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        公司新聞

        屏蔽機房建設概述

        許多電子信息的處理設備都較強的電磁泄漏。在使用這些設備時,必然會將處理的各種信息散射到一定的空間中去。這就給信息的保密工作造成極大的威脅。即使采用密碼通信,在還沒有加密之前或者在脫密之后的處理過程中,信息內容就已經隨著電磁波輻射到周圍空間中去了。這樣,不僅能造成信息的泄密,而且通過偵聽加密前的明文信息和加密后的密碼信息,就可以不斷地進行明文信息與密碼信息的對照、解析。經過多次偵收,就可以將密碼信息,甚至高級密碼信息破譯出來,使密碼信息失去了保密的意義了。
            因此,在使用電子計算機和其他電子信息處理設備時,如果不采取可靠的技術措施就開始處理保密信息,是十分危險的。
            正確地使用不同各類的屏蔽機房或屏蔽室,就是一種防止信息隨電磁波泄漏的可靠措施。屏蔽機房不僅可以防止室內電子計算機和其他電子信息處理設備所處理的保密信息隨電磁波泄漏出去,而且可以防止外部來的比較強的電磁干擾,擾亂室內電子計算機和其他電子信息處理設備正常工作。
        一、信息泄漏防護技術的提出
        長期以來,計算機的輻射安全問題并沒有引起人們的足夠重視,認為把計算機輻射出來的信息與計算機鄰近的復雜噪聲背景相區別并分離出來存在很大的難度。
        在1967年的計算機年會上,美國科學家韋爾首次闡明了計算機系統的四個脆弱性,即處理器、通信線路、轉換設備和輸出設備的輻射問題。計算機在運行時,電磁輻射信號不但頻譜成分豐富且攜帶信息,從而對信息的安全性造成威脅。
           1983年瑞典科學家列舉了計算機的幾個輻射泄漏問題:視頻信號的輻射、無線電元器件的輻射和電源線路的輻射。
           1985年,荷蘭學者艾克在第三屆計算機通信安全防護大會上,公開發表了他的有關計算機視頻顯示單元電磁輻射的研究報告,他成功地用一臺改進后的普通黑白電視機將計算機視頻單元上顯示的信息復現出來,而且清晰可讀。從此人們開始認真對待這個問題。
           據有關報道,國外已研制出能在1km之外接收還原計算機電磁輻射信息的設備,這種信息泄露的途徑使敵對者能及時、準確、廣泛、連續而且隱蔽地獲取情報。計算機電磁輻射泄密問題已經引起了各個國家的高度重視,要防止這些信息在空中傳播,必須采取防護和抑制電磁輻射泄密的專門技術措施。
        二、信息泄漏防護技術
        對防止電磁輻射泄密技術措施主要有以下幾種。 
        1、配置視頻信息保護機(干擾器)
           視頻保護(干擾)技術又可分為白噪聲干擾技術和相關干擾技術兩種。白噪聲干擾技術的原理是使用白噪聲干擾器發出強于計算機電磁輻射信號的白噪聲,將電磁輻射信號掩蓋,起到阻礙和干擾接收的作用。這種方法有一定的作用,但由于要靠掩蓋方式進行干擾,所以發射的功率必須夠強,而太強的白噪聲功率會造成空間的電磁污染;另外白噪聲干擾也容易被接收方使用較為簡單的方法進行濾除或抑制解調接收。因此白噪聲干擾技術在使用上有一定的局限性和弱點。
           相關干擾技術較之于白噪聲干擾技術是一種更為有效和可行的干擾技術。相關干擾技術的原理是使用相關干擾器發出能自動跟蹤計算機電磁輻射信號的相關干擾信號,使電磁輻射信號被擾亂,起到亂數加密的效果,使接收方接收到電磁輻射信號也無法解調出信號所攜帶的真實信息。由于相關干擾不需靠掩蓋電磁輻射信號來進行干擾,因此其發射功率無需很強,所以對環境的電磁污染也很小。相關干擾器使用簡單,體積小巧,價格適宜,效果顯著,最為適合應用在單獨工作的個人計算機上。 
        2、建造電磁屏蔽室
           屏蔽技術的原理是使用導電性能良好的金屬網或金屬板造成6個面的屏蔽室或屏蔽籠將產生電磁輻射的計算機設備包圍起來并且良好接地,抑制和阻擋電磁波在空中傳播。設計和安裝良好的屏蔽室對電磁輻射的屏蔽效果比較好,高性能的屏蔽室,其屏蔽效果對電場可達140db,對微波場可達120db,對磁場可達100db。妨礙屏蔽技術普遍應用的問題是屏蔽室的設計安裝施工要求相當高,造價非常昂貴,一般二三十平方米場地的屏蔽室的造價即需幾十至上百萬元。因此屏蔽技術較為適用于一些保密等級要求較高、較重要的大型計算機設備或多臺小型計算機集中放置的場合,如國防軍事計算中心、大型的軍事指揮所、情報機構的計算中心等。
        3、配置低輻射設備
           在設計和生產計算機設備時,對可能產生電磁輻射的元器件、集成電路、連接線、顯示器等采取了防輻射措施,把電磁輻射抑制到最低限度。生產和使用低輻射計算機設備是防止計算機電磁輻射泄密的較為根本的防護措施。
        三、建造屏蔽機房
           為了有效地防止電磁干擾式噪聲、輻射,對電子設備和測量儀器的影響,并嚴防電子信號泄漏威脅到機房信息的安全,國家機關、軍隊、公安、銀行、鐵路等單位需要建立屏蔽機房。
        在機房設計中當有如下要求時應對所設計區域進行電磁屏蔽設計。
           1、對涉及國家或企業秘密的電子信息系統機房應設置電磁屏蔽室,電磁屏蔽室的性能指標應依據國內相關標準執行。
           2、對于主機房內無線電干擾場強,在頻率為0.15~1000MHz時,大于126db,或主機房內磁場干擾環境場強大于800A/m,設計時應采取電磁屏蔽措施。
           屏蔽機房,從結構上可分為可拆裝式和不可拆裝式;按性能標準又可分為國標級和軍標級;國家軍用標準GJBz20219-1994從性能上又分為B級和C級;按使用用途分為防信息泄漏的保密機房和防電磁干擾的無電磁環境機房。其中可拆裝式主要適用于有可能搬遷的屏蔽機房,這種機房安裝快,可多次拆裝,靈活機動;不可拆裝式則主要適用于大型機房,這種機房抗泄漏性能好,能達到較高的技術指標,但施工工期較長。
           屏蔽機房可以使磁場變得極弱,并且使電場和平面波微波獲得最大限度的衰減。屏蔽機房是使用金屬板組成一個全封閉的六面體,并配有新型屏蔽門、通風系統、通信傳輸系統、電力照明系統及其他輔助設施。
        四、屏蔽機房的類型
        1、金屬網屏蔽機房
           金屬網屏蔽機房是采用在機房的墻面、頂面及地面安裝木質或金屬框架,在框架上安裝銅網或鐵網,以達到屏蔽的效果。根據要求的屏蔽效能不同,可采用單層或多層的金屬網屏蔽層。金屬網屏蔽機房可用于對屏蔽有一般要求的場合。
        2、鋼板組裝式電磁屏蔽機房
           鋼板組裝式電磁屏蔽機房殼體六面鋼板屏蔽層由鋼板經專用 機床模具折邊成型制成單元模塊,通過螺栓、螺母、墊片及導電襯墊組裝而成。鋼板拼裝式電磁屏蔽機房滿足有可能搬遷的需要,機房外型美觀且自重輕、安裝快、電磁密封性可靠、組裝和拆卸工藝性強,可多次拆裝使用,主要用于對屏蔽性能要求較高的計量檢測、信息安全、EMC測試等領域和屏蔽面積大、屏蔽性能高及一些特殊要求的場合。
        3、鋼板焊接式電磁屏蔽機房
           鋼板焊接式電磁屏蔽機房是采用不同規格模塊鋼板相互焊接成一體。鋼板焊接式電磁屏蔽機房具有結構可靠、性能指標優良、使用范圍廣等特點。目前用途最為廣泛,特別適用于各種電子計算機機房、通信機房的屏蔽,各種無線電發射和接收的試驗、測量和計算,電工放電測試和試驗,電磁兼容性(EMC)的各種試驗、測量和考核,適用于一切干擾防泄漏場所。鋼板焊接式電磁屏蔽定是采用鋼板經大型模具折邊成型、氣體保護焊,最大限度地抑制焊接變形,保證鋼板平面的平整性。
        五、屏蔽機房設計
        1、屏蔽機房工作原理
           電波在傳輸過程中,交替產生交變的磁場和電場,在其試圖通過具有良好接地鐵磁材料制成的導電性能較好的屏蔽教室殼體時,電場能量將通過具有接地導體而衰減,磁場能量在通過磁場物質中產生渦流而損耗,因此其強度將受到較大的衰耗(約3000~100000倍),從而起到將電磁波屏蔽(隔離)的作用。
        2、屏蔽機房的性能指標
           國標級和軍標級;國家軍用標準GJBz20219-1994從性能上又分為B級和C級;
        3、屏蔽機房的主要組成單元
           屏蔽機房的主要組成單元有屏蔽殼體、屏蔽門、通風波導窗、電源濾波器、通信濾波器、空調濾波器、室內裝飾。
        4、屏蔽殼體設計
        ① 鋼板屏蔽機房結構
           鋼板屏蔽機房是由不同規格模塊鋼板(鋼板厚2~3mm)相互連接成一體。根據屏蔽殼體不同部位的承載力不同而設計制作不同截面積的矩形鋼龍骨作屏蔽殼體的支撐龍門框架,其最大特點就是剛強度、抗震性、穩定性以及可靠性勝于其他結構的屏蔽室,而且屏蔽效能要高得多。
        ② 鋼板屏蔽體材料的選用
           電磁屏蔽是針對電磁波的屏蔽,而靜電屏蔽指的是對靜電場的屏蔽。靜電屏蔽要求屏蔽體必須接地。影響屏蔽體電磁屏蔽效能的不是屏蔽體接地與否,而是屏蔽體導電連續性。破壞屏蔽體的導電連續性的因素有屏蔽體上不同部分的接縫、開口等。因此,電磁屏蔽對屏蔽體的導電性要求比靜電屏蔽嚴格。
           根據不同材料的相對電導率、相對磁導率,以及吸收損耗、反射損耗等系數值分析,屏蔽機房的屏蔽材料選擇以鐵為基體的金屬材料,一般采用厚度為2mm鋼板。地面采用相同材質,一般采用厚度3mm鋼板。
           考慮屏蔽體材料的屏蔽效能的因素同時還兼顧電磁屏蔽室整體的機械性能,設計要求達到鋼板不平度≤4mm/m2,屏蔽體垂直度≤10mm,以及屏蔽體抗震≥8級。
        5、鋼板屏蔽機房的連接方式
           鋼板屏蔽機房包括鋼板焊接式電磁屏蔽機房和鋼板組裝式電磁屏蔽機房。
         1) 采用焊接連接的鋼板焊接式電磁屏蔽機房
           屏蔽體原材料(鋼板)加工制作成單元模塊,現場安裝采用熔焊工藝進行連續的焊接(二氧化碳或其他氣體保護焊),其特點是焊接熱區范圍窄、變形小、焊縫緊密、表面無熔渣。確保屏蔽層模塊析接縫處的屏蔽效能與整塊單元屏蔽層的屏蔽效能保持一致,同時還能提高焊縫的抗電化腐蝕性。電化腐蝕會降低效能和互調效應,因為電化學反應產生的化合物是非線性的半導體物質,會產生信號混頻,導致產生新的干擾頻率。
           根據屏蔽殼體不同部位承載力的不同,而設計制作的不同截面積的矩形鋼龍骨作屏蔽體的加固支撐,龍骨采用矩形管依附屏蔽體鋼板內壁焊接。
          2)采用螺絲連接的鋼板組裝式電磁屏蔽機房
            鋼板組裝式電磁屏蔽室:六面板體是由厚度為1.5mm的冷軋鋼板制成單元模塊,鍍鋅噴塑后通過M8鍍鋅螺栓、螺母、墊片及導電襯墊組裝而成。六面板體及殼體與地面之間做絕緣處理。
        6、屏蔽門
           進出屏蔽機房的門采用屏蔽門。屏蔽門按其運動方式可分為旋轉式和移動式。旋轉式屏蔽門按其開啟和鎖緊方式可分為手動鎖緊屏蔽門、電動(手動)鎖緊屏蔽門、全自動屏蔽門。旋轉式屏蔽門適于一般場合。
           移動式屏蔽門按其開啟方式可分為手動屏蔽門、自動屏蔽門。移動式屏蔽門一般適用于對電磁屏蔽門前建筑空間有限制的場合。
        下面介紹幾種常用的屏蔽門
         ① 氣動式平移屏蔽門
            氣動式平移屏蔽門是一種結構新穎的電磁屏蔽門,其特點是屏蔽性能高、具有多種控制功能、操作輕便、工作可靠等,尤其是開關的過程不占屏蔽室的使用空間,適用于焊接式或組裝式屏蔽室,其結構特點如下:
           ⑴ 雙層屏蔽。氣動式平移屏蔽門采用優質冷軋鋼板焊接成雙層屏蔽殼體。以清潔、無油壓縮空氣作為壓力媒介,使氣囊充氣膨脹,迫使鈹青銅簧片牢靠地壓在門扇的銅板上,確保屏蔽性能可靠。
           ⑵ 氣動、光導控制。門扇的開閉運動是以清潔壓縮空氣為動力,通過各氣動執行元件來實現順序控制;屏蔽室內外控制信號的傳遞采用光傳導。
           ⑶ 控制功能。具有全自動(IC卡控制)、半自動(按鈕控制)及手動等多種控制方式;防擠壓控制;自動電氣控制;采用先進、可靠的邏輯電路實現全自動控制,并可定制控制邏輯。
         (4)低噪聲。采用特制的低噪聲(≤50db)空氣壓縮機,運行平穩、可靠,故障率低,創造寧靜、舒適的工作環境。
        ② 電動鎖緊屏蔽門
           刀刃屏蔽門(鉸鏈轉動)是使用最為廣泛的電磁屏蔽門,其優點是屏蔽性能高、穩定,但門的閉合與開啟比較笨重。為配合這種屏蔽門特別開發了電動閉合、開啟機構,其結構特點如下:
           ⑴ 采用全機械式傳動。電動機作為驅動源,整個減速、旋轉運動轉換為往復運動、斜面運動等全部采用機械運動實現。
           ⑵ 先進的減速器。具有減速比大、噪聲小、體積小、運動平穩等優點。
           ⑶ 斜面機構閉合開啟機構。由齒輪齒條傳遞的往復運動,通過斜面機構實現門的鎖閉和開啟,運動平穩、無噪聲。
           ⑷ 實現自動控制。門框上設有啟動開關按鈕和行程開關,根據需要發出信號可自動實現門的鎖緊與開啟。
           ⑸ 勞動強度小。人力空旋轉門扇達一設定的角度后,觸動啟閉信號實現門的啟閉。
        ③ 全自動屏蔽門
           全自動屏蔽門使原來需人力實現的開啟、關閉的旋轉動作完全由電動機來完成,其結構特點如下:
          ⑴全機械式傳動。電動機作為驅動源,帶動蝸輪、蝸桿機構實現門的開啟、關閉的旋轉動作;相對其他液壓或氣動的傳動方式全機械式傳動可靠性較好,同時噪聲小,無污染。
          ⑵ 實現自動控制。門框上設有密碼鎖或IC卡門鎖,同時能與各種門禁系統相連,協同電動鎖緊來自動實現門的開啟和關閉。
          ⑶ 全密閉結構。將原先暴露于外的手柄、拉桿及斜滑塊等機構完全隱藏于罩殼之內,有效地改善了屏蔽門的外觀。
         (4)應急裝置。當屏蔽室突然斷電或機械傳動出現故障時室內的工作人員可以手動將屏蔽門打開。
        7、截止波導通風窗
        屏蔽機房內通風管道進出屏蔽殼體時應采用截止波導通風窗穿越殼體。
        截止波導通風窗設計時應主要以下幾點:
          ⑴ 截止波導通風窗的截止頻率和衰減參數必須大于電磁屏蔽室的屏蔽性能。
          ⑵ 截止波導通風窗的格柵宜采用六角型,以提高通風量。
          ⑶ 用于穿過屏蔽層的非金屬材料(如光纖、氣體或液體)所需的波導管的截面尺寸和長度均應按電磁屏蔽性能要求設計。所用材料可為冷拉圓鋼(表面鍍鋅)或黃銅。
        7、線纜濾波系統設計
          進入屏蔽機房的各種線纜均需要進行濾波處理,以保證機房內的信號不因線纜的進出而造成泄漏。
           目前進入屏蔽室的進出線纜主要有各類電源線(含交流和直流)、計算機數據線、語音線、監控視頻線、消防報警線、空調室內外機組信號連線、門禁系統連線、計算機的直流地。
           處理上述各類信號線的方式有濾波處理、光纖處理、五類線屏蔽處理。
          ① 濾波處理
           ⑴ 濾波原理
              濾波器是一種無源雙向網絡,是由無源元件構成多端網絡,它的一商是“源”,另一端是“負載”。當信號從源一端進入時,僅容許工作必須的信號頻率通過,而對工作不需要的信號頻率有很大的衰減作用,它在衰減沿電源線傳導的EMI能量同時,也對EMI的輻射有顯著的抑制作用。
            根據使用要求的不同,濾波器分為信號濾波器和電源濾波器,信號濾波器和電源濾波器在設計上側重點不同,信號濾波器要著重考慮濾波器不能對工作信號有嚴重的干擾,而電源濾波器要注意當負載電流較大時,電感不能發生飽和。
           濾波器的種類主要有低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器、帶阻濾波器。
           屏蔽室中使用的濾波器依其頻率特性通常采用低通濾波器,它是由電感和電容構成,使其在阻帶內能夠對共模干擾和差模干擾提供較大的衰減。
        ⑵ 衰減性能
           通常要求濾波器的衰減性能應與屏蔽室的屏蔽效能相吻合,這樣的話一般來講是,一級濾波很難達到屏蔽要求,所以屏蔽室常用的濾波器通常采用二級濾波或三級濾波,濾波的級數越多,衰減性能越高。但其產生的漏電流會越大,屏蔽室對其漏電流有嚴格要求,一般不能超過輸入電流的5%,因為漏電流越大,屏蔽室對地電壓就越高,會對屏蔽室內的設備正常工作產生較大影響,嚴重的會毀壞某些設備。
        ⑶ 使用范圍
           濾波器通常用于低頻傳輸信號,如電源、電話、煙感信號、分體式空調的室內外信號連線。
        ⑷ 使用注意
           分體式空調處理。一般分體式空調是由室內機組和室外機組組成,室外機組的工作是由室內機組提供電源和信號,因此該電源和信號均應通過濾波處理,在進行信號濾波時應特別注意由于各型號的空調其信號模式有所不同,可能會造成某些信號不能正常通過信號濾波器(如變頻空調、高頻脈沖傳輸信號),造成空調不能正常工作。通常屏蔽室使用的空調應選用那些室內外機組連接線少,信號傳輸模式簡單的空調。
           煙感信號處理。在選用煙感信號濾波器時應首先對其煙感信號模式進行了解,針對其不同的傳輸模式選用合適的濾波器,如是變頻信號的話則應通過光纖收發器進入屏蔽室。  
           其他信號模式處理。與煙感濾波器的選用方式相同。
        8、光纖處理
          ① 使用場合
           光纖處理主要應用在計算機系統中,由于目前計算機傳輸的速率高達10Mb/s以上,大大超過濾波器的截止頻率,如用濾波器則將造成傳輸速率在10Mb/s以下的頻率都將變成通帶,這樣的話屏蔽室10Mb/s以下的頻率就沒有應有的屏蔽效果,因此如要保證屏蔽室有高性能屏蔽效能的話,就應采用光纖處理或光纖收發器。
        ② 工作過程
            光纖收發器其工作過程就是發送機先將電信號轉換為光信號,通過光纖穿過屏蔽墻,到接收機后將其光信號再還原成電信號。由于光纖線是非導體,在穿過屏蔽壁上的波導管時不會產生電磁泄漏,所以可用于屏蔽室中信號傳輸。
           光纖收發器分為單模光纖收發器和多模光纖收發器兩種,屏蔽室上一般用多模光纖收發器。
        3)使用注意
           由于在大對數光纜中為防止光纜折斷,一般在光纜芯中有一根金屬多股線,但在穿入屏蔽波導管時一定要將該金屬多股線抽掉,否則該金屬線穿過波導管時會形成屏蔽室的天線效應,屏蔽室內外所有信號將會通過輻射耦合到該金屬導線,帶出屏蔽室外,從而使屏蔽室性能急劇下降。
           在電磁兼容原理中有波導原理,該原理主要是說明電磁波在穿過一定直徑、一定深度的金屬管時通過多次反射、吸收,其能量會得到極大衰減,從而使電磁波穿入后的強度衰減與板體的衰減相吻合。保證屏蔽室屏蔽效能。如按屏蔽室的隔離頻率到10GHz,屏蔽效能為100db,則該波導管的直徑應小于12mm,深度大于40mm,因此一般穿過波導管的光纜應用尾纖穿過。
        9、五類線處理
           在原有的計算機機房改造中或由于該信號只能通過五類線傳輸,則當該五類線進入屏蔽室后,屏蔽室的屏蔽效能將會由于該五類線的穿入而急劇下降。因此如何妥善處理五類線的屏蔽,將對屏蔽室的屏蔽效能產生重大影響。
        ① 五類線的正確選用
           目前國內屏蔽五類線的型號、規格很多,構成各不相同,且標稱的屏蔽效能也有差異,因此如何正確選用合適的屏蔽五類線則是第一要素。根據近年來收集或使用的屏蔽五類線,穿過屏蔽室(屏蔽柜)后,其和屏蔽室(屏蔽柜)整體屏蔽效能見表3(測試方法按GB12190-1990)。
        ② 五類線與屏蔽體的良好連接   
           通常屏蔽五類線有內芯和外屏蔽層,如何保證屏蔽層與屏蔽連接件進行有效的屏蔽連接對屏蔽性能有較大的影響。

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