 2KA

4. Chống sét cho Camera IP

Với từng camera IP, đặc biệt là các camera ngoài trời, xung điện áp có thể phá hỏng adapter, bo nguồn hoặc lan truyền ngược về switch. Cần bảo vệ adapter bằng SPD mini DC, đồng thời bảo vệ tín hiệu bằng SPD Ethernet RJ45 nhỏ gọn ngay trước camera. Với camera lắp ngoài trời, nên sử dụng SPD có vỏ chống nước bụi đạt chuẩn IP65/IP67.

Sản phẩm đề xuất:

• MSP-VM230/R: Bảo vệ nguồn AC 220V và đường Ethernet.
• MSP-VM24/R: Bảo vệ nguồn 24V và đường Ethernet.
• MSP-VM12/R: Bảo vệ nguồn 12V và đường Ethernet.
• MJ8-C6A: Bảo vệ cho đường Ethernet 10Gb, RJ45.
• TS400: Kim tán sét trên cột Camera.

5. Tiếp địa cho hệ thống

Cuối cùng, hệ tiếp đất và đẳng thế đóng vai trò then chốt. Tất cả SPD đều phải nối về chung một hệ tiếp đất, điện trở ≤ 10 Ω, và được liên kết đẳng thế đồng bộ để dòng sét thoát xuống đất an toàn, không tạo chênh lệch điện áp nguy hiểm cho bo mạch.

3. Lợi ích khi triển khai chống sét cho Camera IP

Việc triển khai đồng bộ giải pháp chống sét sẽ mang lại nhiều lợi ích thiết thực: hệ thống được bảo vệ kép cả trên đường nguồn và đường dữ liệu, giám sát không bị gián đoạn trong mùa giông sét, chi phí bảo trì giảm nhờ hạn chế hư hỏng adapter, switch và NVR, đồng thời tuổi thọ toàn hệ thống cũng được kéo dài, vận hành ổn định và bền vững hơn.

4. Tổng Kết

Camera IP thường có chi phí hợp lý và dễ thi công nhưng lại tiềm ẩn nhiều rủi ro khi đối diện với giông sét. Chỉ khi áp dụng đầy đủ nguyên lý bảo vệ, lựa chọn SPD đúng tiêu chuẩn và triển khai giải pháp chống sét cho Camera IP tại từng vị trí, hệ thống mới thực sự an toàn và bền vững.

Để bảo vệ an toàn cho tài sản và dữ liệu, việc trang bị các chống sét toàn diện nói chung và giải pháp chống sét cho hệ thống camera nói riêng là những yêu cầu rất cần thiết để bảo đảm an ninh và an toàn cho bạn.

Nếu cần tư vấn và tìm hiểu thêm thông tin, quý khách vui lòng liên hệ với công ty chống sét TAEC để được hỗ trợ tốt nhất.

Trong Bài 3 – Giải pháp chống sét cho Camera Analog, chúng tôi sẽ tiếp tục giới thiệu cách bảo vệ cho hệ thống camera truyền thống sử dụng cáp đồng trục, vốn vẫn rất phổ biến và cũng chịu nhiều ảnh hưởng từ giông sét.