雷電預警系統-大氣電場儀

1. 產品概述

雷電預警系統（大氣電場儀）是一整套全自動、短時間、小范圍（監測半徑10-15KM）、雷電精準監測系統，能實時監測并顯示靜電場強度、經緯度和極性。適合文物建筑、旅游景區、學校、車站、廣場、高爾夫球場、太陽能發電站、飛機場、地鐵站、氣象站、風電場、科研場所、油庫、加油站、化工廠等場所安裝使用。

使用單位的管理人員可以根據收到的預警信息，結合現場情況及時提前做好防雷措施，保障人員安全和減少財產損失。雷電預警系統工作流程圖如下：

2. 工作原理

眾所周知，電場是由電荷建立的，雷電來源于雷雨云內部的電荷累積達到一定條件后瞬間釋放產生，只要能夠準確檢測空間靜電場的變化，就可以間接了解雷雨云電荷累積的情況。偵測探頭是基于場磨式（或稱盤磨式）原理設計的，通過馬達不停旋轉來獲取到連續測量大氣電場強度的變化。它由一片 “定子”（感應片）和一片“轉子”（接地屏蔽片）構成。轉子由轉速恒定為26轉/秒的電機帶動旋轉，使感應片交替地暴露在電場中或被屏蔽，從而產生與外界電場強度成正比的感應電荷，感應片連接到放大處理電路及波形調整電路，輸出電壓信號，經過標定，該電壓可以表征大氣電場的強度以及極性變化。測量原理模型圖如下：

根據多年來世界各地所記錄的相關氣象資料表明，雷電的發生需要一定條件，并且具有規律性：以在平地距地面約 1.5m 處設立的檢測點為例，在一個無云天氣檢測到的平均電場值約為 250V/m，而當場強檢測值達到 2KV/m 以上時，通常意味著該地點上方雷雨云已經產生；如果電場值持續增大至4KV/m，發生雷電現象的可能性就將超過 90%；雷電發生時，電場值會增大至 6KV/m 以上。一般情況下，獨立雷雨云或雷雨云群的產生需要至少約 20 分鐘。當雷云形成或靠近的時候，對地靜電場的電場強度會呈現顯著變化特征。如圖所示：

 基于上述原理設計的高性能雷電預警系統，它能夠實時監測其所在位置的電場強度變化，然后反映在輸出結果中并與預設的三個電場強度閥值相比較，結合電場強度波動范圍和安裝環境的數據修正，以確定預警等級，對云地閃監測預警最有效果。預警等級說明如下：

雷電預警（大氣電場儀）主要由偵測探頭、控制主機、通信單元、供電單元、計算機和雷電預警控制軟件等組成。偵測探頭測量出電場變化數據值后，分析雷電預警等級，將數據傳輸至預警控制主機智能處理單元，主機智能處理單元可通過4G無線傳輸（或者光纖有線傳輸）將數據發送至雷電防護裝置監測預警系統,并通過計算機雷電防護裝置預警平臺顯示預警信息，還可增加雷電預警短信通知、聲光報警等提醒功能。

偵測探頭用堅固的鋁合金壓鑄材料可抵擋各種惡劣環境，倒置式的結構能有效避免鳥糞、雨水、落葉等的侵襲，同時還具有低功耗、安裝方便、維護簡潔等特點，可以長期連續測量大氣電場強度的變化。

3. 技術參數說明

4. 安裝說明

 （1）安裝位置選擇

安裝位置盡量選擇空曠、維護方便、4G信號良好且太陽照射充足位置。探頭與附近樹木和建筑物的距離要大于2倍的高度差，以下是幾種安裝位置的選擇,綠色代表可以選擇安裝點,紅色代表不可選擇的安裝點。示意圖如下:

以下安裝位置要避免：

（1）避免偵測探頭裝在有污染氣體的環境里；

（2）避免偵測探頭靠近會產生各種粉塵的環境，如人流車流多的公路、各類排煙口、噪音大的設備周圍等；

（3）避免偵測探頭靠近易產生靜電的層面(如塑料門面,塑料平臺等),優先考慮混凝土地基。圍欄材質應采用絕緣抗靜電感應材料，需可靠接地且不應采用尖端立柱；

（4）避免將偵測探頭安裝在靠近避雷針的地方；

（5）避免將偵測探頭安裝在高壓線附近。

雷電預警可安裝在屋頂平臺或者地面上，把地腳螺栓預埋在水泥墩基礎上，太陽能款和市電款雷電預警基礎大樣圖和效果圖如下所示：

太陽能款雷電預警水泥基礎大樣圖和安裝效果圖

市電款雷電預警基礎大樣圖和安裝效果圖

雷電預警庫區安裝                                   雷電預警LNG安裝

（2）設備裝箱清單

（3）安裝步驟

太陽能款雷電預警合理的安裝步驟：①根據技術方案選擇合適的安裝點→②預埋件和水泥基礎澆筑→③安裝底座和箱體→④安裝電池電源（接電池電源線時接頭裸露部分必須先用電工膠布包好絕緣，以免線路短路打火花，2個12V電池串聯成24V）→⑤安裝太陽能板（先裝立桿和支架，立桿用50mm抱箍固定，再固定太陽能板，太陽能電源線接頭裸露部分必須用電工膠布包好絕緣，以免短路打火花）→⑥安裝探頭（探頭的RS485接頭必須順暢插入擰緊，不可用蠻力，探頭固定抱箍要順暢放入立桿不要用蠻力擰太緊）→⑦設備內部接線，測量太陽能板是否發電，送電開機→⑧設置參數，調試設備，記錄經緯度，調試設備查看后臺數據是否正?！嶙詈髾z查各部位是否牢靠，孔洞封堵以免小昆蟲進入?！馀嘤柺褂脝挝坏墓芾砣藛T正確使用和維護設備，交接鑰匙和技術資料。

市電款雷電預警合理的安裝步驟：①根據技術方案選擇合適的安裝點→②預埋件和水泥基礎澆筑→③安裝底座、立柱和箱體→④安裝電池電源（接電池電源線時接頭裸露部分必須先用電工膠布包好絕緣，以免線路短路打火花，2個12V電池串聯成24V，）→⑤安裝探頭（探頭的RS485接頭要順暢插入擰緊，不可用蠻力，探頭固定抱箍要順暢放入立桿不要用蠻力擰太緊）→⑥接AC 220V市電電源，設備內部接線，送電開機→⑦設置參數，調試設備，記錄經緯度，查看后臺數據是否正?！嘧詈髾z查各部位是否牢靠，孔洞封堵以免小昆蟲進入→⑨培訓使用單位的管理人員正確使用和維護設備，交接鑰匙和技術資料。

太陽能板光照面應朝南與地面夾角約30°，可以根據環境適當調整方位，保證太陽能板能吸收更多的太陽能對蓄電池充電，如果具備條件也可以接入市電AC 220V對蓄電池充電。為盡量避免疊加干擾的影響，偵測探頭應直接安裝于室外無阻擋的開闊地，安裝時盡量使探頭的視野立體角 α 大（最小為 90 度）,以保證天空和云層都在探測范圍內。

因現場環境受限，偵測探頭達不到理想測量效果，可適當修正環境參數調整閥值。精準的雷電預警需要經過一段時間雷雨天氣監測，結合偵測數據分析，調試出良好的雷電預警效果。

設備整體必須良好接地，以便在其被雷電擊中的情況下能將雷電電流導向大地，以及中和一些電場疊加干擾。探頭連接線裸露室外部分須穿入內徑不小于 30mm 的金屬屏蔽管，金屬屏蔽管應保持良好接地。

5. 設備維護說明

建議設備管理人員定期檢查設備在線情況和數據，定期檢查設備外觀和安裝是否牢靠，每月用濕布清潔太陽能表面并清除周圍雜草，定期斷電后用清水和軟毛刷清潔偵測探頭轉子上的灰塵，有問題請及時聯系我公司。

（1）通訊模塊正常情況指示燈如下表，指示燈異常則表示相應部位有異常：

（2）設備故障說明

6. 偵測探頭的校準

由于戶外偵測環境的不確定性，場磨式大氣電場儀運行一段時間后會吸附灰塵，進行清洗維護后，需要對探頭進行現場的標定、校準。建議雷電預警每12個月應在現場進行校驗，每36個月宜在實驗室進行校驗一次。使用本方法進行現場標定、校準時請注意如下幾點:

（1）因各廠家設備的外形設計差異，標定校準參考值應由廠家提供，廠家應在完成出廠一致性計量檢定后，提供便攜式現場標定校準設備，并給出參考值；

（2）便攜式設備的直流供電源可單獨攜帶也可至現場設備端取，但直流負極需與探頭共地，實現基準電壓；

（3）不銹鋼圓板應與采樣區域同圓心、同半徑；且兩者的距離為固定值。

現給出參考方法如下圖：

7. 雷電防護裝置監測預警系統

雷電防護裝置監測預警系統是我公司自主研發軟件管理系統，無需安裝軟件就可以在聯網的計算機上登錄，使用方便，數據發送至系統云存儲，永久可查。根據公司提供的項目賬戶和密碼，在http://yj.tehn.com.cn/fljc/public/index/login/index.html網址登錄管理界面。還可以將設備通訊數據發送至客戶的軟件管理系統，客戶根據通訊協議自行解析。

（1）登錄雷電防護裝置監測預警系統

 （2）登錄后雷電防護裝置監測預警系統

  （2）雷電預警查詢管理界面

（3）歷史數據查詢界面