國務院安委會《全國危險化學品安全風險集中治理方案》（安委〔2021〕12號）以及應急管理部《落實大型油氣儲存基地安全風險管控措施工作方案》要求，大型油氣儲存基地等場所應配備雷電預警系統(tǒng)?！独纂姺雷o雷暴預警系統(tǒng)》（GB/T 38121-2019）規(guī)定雷暴預警系統(tǒng)是含有雷暴探測儀的系統(tǒng)，該系統(tǒng)能監(jiān)控區(qū)域的雷暴活動，并能通過處理數(shù)據(jù)對特定目標區(qū)域發(fā)出有效雷電警報（預警），雷暴預警系統(tǒng)也稱為雷電預警系統(tǒng)。
01
雷電預警系統(tǒng)組成
雷電預警系統(tǒng)由雷電探測模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和用戶端等部分組成。
1.雷電探測模塊：由大氣電場儀、閃電定位系統(tǒng)、多普勒雷達等一種或多種方式組成，其中大氣電場儀應在大型油氣儲存基地本地裝設，閃電定位系統(tǒng)和多普勒雷達探測數(shù)據(jù)宜通過第三方獲取。目前常見的是在本地安裝大氣電場儀來開展雷電預警，符合該項指標要求。
2.數(shù)據(jù)處理模塊：應配置支持雷電探測數(shù)據(jù)的通信、接收、存儲、計算與應用發(fā)布的硬件和軟件。數(shù)據(jù)的通信一般分為有線和無線傳輸，根據(jù)客戶要求均可實現(xiàn)。數(shù)據(jù)接收、存儲等需要一臺能夠正常運行的電腦即可。
3.用戶端：包括電腦端、移動端、數(shù)據(jù)接口服務等一種或多種不同類型。數(shù)據(jù)接收、存儲等需要一臺能夠正常運行的電腦、手機、平板等即可。若條件容許，可選擇純國產(chǎn)的設備。
02雷電預警系統(tǒng)功能
雷電預警系統(tǒng)通過實時采集雷電相關信息，實現(xiàn)對大型油氣儲存基地及鄰近區(qū)域雷電活動的實時監(jiān)測、全面感知、臨近預警，基本功能如下：
1.雷電實時監(jiān)測，具備實時探測地面大氣電場等雷電特征參數(shù)功能。
2.雷電臨近預警，包括雷電預警級別、雷電預警時間、預警區(qū)域、預警解除等信息。
3.雷電歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計查詢，具備覆蓋區(qū)域內雷電預警信息查詢、統(tǒng)計分析功能。
4.具備與全國?；凤L險監(jiān)測預警平臺進行數(shù)據(jù)交互功能。
03應用注意事項
結合雷電預警系統(tǒng)功能、技術指標、三級預警分級分別討論雷電預警系統(tǒng)在業(yè)務應用和建設驗收時需注意的事項。
01
雷電預警系統(tǒng)功能部分
1.雷電實時監(jiān)測。也就是實時探測大氣電場等雷電特征參數(shù)。大氣電場儀是用于持續(xù)監(jiān)測與雷暴有關的電器靜電場的儀器（如場磨式大氣電場儀）。大氣電場參數(shù)可以由大氣電場儀完成。但雷電的其他信息，如地閃和云閃發(fā)生的時間、位置、雷電流強度、極性、陡度等信息無法探測。如果雷電實時監(jiān)測僅為大氣電場數(shù)據(jù)時，安裝單臺大氣電場儀的可以實現(xiàn)該目的。但雷電實時監(jiān)測要提供地閃、云閃等信息，單臺設備是無法完成的。
2.雷電臨近預警。《雷電臨近預警技術指南》（QX/T 262-2015）規(guī)定雷電臨近預警是對0-2小時內的雷電活動的發(fā)生時間、區(qū)域及發(fā)生改了做出估計和警告。雷電臨近預警宜綜合利用閃電監(jiān)測、雷達、大氣電場、衛(wèi)星和其他資料（探空資料及數(shù)值模式產(chǎn)品）等不同類型的氣象資料。當氣象數(shù)據(jù)資料獲取能力不足時，也可利用單一類型氣象資料。
3.雷電歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計查詢。要求供應商提供的軟件能夠存儲雷電探測模塊探測到的數(shù)據(jù)。一般是要在為客戶安裝的客戶端本地電腦中進行存儲，存儲方式使用文本、數(shù)據(jù)庫等均可以。以便于客戶查詢、統(tǒng)計數(shù)據(jù)。實際中存在數(shù)據(jù)遠程發(fā)送到中心站，由中心站提供實時推送，而在本地無數(shù)據(jù)存儲和不提供歷史數(shù)據(jù)查詢。還有將數(shù)據(jù)存儲在存儲卡，而存儲卡安裝在傳感器機箱中，數(shù)據(jù)也無備份功能，存在歷史數(shù)據(jù)無法查詢，數(shù)據(jù)易丟失的風險。
4.具備與全國?；凤L險監(jiān)測預警平臺進行數(shù)據(jù)交互功能。需要設備提供商在全國?；斤L險監(jiān)測預警平臺完成建設后，將雷電預警系統(tǒng)進行對接融合。需要在合同、或者口頭和確定后續(xù)服務，以免安裝完成后導致系統(tǒng)無法順利對接。
02
技術指標
《大型油氣儲存基地雷電預警系統(tǒng)基本要求》指出雷電預警系統(tǒng)至少要滿足8點技術指標。
1.雷電預警提前時間不低于10分鐘。
提前時間是警報開始與目標區(qū)域首次發(fā)生雷電相關時間的時間間隔?；诖髿怆妶鰞x或者使用了閃電定位儀、雷達等觀測數(shù)據(jù)的雷電預警系統(tǒng)一般都能達到該項指標。下圖所示為雷電預警相關的時間描述。滿足該項指標需要設備供應方提供以前的試驗報告或者安裝以后在實際運行過程中，設備供應商服務計劃進行試驗，從而調試設備參數(shù)，以實現(xiàn)該指標。
2.雷電平均有效報警率不低于80%。
通過評估雷暴預預警系統(tǒng)的運行情況，可以優(yōu)化其參數(shù)，從而提升系統(tǒng)的質量和可靠性，系統(tǒng)發(fā)出的警報可更好的滿足終端用戶需求。相關的表征參數(shù)有虛報率、漏報率、有效報警率。警報是目標區(qū)域或目標周邊區(qū)域可能遭受雷暴和伴隨的雷電相關時間影響的信息。有效警報是在警報持續(xù)期，目標周邊區(qū)域內有雷電相關時間發(fā)生的警報。有效警報率就是有效警報次數(shù)和影響周彪?yún)^(qū)域雷電相關時間總數(shù)的比例。
僅有大氣電場儀的雷電預警系統(tǒng)無法單單使用大氣電場數(shù)據(jù)來統(tǒng)計該項指標，需要使用能夠直接觀測到閃電的資料，如閃電定位儀、衛(wèi)星云圖等直接觀測到閃電的數(shù)據(jù)予以支撐。因此在安裝配備應用時需要設備提供方提供能夠達到該項指標的試驗數(shù)據(jù)。同時不同廠家的大氣電場儀在對統(tǒng)一大氣電場觀測時也具有較大差異，另外不同的環(huán)境也會對大氣電場造成影響。一般情況下晴天大氣電場為120V/m。海洋上面晴天大氣電場約為130V/m。工業(yè)區(qū)大氣電場高達360V/m。因此大氣電場儀的安裝應使用其他資料，在以更好服務的目的下，使用當?shù)赜^測數(shù)據(jù)對有效警報等重要參數(shù)進行從而優(yōu)化系統(tǒng)設置，以實現(xiàn)雷電預警系統(tǒng)配備應用的目的。
滿足該項指標需要設備供應方提供以前的試驗報告或者安裝以后在實際運行過程中，設備供應商服務計劃進行試驗，從而調試設備參數(shù)，以實現(xiàn)該指標。
3.探測半徑不小于10千米。
在氣象觀測中，希望安裝的觀測設備測量時滿足三性要求：代表性、準確性、可比較性。對于大氣電場儀來說,一般是觀測設備垂直天頂?shù)拇髿怆妶鰪姸茸兓?通常認為能夠代表周邊半徑為10km范圍的大氣電場強度。對于閃電定位儀來說，單站能都探測的半徑為一般為200km，多站組網(wǎng)以后探測半徑遠大于10km。雷達、衛(wèi)星探測的覆蓋面積將更大。
4.大氣電場探測精度優(yōu)于±5%。
探測精度是從另一角度評價測量誤差大小的量，它與誤差大小相對應，即誤差大，精度低；誤差小，精度高。該指標也就是表征大地電場儀是否能夠準確監(jiān)測大氣電場的指標。大氣電場儀在出廠或者定型時需要做標定試驗，大氣電場儀的標定一般是用上下兩塊平行的金屬板上加已知恒定的電場，然后用大氣電場儀進行測試，以判斷是否能夠準確的測量出電場數(shù)據(jù)。目前常見的是上海交通大學高電壓檢測中心（上海市高壓電器產(chǎn)品質量監(jiān)督檢驗站）出具的檢驗報告，用來證明設備是否符合要求。需要提供設備的檢驗報告以說明滿足該指標。
5.具備三級雷電預警功能。
雷電氣象災害預警信號分別有三種，相應為黃色、橙色、紅色。《大型油氣儲存基地雷電預警系統(tǒng)基本要求》對三級預警的要求和氣象部門的表述不一樣?？傮w來說基本要求中是按照閃電發(fā)生與目標區(qū)域之間的距離作為預警的指標，而氣象部門是以目標區(qū)域發(fā)生雷電的距離時間作為指標，下圖為氣象部門雷電三級預警的標準和防御指南。
6.雷電預警歷史數(shù)據(jù)儲存時間不低于3年。
基本功能中雷電實時監(jiān)測中提出，雷電監(jiān)測數(shù)據(jù)應包括實時探測地面大氣電場數(shù)據(jù)和雷電預警數(shù)據(jù)。因此基于大氣電場儀的雷電預警系統(tǒng)需要具有大氣電場數(shù)據(jù)和雷電預警數(shù)據(jù)的存儲、查詢和統(tǒng)計分析功能。數(shù)據(jù)存儲時間不低于3年，一是對數(shù)據(jù)存著媒介空間大小提出了要求，二是對系統(tǒng)運行管理提出了要求，從而保證相關數(shù)據(jù)能都存儲三年以上。
7.現(xiàn)場安裝的雷電探測模塊應滿足大型油氣儲存基地電氣防爆要求，防護等級不低于IP65。
現(xiàn)場安裝的雷電探測模板應滿足防爆要求?？赡馨l(fā)生爆炸的環(huán)境。（如：可燃性氣體，粉塵環(huán)境，煉油、石化廠，加油站、加氣站等） ， 爆炸性氣體環(huán)境 大氣條件下，氣體、蒸汽或霧狀的可燃物質與空氣構成的混合物，在該混合物中點燃后，燃燒將傳遍整個未燃混合物的環(huán)境。防爆設備是在規(guī)定條件下不會引起周圍爆炸性環(huán)境點燃的電氣設備。滿足該項條件要求需要正規(guī)檢測機構出具的對應型號的設備防爆鑒定證書。
IP防護等級由兩個數(shù)字組成，第一個數(shù)字表示電器防塵、防止外物侵入的等級，第二個數(shù)字表示電器防濕氣、防水浸入的密閉程度。IP防護等級的數(shù)字是用來明確防護的等級的，數(shù)字越大表示其防護等級越高。IP65防護等級是完全防止外物及灰塵侵入，也可以防止噴射的水浸入（任何角度低壓噴射無影響）。滿足該項要求需要正規(guī)檢測機構出具的對應型號的設備監(jiān)測證書或者檢測報告。
8.雷電探測模塊壽命不小于3年。
要求雷電預警系統(tǒng)中的探測模塊至少要能正常運行3年以上。
03三級預警
雷電預警信息分為三級：
1.一級預警：可能有雷電活動，覆蓋區(qū)域的大氣電場正在增強，電場出現(xiàn)波動，地閃回擊點發(fā)生位置位于距大型油氣儲存基地10千米以外的臨近區(qū)域，有造成雷擊事故的可能。
2.二級預警：雷電發(fā)生的可能性較大，覆蓋區(qū)域的大氣電場快速增強，電場變化波動加劇，地閃回擊點發(fā)生位置距大型油氣儲存基地5-10千米，造成雷擊事故的可能增加。
3.三級預警：即將發(fā)生雷電，覆蓋區(qū)域的大氣電場劇烈波動，地閃回擊點發(fā)生位置距大型油氣儲存基地0-5千米，造成雷擊事故的可能性大。
前面提高該三級預警指標和氣象部門的描述不一樣。該指標是基于地閃回擊點發(fā)生位置距離大型油儲基地。個人理解還是存在一定的矛盾，在系統(tǒng)構成雷電探測模塊構成是由大氣電場儀、閃電定位系統(tǒng)、多普勒雷達等一種或多種方式組成。也就是說在本站僅安裝大氣電場儀即可滿足要求，但是對于雷電預警指標中提出的要有地閃回擊點發(fā)生位置信息，該信息通常是通過閃電定位監(jiān)測系統(tǒng)獲取，而大氣電場儀不具備該功能。因此要實現(xiàn)該指標的雷電三級預警功能，至少應在大氣電場儀的基礎上疊加閃電定位監(jiān)測數(shù)據(jù)。
04結論
1.意義重大。雷電預警系統(tǒng)的配備應用對大型油儲基地的安全運行具有重要作用。2022年4月28日國務院印發(fā)的《氣象高質量發(fā)展綱要（2022—2035年）》災筑牢氣象防災減災第一道防線種提出要提高氣象災害監(jiān)測預報預警能力。堅持人民至上、生命至上，健全分災種、分重點行業(yè)氣象災害監(jiān)測預報預警體系。 針對雷電災害，面向危化行業(yè)建設雷電預警系統(tǒng)和開展預警服務具有重要意義。
2.服務能力。基于大氣電場儀的雷電預警系統(tǒng)的配備應用對設備供應方、大型油儲基地、氣象部門服務能力提出了綜合要求。大氣電場儀安裝以后至少半年內，要結合實地大氣電場、閃電定位等觀測數(shù)據(jù)對設備進行調試，以實現(xiàn)雷電預警的目的，提高探測準確率，降低虛報率、漏報率。也可打消部分人員認為該設備預警不準，對實際工作無指導意義的意識。
雷電預警系統(tǒng)配備應用不僅僅是單純的安裝大氣電場儀，設置一個預警閾值，保證正常運行即可。而是一個復雜、專業(yè)、長久性綜合氣象服務工作。復雜是雷電天氣現(xiàn)象一般為強對流陣性天氣，對探測、分析、預測、預報等技術要求很高。專業(yè)是雷電屬于眾多天氣現(xiàn)象中的一種，需要專業(yè)的人從事專業(yè)的事。長久性是設備安裝完以后，需要結合實際監(jiān)測數(shù)據(jù)不斷優(yōu)化和調整，才能實現(xiàn)雷電預警的最終目的。
