雷暴天气常常造成严重的危害,随着科学技术的不断发展,气象监测能力不断提高,雷电预警系统采用了先进的雷电传感器和处理技术,观测大气电场值的变化,实时监测雷电活动并及时提供预警信息。

一.预警监测设备-大气电场仪

雷电是由起电的云产生,而雷暴或积雨云是由上升气流产生,当雷暴云中的电荷积累到一定程度后,就出现了雷电。
雷暴云内的电荷在地面上形成一个强静电场,雷暴的起电过程或雷暴会造成晴天大气静电场的变化,所以,通过监测大气中静电场值变化,就可以检测到雷电活动并达到预警的目的,而雷电预警系统的雷暴探测仪-大气电场仪就是测量雷暴产生静电场值的仪器,也是**可以探测到雷电4个生命周期的探测仪。

GB/T 38121-2019《雷电防护-雷暴预警系统》4.1描述 雷暴的生命周期包括4个不同阶段,初始阶段-成长阶段-成熟阶段-消散阶段。
1.初始阶段(积云期):云通过其内部电荷的分离起电。电荷分布在云内不同区域,并产生一个在地面上可测量的静电场。通常该静电场被认为是一次雷暴发生前**个可探测的现象。
2.成长阶段:也称发展阶段,在云内电荷区域发展到一定程度后出现首次云闪或地闪。
3.成熟阶段:地闪和云闪均有发生。
4.消散阶段:云闪和地闪发生率均开始衰减,且大气静电场恢复至正常水平。
二.雷电预警系统测量原理
大气电场仪利用置于电场中的导体上产生感应电荷的原理来测量电场强度和方向。电场仪探头中定子上的感应电荷Q(t)为时间的函数,其值与外界电场强度E成正比:Q(t)= -ε0 E A(t)注公式中-ε0为自由空间介电常数,A(t)为定子暴露在电场中的表面积。
所以当定子的暴露面积随时间不断变化时,Q(t)为一个交变电流信号。由于电场强度与感应电流成比例关系,因此通过测量感应电流流经一个大电阻产生的等效电压值,即可得到外界电场强度值。同时感应电流流经一个大电阻产生的等效电压值与外界电场强度值之间的比例系数可以通过标定得到。

将雷电预警系统安装在中控楼顶或空旷区域,大气电场仪实时监测大气场强变化,探头会将探测到的数据进行采样和处理,并通过RS485信号传输至数据中心,在雷电来临前5 ~ 30分钟发出预警信息,帮助相关部门和用户采取有效的预防和应急措施,降低雷电带来的危害。
三.雷电预警系统的重要性

雷电预警系统在保护人们生命财产安全中扮演着至关重要的角色,实现对雷暴全过程的有效探测和量化预警,精准的辨识和预判雷暴发生阶段,为雷电主动防御计划(及应急预案)赢得合理的时间窗口。
1减少人员雷击伤害提醒作业人员及时躲避,有效避免雷雨天气下外场作业、高空作业的人员伤害。2减少雷击火灾事故的发生概率实现雷暴天气下作业的“ 量化时间窗管理 ”,****减少雷电造成的火灾爆炸等恶性事故的发生概率,为高风险作业增加一道安全保障。3减少无效停工确保安全的前提下,大幅减少因雷电造成的无效停工时间。4减少电子系统损害在雷暴将临时,执行电子电气设施的主动防御,可有效降低弱电设备的雷击概率。

因此,建设雷电预警系统是非常必要的,在今后,雷电预警系统的监测原理及测量精度定会取得更大的突破和发展,为人们的生活和财产安全提供有力的保障。
常见问题解答
Q1:为什么场磨式大气电场仪可以用作雷电预警系统?
A:大气电场仪是**能探测到雷暴阶段1到阶段4整个生命周期大气电场变化的雷击探测仪器,并提供有效的短时雷电临近预警。
因此行业内主流厂家的雷电预警系统都采用场磨式大气电场仪作为雷电预警探头,用它来监测雷电过程中的大气电场变化,提前发出雷电警报。
Q2:为什么易造雷电预警系统可以做到断网断电也不漏报?
A:断电不漏报:主机箱配有续航8小时的蓄电池;断网不漏报:探头可直接输出预警结果,量程≥±300kV/m。易造预警信号不受外部因素如电力、网络、电脑、主机箱的影响,100%不漏报。
Q3:软件系统在雷电预警中的作用是什么?
A:软件负责接收来自硬件系统的原始数据,并运用先进的算法和模型进行数据处理和分析,主要有以下几个作用:
(1)软件系统能够识别出雷电活动的特征,预测雷电的发生概率和趋势,并生成相应的预警信息。
(2)软件系统还具备数据存储和管理的功能,能够存储历史雷电数据,为后续的数据分析和研究提供基础。
(3)同时,软件系统提供用户友好的交互界面,使用户能够方便地查询和管理雷电预警信息。
Q4:雷电预警安装环境有哪些要求?
A:预警的选址关系到设备长期使用的稳定性和可靠性,需要安装在远离人群、植物、厨房烟囱、空调风机等设备的空旷地点,避免其他静电干扰,保持探头仰角>90度。具体的安装位置要根据实际场景而定,厂家提供选址指导。
Q5:你们的预警系统安装方便吗?
A:易造雷电预警系统现场安装很简单,工厂免费提供安装配件和预埋件,设备内部重要的接线出厂时都已接好,普通电工即可完成安装,整个安装过程一般3-5个小时即可完成。
易造免费提供雷电预警设备的现场安装调试服务。
Q6:雷电预警系统适用的行业范围有哪些?
A:机场、停机坪、港口码头、广电、易燃易爆场所、油库、炼油厂、化工厂、高尔夫球场、景区、大型游乐场、学校、医院、风力发电、光伏发电等需要对雷电进行积极防御的场所。
Q7:雷电预警系统的资质证书有哪些?
A:一套标准的雷电预警系统具备的资质证书有:专利证书、软件著作权证书、CMA检测报告、防爆认证等。
Q8:雷电预警系统分几个报警等级?
A:易造雷电预警系统可以提前5-30分钟连续发出黄橙红3个报警等级信号。
Q9:雷电预警系统是否可以接入到第三方平台系统?
A:易造雷电预警系统软件支持二次开发,可以接入用户要求的第三方平台,具备与全国危化品风险监测预警平台和油气储存企业安全风险智能化管控平台进行数据交互功能。