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绿谷G20数采仪在雷电预警系统上的应用

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绿谷G20数采仪在雷电预警系统上的应用

分类:
公司新闻
2021/02/22 15:41
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绿谷G20数采仪在雷电预警系统上的应用

原创 毕亚杰 四十学艺

因为工作的关系和养成的职业习惯,我在多年前做了一些雷电防护工程,因此一直都有关注这一领域的新技术和新应用。雷电预警系统简单来讲就是在雷电没有来之前提出预警,从而达到主动防范的目的,在没有出现雷电预警系统之前我们对于雷电的防护都是被动防护技术,尽管也出现了一些尖端放电等技术,从理论上讲都没有办法达到有效的防护,黄海油库大爆炸就是一个实例。我对雷电预警系统的研究也是基于这一原因。下面是我之前写的一篇文章:

《雷电预警技术》2005

雷电灾害被联合国确定为世界最严重的十大自然灾害之一,全球每年因雷击造成人员伤亡、财产损失不计其数。在我国,每年因雷击造成的人员伤亡约为30004000 人,财产损失在50100亿元左右;进入21世纪,国家经济与社会发展,对雷电灾害的监测预警和防御的科学认识提出了更高、更广泛的需求,雷电的探测和预警已经成为现代防雷技术的重要研发方向之一!它不仅能提高人类防雷的主动性,还能有效帮助雷灾原因的调查。近年来,温室效应造成全球气候变暖,随之而来的是雷雨季节的延长,雷击事故也随之大幅度上升,所以雷电的预警防护变得更加重要。在具体的防护中存在以下的问题:

·      经济实力:大多数单位的经济实力相对较弱,在防雷方面可以投入的资金均非常有限。从成本的角度来考虑,许多地点几乎没有安装完善的直击雷防护设施的可能;

·      防护意识:许多单位对于防雷知识的了解和重视程度差,雷电防护知识的普及率很低。有的单位到了发生雷击事故才想起需要作防雷措施,这几年来防雷技改工程可以看出,都是事后补救;

·      技术手段限制:表现在防雷工程缺乏专业的施工和手段;

·      防护措施不足,许多单位的雷电防护只是做了简单的直击雷防护,没有做感应雷防护;

·      许多营房、仓库、测试间改造没有作防雷措施;

在上述客观条件下,我们认为,必须转换思路,采取变被动为主动,主动和被动相结合的积极做法。做到事前行动,事后防范。即在雷电发生之前通知各部事先采取积极的措施,如离开危险的区域(如离开旷野和树下,在安装了直击雷防护设备的场所躲避),把室内的进出线插头拔掉等方法;同时加强基本防雷设施的安装,如在民房和仓储根据规范尽可能的安装避雷针和避雷带等。而国家政府部门应该在其中起到引导和推动的作用,以达到有效利用资金,减少损失,使各单位基层能够将更多的资金用于促进地方经济发展的生产建设当中。新型雷电预警系统的出现,加上个人移动通信设备(手机)的普及和移动通信网络对城镇乡村的全面覆盖,使实现变被动为主动,主动和被动相结合的实用雷电防护措施具备了所有的技术条件。新型雷电预警系统通常的有效侦测范围为半径10km314km2,而县级城市中心和乡镇区域以及经济密集地域一般均不超过100km这一特点,如果能够选择适当地点安装雷电预警系统,就可以在雷暴发生之前,利用移动通信手段(如手机短信群发功能)就能及时准确地将雷电警告信息发送至广大用户,并促使用户只需按正确的行动规则采取相应的措施(如躲避行动),就可以将损失降到较低的程度。

二、雷电预警系统意义及原理

雷电预警系统是一种能在雷电电磁释放前提供有效的实时的信息决策系统,能够对雷暴进行预防性侦测,并在第一次雷击前探测到雷击的发生并传输信息提示危险。以往的各种防雷措施,由于技术条件的限制,几乎都是考虑雷闪发生之后的被动防护措施,对于雷闪发生之前的应对措施和手段几乎处于空白,所以只有在雷闪发生的前后阶段,都能拥有相应应对措施,实现主动和被动的防护体系,才是真正意义上完善的雷电防护体系。建设雷电预警系统可以带来以下几方面好处:

1)相对于其他系统,如多普勒雷达,雷电定位系统等设备,雷电预警系统具有针对性强,可即时发布近距离雷暴警报,结果准确和投资较节省的特点;

2)只要在雷暴来临之前通过雷电预警系统准确侦测,及时发送报警信息(通过移动电话短信群发功能),并采取相应的措施(人员撤离、设备转移、断电、离线等),就可以将可能的损失降到很低;

3)节省了各单位、家庭的电涌保护器安装以及维护的投资;

4)积累雷电发生资料,准确统计当地雷电发生情况,如雷暴日的统计,雷暴烈度记录,为气象研究及加强雷电防护提供可靠数据。

雷电预警系统的工作原理:

众所周知,静电场是由点和建立的,雷闪的发生来源于雷云内部的电荷积累:这就意味着,只要准确检测空间静电场的变化,就可以间接了解雷云电荷累积的情况。根据多年来世界各国所记录的相关气象资料表明,雷闪的发生需要一定的条件,而且具有规律性:以在平地距地面1.5米处设的检测点为例,在通常的标准情况下(平地、平原、没有尖端放电),在一个好天气的平均场强是250V/m,当场强检测值达到2KV/m以上时,通常意味着该点上方雷云已经产生,如果场强持续增大到4KV/m,发生雷电现象的可能性就将超过90%,雷闪发生时,场强会增大至14KV/m以上。一般情况下,独立雷云、对流雷云和雷云群产生至少需要约20分钟时间。雷电预警系统就是根据上述原理设计,它能够检测所在位置的静电场强变化,并排除、修正其他非雷云电场的干扰,然后反映在输出结果中并与预设的三个场强门限相比较,以确定警报等级。这样在第一次雷闪前,系统就探测到雷闪发生的可能性,并及时发出警报,从而对人员、设备提供良好的保护,降低雷击造成的损失。系统检测范围为1015公里。系统设定三个报警级别:
1级警报(雷暴形成),对雷暴的初始活动报警
2级警报(雷暴逼近),对正在接近的雷暴或在本地生成的雷暴报警
3级警报(雷暴即将发生),对即将在监测地发生的雷击报警

三、雷电预警系统的使用和技术优势

雷电预警是目前世界上较先进的技术,具有全数字化的信息处理流程和大动态的检测范围,系统安装简便,可扩展性强,报警方式灵活可靠,系统还具有较强的纠错能力。在许多重要地方的应用非常成功。基本上都是芬兰、瑞典、美国的进口设备,非常昂贵。使得利用普及受到了一定的限制。

绿谷G20是绿谷公司2020年开发的一款数据采集仪,广泛应用于环保数据的采集。具有兼容性强、操作简单的特点。因为其开放何兼容性在农业、水利、环保、气象等领域都有应用。因此,在雷电预警系统上的应用成为可能,而且大大减低了成本,使应用普及成为可能。

系统采用大气电场仪通过RS485数据传输采集到G20数采仪,数采仪可以设置报警上限,数据采集仪可以对数据进行处理。并上传到云平台或中央集控室。

 

可以根据需要对一个很大的区域布置无限多的监测点。进行组网监控。比如一个厂区、库区、甚至是一个城市。

 

采用数据统计软件,实现集中统计及显示报警。比如MapXtremeMapXtremeMapInfo司推的基因特网/内联的地图服。通GIS软件MaplnfoMapX的功能集成,信息管理员只需要在Web服务器上安MapXtreme,并和管,用可通过Web浏览器访MapXtreme,并获得MapX— treme所提供的GIS功能,如地图的显示、制作专题地图和进行理分析G20数采仪本身支持多种通讯方式。可以很方便将数据传输到中央集控或云平台,实现全天候监控和数据统计功能。

 

软件监测主界面

实时显示电场强度

实时显示站点信息

根据电场信息发出电场强度报警

历史数据回放

数据查询、数据分析、管理中心、系统支持 等等

半径圆内显示绿色:无雷电活动

半径圆内显示黄色:雷电一级预警、远方雷电活动

半径圆内显示橙色:雷电二级预警、近处雷电活动

       半径圆内显示红色:雷电三级预警、本地雷电活动

G20数据采集仪基于Windos系统开发,因此在数据统计上有非同一般的优势。

生成很漂亮的柱形图或报表

采用G20数据采集系统取代国外进口的数据采集处理设备,大大的减低了成本。具有非常明显的优势。在此抛砖引玉,希望在各个领域得到广泛的应用。保证国民生产的安全。