雷电预警系统-大气电场仪

1. 产品概述

雷电预警系统（大气电场仪）是一整套全自动、短时间、小范围（监测半径10-15KM）、雷电精准监测系统，能实时监测并显示静电场强度、经纬度和极性。适合文物建筑、旅游景区、学校、车站、广场、高尔夫球场、太阳能发电站、飞机场、地铁站、气象站、风电场、科研场所、油库、加油站、化工厂等场所安装使用。

使用单位的管理人员可以根据收到的预警信息，结合现场情况及时提前做好防雷措施，保障人员安全和减少财产损失。雷电预警系统工作流程图如下：

2. 工作原理

众所周知，电场是由电荷建立的，雷电来源于雷雨云内部的电荷累积达到一定条件后瞬间释放产生，只要能够准确检测空间静电场的变化，就可以间接了解雷雨云电荷累积的情况。侦测探头是基于场磨式（或称盘磨式）原理设计的，通过马达不停旋转来获取到连续测量大气电场强度的变化。它由一片 “定子”（感应片）和一片“转子”（接地屏蔽片）构成。转子由转速恒定为26转/秒的电机带动旋转，使感应片交替地暴露在电场中或被屏蔽，从而产生与外界电场强度成正比的感应电荷，感应片连接到放大处理电路及波形调整电路，输出电压信号，经过标定，该电压可以表征大气电场的强度以及极性变化。测量原理模型图如下：

根据多年来世界各地所记录的相关气象资料表明，雷电的发生需要一定条件，并且具有规律性：以在平地距地面约 1.5m 处设立的检测点为例，在一个无云天气检测到的平均电场值约为 250V/m，而当场强检测值达到 2KV/m 以上时，通常意味着该地点上方雷雨云已经产生；如果电场值持续增大至4KV/m，发生雷电现象的可能性就将超过 90%；雷电发生时，电场值会增大至 6KV/m 以上。一般情况下，独立雷雨云或雷雨云群的产生需要至少约 20 分钟。当雷云形成或靠近的时候，对地静电场的电场强度会呈现显著变化特征。如图所示：

 基于上述原理设计的高性能雷电预警系统，它能够实时监测其所在位置的电场强度变化，然后反映在输出结果中并与预设的三个电场强度阀值相比较，结合电场强度波动范围和安装环境的数据修正，以确定预警等级，对云地闪监测预警最有效果。预警等级说明如下：

雷电预警（大气电场仪）主要由侦测探头、控制主机、通信单元、供电单元、计算机和雷电预警控制软件等组成。侦测探头测量出电场变化数据值后，分析雷电预警等级，将数据传输至预警控制主机智能处理单元，主机智能处理单元可通过4G无线传输（或者光纤有线传输）将数据发送至雷电防护装置监测预警系统,并通过计算机雷电防护装置预警平台显示预警信息，还可增加雷电预警短信通知、声光报警等提醒功能。

侦测探头用坚固的铝合金压铸材料可抵挡各种恶劣环境，倒置式的结构能有效避免鸟粪、雨水、落叶等的侵袭，同时还具有低功耗、安装方便、维护简洁等特点，可以长期连续测量大气电场强度的变化。

3. 技术参数说明

4. 安装说明

 （1）安装位置选择

安装位置尽量选择空旷、维护方便、4G信号良好且太阳照射充足位置。探头与附近树木和建筑物的距离要大于2倍的高度差，以下是几种安装位置的选择,绿色代表可以选择安装点,红色代表不可选择的安装点。示意图如下:

以下安装位置要避免：

（1）避免侦测探头装在有污染气体的环境里；

（2）避免侦测探头靠近会产生各种粉尘的环境，如人流车流多的公路、各类排烟口、噪音大的设备周围等；

（3）避免侦测探头靠近易产生静电的层面(如塑料门面,塑料平台等),优先考虑混凝土地基。围栏材质应采用绝缘抗静电感应材料，需可靠接地且不应采用尖端立柱；

（4）避免将侦测探头安装在靠近避雷针的地方；

（5）避免将侦测探头安装在高压线附近。

雷电预警可安装在屋顶平台或者地面上，把地脚螺栓预埋在水泥墩基础上，太阳能款和市电款雷电预警基础大样图和效果图如下所示：

太阳能款雷电预警水泥基础大样图和安装效果图

市电款雷电预警基础大样图和安装效果图

雷电预警库区安装                                   雷电预警LNG安装

（2）设备装箱清单

（3）安装步骤

太阳能款雷电预警合理的安装步骤：①根据技术方案选择合适的安装点→②预埋件和水泥基础浇筑→③安装底座和箱体→④安装电池电源（接电池电源线时接头裸露部分必须先用电工胶布包好绝缘，以免线路短路打火花，2个12V电池串联成24V）→⑤安装太阳能板（先装立杆和支架，立杆用50mm抱箍固定，再固定太阳能板，太阳能电源线接头裸露部分必须用电工胶布包好绝缘，以免短路打火花）→⑥安装探头（探头的RS485接头必须顺畅插入拧紧，不可用蛮力，探头固定抱箍要顺畅放入立杆不要用蛮力拧太紧）→⑦设备内部接线，测量太阳能板是否发电，送电开机→⑧设置参数，调试设备，记录经纬度，调试设备查看后台数据是否正常→⑨最后检查各部位是否牢靠，孔洞封堵以免小昆虫进入。→⑩培训使用单位的管理人员正确使用和维护设备，交接钥匙和技术资料。

市电款雷电预警合理的安装步骤：①根据技术方案选择合适的安装点→②预埋件和水泥基础浇筑→③安装底座、立柱和箱体→④安装电池电源（接电池电源线时接头裸露部分必须先用电工胶布包好绝缘，以免线路短路打火花，2个12V电池串联成24V，）→⑤安装探头（探头的RS485接头要顺畅插入拧紧，不可用蛮力，探头固定抱箍要顺畅放入立杆不要用蛮力拧太紧）→⑥接AC 220V市电电源，设备内部接线，送电开机→⑦设置参数，调试设备，记录经纬度，查看后台数据是否正常→⑧最后检查各部位是否牢靠，孔洞封堵以免小昆虫进入→⑨培训使用单位的管理人员正确使用和维护设备，交接钥匙和技术资料。

太阳能板光照面应朝南与地面夹角约30°，可以根据环境适当调整方位，保证太阳能板能吸收更多的太阳能对蓄电池充电，如果具备条件也可以接入市电AC 220V对蓄电池充电。为尽量避免叠加干扰的影响，侦测探头应直接安装于室外无阻挡的开阔地，安装时尽量使探头的视野立体角 α 大（最小为 90 度）,以保证天空和云层都在探测范围内。

因现场环境受限，侦测探头达不到理想测量效果，可适当修正环境参数调整阀值。精准的雷电预警需要经过一段时间雷雨天气监测，结合侦测数据分析，调试出良好的雷电预警效果。

设备整体必须良好接地，以便在其被雷电击中的情况下能将雷电电流导向大地，以及中和一些电场叠加干扰。探头连接线裸露室外部分须穿入内径不小于 30mm 的金属屏蔽管，金属屏蔽管应保持良好接地。

5. 设备维护说明

建议设备管理人员定期检查设备在线情况和数据，定期检查设备外观和安装是否牢靠，每月用湿布清洁太阳能表面并清除周围杂草，定期断电后用清水和软毛刷清洁侦测探头转子上的灰尘，有问题请及时联系我公司。

（1）通讯模块正常情况指示灯如下表，指示灯异常则表示相应部位有异常：

（2）设备故障说明

6. 侦测探头的校准

由于户外侦测环境的不确定性，场磨式大气电场仪运行一段时间后会吸附灰尘，进行清洗维护后，需要对探头进行现场的标定、校准。建议雷电预警每12个月应在现场进行校验，每36个月宜在实验室进行校验一次。使用本方法进行现场标定、校准时请注意如下几点:

（1）因各厂家设备的外形设计差异，标定校准参考值应由厂家提供，厂家应在完成出厂一致性计量检定后，提供便携式现场标定校准设备，并给出参考值；

（2）便携式设备的直流供电源可单独携带也可至现场设备端取，但直流负极需与探头共地，实现基准电压；

（3）不锈钢圆板应与采样区域同圆心、同半径；且两者的距离为固定值。

现给出参考方法如下图：

7. 雷电防护装置监测预警系统

雷电防护装置监测预警系统是我公司自主研发软件管理系统，无需安装软件就可以在联网的计算机上登录，使用方便，数据发送至系统云存储，永久可查。根据公司提供的项目账户和密码，在http://yj.tehn.com.cn/fljc/public/index/login/index.html网址登录管理界面。还可以将设备通讯数据发送至客户的软件管理系统，客户根据通讯协议自行解析。

（1）登录雷电防护装置监测预警系统

 （2）登录后雷电防护装置监测预警系统

  （2）雷电预警查询管理界面

（3）历史数据查询界面