本地化的雷電預(yù)警系統(tǒng),是根據(jù)大氣電場的變化規(guī)律,通過科學(xué)的分析與計算,推演未來半小時或一小時發(fā)生雷暴可能性的重要工具。
現(xiàn)代雷電理論可知,雷擊實際上是一種大氣放電現(xiàn)象,因此產(chǎn)生雷擊的必要條件,一是天空必須有雷云,二是雷云之間或雷云對地面某點的電場強(qiáng)度(每米之間的電壓)足以擊穿它們之間的空氣。
上圖圖中可見,帶異種電荷的雷云之間可以放電,我們稱之為云閃,這種放電對人員的危害性不大;雷云對地面某點(如建筑物、樹木、人、畜等)等放電,我們稱之為地閃,這種放電危害極大。目前,雷電預(yù)警技術(shù)主要依據(jù)雷云的電特性及其放電產(chǎn)生的電磁現(xiàn)象。
IEC 62793 2016標(biāo)準(zhǔn)區(qū)分了雷暴演變的四個階段,并根據(jù)雷暴的階段和可以測量的放電類型對雷電預(yù)警測試儀進(jìn)行分類。
階段1:電場上升。
階段2:云內(nèi)和云際的放電。
階段3:云際和云地的放電。
階段4:雷云的消散階段。
LP-W01A型雷電預(yù)警系統(tǒng)是目前國際上最先進(jìn)的全數(shù)字化電場探測與雷電預(yù)警平臺,其核心電場探測結(jié)構(gòu)基于電荷感應(yīng)原理、采用MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))技術(shù) 研制,無電機(jī)等易磨損可動機(jī)械部件,具有體積小、功耗低、可靠性高、易于集成等突出優(yōu)點。該系統(tǒng)采用電場微分結(jié)合門限閾值優(yōu)化雷電預(yù)警算法,與常規(guī)采用的 門限閾值方法相比較,可有效規(guī)避人為干擾(短時帶強(qiáng) 靜電物體經(jīng)過)引起的誤報問題,進(jìn)一步提高了預(yù)警的準(zhǔn)確度。
勢
1、具備的優(yōu)勢
LP-W01A型雷電預(yù)警系統(tǒng)預(yù)警準(zhǔn)確、便于組網(wǎng)、安裝方便, 主要面向氣象、石油石化、電網(wǎng)、航天國防等領(lǐng)域大氣電場探測和預(yù)警的應(yīng)用的需求。
1)高靈敏、低功耗
DDC-W03型MEMS電場傳感器主要用于監(jiān)測 地面大氣電場,其核心探測結(jié)構(gòu)為MEMS電場敏感芯 片,其基于先進(jìn)的半導(dǎo)體加工工藝在硅基底上進(jìn)行制 作,無電機(jī)等易磨損可動機(jī)械部件,降低了功耗,提高 了傳感器的可靠性。MEMS電場敏感芯片采用高可靠的 氣密性封裝技術(shù),提高了電場探測的準(zhǔn)確度和長期穩(wěn)定性。
2)優(yōu)化的雷電預(yù)警算法
系統(tǒng)采用電場微分結(jié)合門限閾值優(yōu)化雷電預(yù)警算法, 與常規(guī)采用的門限閾值方法相比較,可有效規(guī)避人為干 擾(短時帶強(qiáng)靜電物體經(jīng)過)弓I起的誤報問題,進(jìn)一步 提高了預(yù)警的準(zhǔn)確度。
3)適用各種惡劣環(huán)境
DDC-W03型MEMS電場傳感器無暴露可動機(jī)械 部件,可用于易燃易爆場所。所采用的外殼材料在海洋 和化學(xué)工業(yè)環(huán)境中具有較強(qiáng)的耐腐蝕能力,能適應(yīng)各種 惡劣的安裝環(huán)境。
4)單點預(yù)警和多點組網(wǎng)預(yù)警
系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸包括有線和無線兩種方式,完全遵 循目前最流行并且成本低廉的TCP/IP互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議;用戶 可以通過各種局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)接入服務(wù),所以便于實現(xiàn) 雷電單點預(yù)警或多點組網(wǎng)區(qū)域預(yù)警。
5)太陽能供電、多場合適用
系統(tǒng)的工作功耗不超過2W,適合采用太陽能供電 方式,可支持多種場合安裝。
6)豐富的延伸設(shè)備
由于系統(tǒng)完全使用標(biāo)準(zhǔn)化的工業(yè)接口,因此可以與 許多其它廠商的外延設(shè)備(報警、通訊、斷路器等)對接, 從而滿足特殊環(huán)境的要求。
7)簡單便捷的安裝方式
設(shè)備分為四個部分(傳感器、控制器、供電單元、 客戶端及軟件),安裝非常方便,在用戶無特殊要求的 場合,所有設(shè)備安裝工作可以在一個工作日內(nèi)完成。
優(yōu)勢
2、準(zhǔn)確性
LP-W01A型雷電預(yù)警系統(tǒng)預(yù)警準(zhǔn)確、便于組網(wǎng)、安裝方便, 主要面向氣象、石油石化、電網(wǎng)、航天國防等領(lǐng)域大氣電場探測和預(yù)警的應(yīng)用的需求。
LP-W01A型雷電預(yù)警系統(tǒng)以DDC-W03型MEMS 電場傳感器為電場探測機(jī)構(gòu),采用電場微分結(jié)合門限閾 值優(yōu)化雷電預(yù)警算法,可有效規(guī)避人為干擾(短時帶強(qiáng) 靜電物體經(jīng)過)弓I起的誤報問題,進(jìn)一步提高了預(yù)警的 準(zhǔn)確度;采用太陽能供電方式,電場探測數(shù)據(jù)通過控制 器中的數(shù)據(jù)采集分析模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)修正并基于優(yōu)化雷電 預(yù)警算法分析是否發(fā)生報警;電場數(shù)據(jù)、時間、報警信 息、位置信息等可通過RS232、RS485進(jìn)行本地傳輸, 也通過GPRS發(fā)送到遠(yuǎn)程服務(wù)器端;上位機(jī)軟件可實時 顯示電場監(jiān)測數(shù)據(jù)、報警狀態(tài)以及調(diào)閱電場歷史數(shù)據(jù)等: 系統(tǒng)帶有授時和定位功能。
由于雷雨云的靜電場建立和衰減受到固有物理定律的限制,LP-W01A型雷電預(yù)警系統(tǒng)的探測半徑在 10-15 km左右。在通常情況下,系統(tǒng)使用三個危險報警分級來界定雷閃的接近程度。為了獲得足夠的預(yù)警效果,第一等級的場強(qiáng)門限應(yīng)設(shè)得相應(yīng)較低,第二等級將提供進(jìn)一步確定信息,而第三等級確定雷閃發(fā)生。當(dāng)場強(qiáng)降到門限場強(qiáng)水平以下時,警報聲將停止。通過長期的現(xiàn)場試驗驗證,預(yù)警系統(tǒng)可以依據(jù)用戶要求,通過對門限值的調(diào)整,達(dá)到較高的預(yù)警精確性(一般情況下, 用戶對預(yù)警時間要求越短,預(yù)警信息的準(zhǔn)確度就越高)。
3、有效性
根據(jù)雷電預(yù)警系統(tǒng)的警報級別來確定預(yù)防雷擊的具體要求,并快速有效的采取措施,降低風(fēng)險,提高安全性。對于以下工業(yè)或民用場所發(fā)出警報:
在沒有適當(dāng)避雷設(shè)施的露天地區(qū)的居民:戶外活動、體育運動(足球、高爾夫等)、比賽、擁擠活動、農(nóng)場、牧場或釣魚活動、海灘、休閑區(qū);
敏感設(shè)備的保護(hù):計算機(jī)系統(tǒng)、電氣或電子控制系統(tǒng)、緊急情況、警報和安防系統(tǒng);
含有危險物質(zhì)(易燃、放射性、有毒和爆炸性物質(zhì))的建筑物;
應(yīng)保證連續(xù)性、高質(zhì)量或快速恢復(fù)的基本服務(wù)(電信、能源生產(chǎn)、運輸和分配、衛(wèi)生和緊急服務(wù));
基礎(chǔ)設(shè)施:港口、機(jī)場、鐵路、公路、高速公路、景區(qū)索道;
需要環(huán)境保護(hù)的區(qū)域:防止森林火災(zāi)等;
雷電預(yù)警系統(tǒng)提供與監(jiān)測地點相關(guān)的信息,以確定受監(jiān)測區(qū)域的雷擊風(fēng)險。這一功能有助于啟動和停止應(yīng)急預(yù)案的決策過程。如此操作,可極大的提高安全性,降低雷擊造成的人員傷亡和財產(chǎn)損失。
總結(jié):通過雷電預(yù)警系統(tǒng),我們真正的可以做到提前預(yù)知雷電。雖然只有短短的幾十分鐘,但是就是這短短的幾十分鐘,我們或許挽救了一條生命,阻止一次火災(zāi)或爆炸的發(fā)生,降低財產(chǎn)的損失。做到積極的應(yīng)對雷電災(zāi)害。