雷電預(yù)警系統(tǒng)在安全中的作用
本地化的雷電預(yù)警系統(tǒng)，是根據(jù)大氣電場(chǎng)的變化規(guī)律，通過科學(xué)的分析與計(jì)算，推演未來半小時(shí)或一小時(shí)發(fā)生雷暴可能性的重要工具。我們以雷歐科技（北京）有限公司的ATSTORM V.3為例，闡述一下雷電預(yù)警系統(tǒng)的性能與原理。
1、科學(xué)性
現(xiàn)代雷電理論可知，雷擊實(shí)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(duì)地面某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度（每米之間的電壓）足以擊穿它們之間的空氣。
下圖中可見，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(duì)人員的危害性不大；雷云對(duì)地面某點(diǎn)（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(gè)階段，并根據(jù)雷暴的階段和可以測(cè)量的放電類型對(duì)雷電預(yù)警測(cè)試儀進(jìn)行分類。
階段1：電場(chǎng)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。
ATSTORM V.3的監(jiān)測(cè)單元集成了兩種被廣泛認(rèn)可和測(cè)試的雷暴檢測(cè)技術(shù)：靜電場(chǎng)測(cè)量（探測(cè)器A類）和電磁場(chǎng)測(cè)量（探測(cè)器B類）。
A級(jí)探測(cè)器：在整個(gè)生命周期內(nèi)探測(cè)雷暴（第1至4階段）。
B類探測(cè)器：探測(cè)云際、云內(nèi)或云地閃電（第2至4階段）。
C類探測(cè)器：僅探測(cè)云對(duì)地閃電（第3和第4階段）。
D類探測(cè)器：探測(cè)云對(duì)地閃電（第3階段），但性能有限。
內(nèi)置靜電傳感器可檢測(cè)到裝置上方電場(chǎng)的增加。作為觸發(fā)雷擊概率的指標(biāo)，這是唯一需要監(jiān)控的物理現(xiàn)象。傳感器能夠感知在目標(biāo)上方形成的風(fēng)暴到半徑為20km的風(fēng)暴的電場(chǎng)波動(dòng)。這是唯一能夠監(jiān)測(cè)受保護(hù)區(qū)域上方形成風(fēng)暴的探測(cè)類型，在第一次雷擊之前可提供數(shù)十分鐘的預(yù)警時(shí)間。
這些傳感器能提供可靠的預(yù)測(cè)，是因?yàn)樗鼈儽O(jiān)測(cè)雷暴的逐漸形成，從IEC 62793 2016中定義的初始階段到良好天氣，稱為A類探測(cè)器。ATSTORM V.3系統(tǒng)現(xiàn)在集成了電磁場(chǎng)傳感器，以監(jiān)測(cè)和確定40公里范圍內(nèi)活動(dòng)雷暴的距離。這種新的嵌入式傳感器增強(qiáng)了監(jiān)測(cè)區(qū)域，并允許對(duì)接近保護(hù)目標(biāo)的遠(yuǎn)距離活動(dòng)雷暴進(jìn)行預(yù)警狀態(tài)。
2、準(zhǔn)確性
來自兩種不同測(cè)量技術(shù)(靜電場(chǎng)和電磁場(chǎng))的數(shù)據(jù)提供了互補(bǔ)的信息，用于校準(zhǔn)組成系統(tǒng)的每個(gè)檢測(cè)單元的測(cè)量值。處理信息的算法使用一個(gè)傳感器的測(cè)量來驗(yàn)證另一個(gè)傳感器。該算法在每個(gè)檢測(cè)單元的各個(gè)需要的方面都使用了測(cè)量：檢測(cè)斷開、計(jì)算雷暴距離和調(diào)整警報(bào)級(jí)別。
另一方面，利用不同探測(cè)單元在局部獲取的幾次風(fēng)暴的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)確定每個(gè)探測(cè)單元相對(duì)于整體的狀態(tài)。然后對(duì)局部參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以提高全局測(cè)量的精度。利用這些數(shù)據(jù)，可以對(duì)安裝過程中發(fā)生的偏差、環(huán)境條件、甚至檢測(cè)單元可能遇到的偶然干擾進(jìn)行修正。此外，該算法自適應(yīng)計(jì)算告警參數(shù)，以更好地調(diào)整每個(gè)位置的告警次數(shù)。
通過采用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，系統(tǒng)能夠修改告警計(jì)算算法，使其適應(yīng)當(dāng)?shù)厍闆r和用戶需求，提高系統(tǒng)性能。在使用的過程中，不斷的提高準(zhǔn)確率。
3、有效性
根據(jù)雷電預(yù)警系統(tǒng)的警報(bào)級(jí)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(xiǎn)，提高安全性。對(duì)于以下工業(yè)或民用場(chǎng)所發(fā)出警報(bào)：
在沒有適當(dāng)避雷設(shè)施的露天地區(qū)的居民:戶外活動(dòng)、體育運(yùn)動(dòng)(足球、高爾夫等)、比賽、擁擠活動(dòng)、農(nóng)場(chǎng)、牧場(chǎng)或釣魚活動(dòng)、海灘、休閑區(qū)；
敏感設(shè)備的保護(hù):計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、電氣或電子控制系統(tǒng)、緊急情況、警報(bào)和安防系統(tǒng)；
含有危險(xiǎn)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(yùn)輸和分配、衛(wèi)生和緊急服務(wù))；
基礎(chǔ)設(shè)施:港口、機(jī)場(chǎng)、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(cè)地點(diǎn)相關(guān)的信息，以確定受監(jiān)測(cè)區(qū)域的雷擊風(fēng)險(xiǎn)。這一功能有助于啟動(dòng)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(cái)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(cái)產(chǎn)的損失。做到積極的應(yīng)對(duì)雷電災(zāi)害。
