車載雷電監測預警系統

建設方案書

山西捷力通防雷科技有限公司

二〇一八年7月九日

目錄

第一章 項目概述 3

1.1 項目名稱 3

1.2 項目建設目標 3

1.3 項目建設內容 3

在車頭與車箱中間布設1部大氣電場儀，車體內安裝LCD屏顯通訊箱，實現數據通訊，并實時顯示電場強度曲線與預警信號。 3

第二章 現狀與項目建設的必要性 4

2.1 項目建設的背景 4

2.2 基本現狀及建設的必要性 4

第三章 項目的技術方案 5

3.1 雷電預警系統概述 5

3.2 雷電預警系統的基本原理 6

主要用于與大氣電場儀建立數據通信連接，并實時顯示電場強度曲線及預警信號，系統自帶3路I/O開關量輸出及直流24V，或5V輸 ，用戶可自行擴展外接設備，如三色報警燈或其他字開關輸入通道。 12

第四章 項目的具體建設內容 13

4.1 大氣電場儀車外部分安裝 13

4.2電源、通信系統、LCD屏顯通信箱的安裝 14

4.3雷電預警系統建設 14

第五章 項目實施單位概況和維護服務 15

５.1 項目實施單位概況 15

５.2 系統日常維護 16

５.3 系統售后服務 16

第六章 項目實施進度 17

第七章 營業執照 18

專業從事雷電預警十多年 18

第八章 項目建設后預期效果 19

第一章 項目概述

1.1 項目名稱

“車載雷電監測預警系統”項目

1.2 項目建設目標

1) 通過實時監測車子所屬地區的大氣電場強度，實現雷電預警系統；

2) 通過車載LCD屏，駕駛員根據實時數據對行駛路徑進行調整；

1.3 項目建設內容

在車頭與車箱中間布設1部大氣電場儀，車體內安裝LCD屏顯通訊箱，實現數據通訊，并實時顯示電場強度曲線與雷電預警信號。

第二章 現狀與項目建設的必要性

2.1 項目建設的背景

隨著全球氣候變化和電子移動通訊廣泛應用，雷電呈現頻繁而又增強的趨勢，而傳統的防雷設施由于受限于設計時的防護等級、避雷設施的老化或環境變化等原因，雷電災害仍頻繁發生。如何更加科學的認識雷電和最大可能的防范雷電災害于未然，雷電預警系統無疑是一“錦上添花”的最佳選擇。基于大氣電場技術的雷電監測預警系統通過大氣電場強度的連續監測，實時對雷電電場特征的識別判斷，為雷電的臨近提供有效的預警信息，不僅可以有效降低雷擊造成人員傷亡的風險，還可以最大限度的減少雷電造成的經濟損失。

2.2 基本現狀及建設的必要性

雖然常規的天氣預報能對雷暴天氣進行預報，但時效太長，且正確率有限，無法解決雷電預警所需的超短時的時間分辨率要求高的問題，亦不能解決雷電落點預報問題，捷力通公司自主研發的大氣電場監測與雷電預警系統則能很好的彌補這一缺口，其能實時監測廠區周圍半徑15KM以內的空氣靜電場的變化，依據大氣物理規律及數學算法，在雷電來臨前5-20分鐘告知用戶，為用戶提供科學依據。

第三章 項目的技術方案

3.1 雷電預警系統概述

自然界每年都有幾百萬次閃電。雷電災害是“聯合國國際減災十年”公布的最嚴重的十種自然災害之一。最新統計資料表明，雷電造成的損失已經上升到自然災害的第三位。全球每年因雷擊造成人員傷亡、財產損失不計其數。據不完全統計，我國每年因雷擊以及雷擊負效應造成的人員傷亡達3000～4000人，財產損失在50億元到100億元人民幣。

雷電災害所涉及的范圍幾乎遍布各行各業。現代電子技術的高速發展，帶來的負效應之一就是其抗雷擊浪涌能力的降低。以大規模集成電路為核心組件的測量、監控、保護、通信、計算機網絡等先進電子設備廣泛運用于電力、航空、國防、通信、廣電、金融、交通、石化、醫療以及其它現代生活的各個領域，以大型CMOS集成元件組成的這些電子設備普遍存在著對暫態過電壓、過電流耐受能力較弱的缺點，暫態過電壓不僅會造成電子設備產生誤操作，也會造成更大的直接經濟損失和廣泛的社會影響。

雷電預警系統是目前公認的能大幅降低雷擊傷亡與災害最有效的措施之一，雷電預警系統能及時、準確地預報當地雷擊活動情況，為企業的安全生產管理提供科學的依據；雷電預警系統的防雷作用，已經被廣泛認可，成為能大幅減少重大雷擊事故的科學措施。

什么是“雷電預警系統”？

基本定義：能在雷擊發生前的5~30分鐘左右發出警告訊號的設備。

IEC62793認為，“雷電預警”主要有三個方面的作用：

? 提醒野外作業人員及時停止火暫停室外作業，進入安全地帶避雷，防止雷擊傷害；

? 對某些可能造成重大危害的作業，雷擊前及時采取適當措施，防止重大雷擊事故發生。比如：易燃易爆場所的室外作業，此時必須停止或暫停；

? 采取自動分合閘系統使供電線路隔離雷電，對一些重要設備或不可中斷的有價值的服務提供保護。

3.2 雷電預警系統的基本原理

眾所周知，靜電場是由電荷建立的，雷暴的發生來源于雷雨云內部的電荷累積；這意味著只要能夠準確檢測空間靜電場的變化，就可以間接了解雷雨云電荷累積的情況。根據多年來世界各地所記錄的相關氣象資料表明，雷暴的發生需要一定條件，并且具有規律性：以在平地距地面約1.5m處設立的檢測點為例，在一個無云天氣檢測到的平均場強約為250V/m，而當場強檢測值達到2KV/m以上時，通常意味著該地點上方雷雨云已經產生；如果場強持續增大至4kV/m，發生雷暴現象的可能性就將超過90%；雷暴發生時，場強會增大至14KV/m以上。一般情況下，獨立雷雨云或雷雨云群的產生需要至少約20分鐘。基于上述原理設計的高性能雷暴預警系統，它能夠實時檢測其所在位置的靜電場場強變化，然后反映在輸出結果中并與預設的三個場強門限相比較，以確定警報等級。這樣，在第一次閃電前，就已經探測到雷暴發生的可能性，并且迅速發出雷暴預警信息。由于雷雨云電場的自身建立存在客觀規律，實際上大氣電場檢測儀所檢測到的是一個較大范圍的場強變化，在通常情況下，系統的檢測半徑在10–20km范圍。

當雷云形成或靠近的時候，對地靜電場的電場強度會呈現顯著變化特征。如圖所示：

山西捷力通防雷科技有限公司依此自主研發的雷電預警系統采用大氣電場偵測儀運用測量環境靜電場的原理來對雷云進行偵測分析。在任何時候，系統都可以根據對環境靜電場的變化來偵測15公里以內靠近的雷雨云。當靜電場的電場強度逐漸升高的時候，這就意味著在測量區域范圍很可能出現雷電。

Pre-storm 能夠探測到可能產生雷擊的雷云電場。大氣電場中的場強將會被一組相關數據修正，將探測頭所在地的具體情況對預測的影響計算在內，然后反映在輸出結果中并與三個場強門限相比較，以確定警報等級。

一般我們用以下三個場強閥值來界定警報等級：

1級警報:默認的閥值為2kV/m,此時雷暴正在形成，對雷暴的初始活動進行報警；

2級警報: 默認的閥值為4kV/m,此時雷暴正逐漸逼近，對正在接近的雷暴或在本地生成的雷暴進行報警，一般提前時效為5-20分鐘；

3級警報: 默認的閥值為6kV/m,雷暴即將發生，對即將在監測地發生的雷擊進行報警，此時雷電隨時發生；

該雷電預警系統已經在全國氣象部門得到應用證實，并在全國的企事業單位和５個軍區的得到了很好的應用。

3.3 雷電預警系統的基本組成

雷電預警系統的基本組成如下圖:

a) 大氣電場儀 Pre-storm

Pre-Storm 是建立在差模測量技術基礎上的大氣探測產品，它的工作原理是對不斷被屏蔽及開放的探測電極帶電量的增益放大，轉換為數字電場值，從而實時監測大氣電場的變化，進而實現對半徑15-20 km區域可能產生的雷電進行預測和報警。

Pre-Storm 利用先進的微處理器數據系統，能實時準確地測量記錄地面上的靜電場值與變化率,能連續啟動三級雷電報警。

Pre-Storm 所測場強的數字和圖像顯示

Pre-Storm 所采用的核心材料在海洋和化學工業環境中具有較強的耐腐蝕能力，能適應各種惡劣的安裝環境。能提供聲、光報警，手機短信報警等功能。

Pre-Storm 可以在單機或聯網狀態下使用，單機可以為單一場所提供雷電預警；多臺聯網使用可以組成雷電偵測網絡，使用者可以實時地對不同范圍進行探測與觀察,通過計算機軟件把按一定規律分布在各處的探頭收集到的數據進行匯總和計算、分析,掌握整個區域某一時段的帶電云層的變化資料，并可以此作出較為準確的推測和預報。數據傳輸支持LAN、GPRS、CDMA2000、3/4G等網絡,并能提供雙模通訊功能。采用了先進的通訊控制接口,進而可以直接通過 Internet網來進行遠程監控和切換市電與UPS電源等操作。在嵌入式軟件中，增加了數據預處理功能，使周邊的環境電場對探測所造成的影響降至最低限度，保證了所測數據的有效性，同時在某種程度上，降低了對安裝點的要求。采用了精度更高、更靈敏的電子元器件，保證了數據的準確性。數據采集與處理系統采用了最新一代的數據采集芯片，取樣速度是8 ms，而同類產品的取樣速度約在32 ms左右。

● 獨特的外形設計

● 先進的硬件系統

● 較強的抗干擾能力

● 靈活的通訊功能

● 能多探頭組網

● 能與其他氣象設備配合使用

● 能提供多種報警手段

● 能適應各種惡劣的環境

b) LCD屏顯通信箱CCW1002

主要用于與大氣電場儀建立數據通信連接，并實時顯示電場強度曲線及預警信號，系統自帶3路I/O開關量輸出及直流24V，或5V輸 ，用戶可自行擴展外接設備，如三色報警燈或其他字開關輸入通道。

第四章 項目的具體建設內容

通過對現場混裝車的前期調研分析,我們認為其傳統防雷設施總體設計是比較安全可靠的,但不可排除依舊遭受雷擊的風險，而其損失可能是我們很難承受的，如雷擊造成的爆炸爆燃安全等事件。為了更好的防范和規避雷擊可能造成的災難，我們建議建立一套雷電預警系統，實時進行監控，實施主動防雷。當系統發出雷電預警時，提示現場工作人員及時采取相應的主動防范措施。

4.1 大氣電場儀車外部分安裝

根據現場混裝車的實際情況，我們建議安裝在車頭和車廂的中間，通過手動升降裝置來實現大氣電場儀的升起和降落，為保證車子的安全行車，在車子行駛過程中，大氣電場儀處于低位，整體高度不超過車廂高度,當車子抵達目的地之后，通過手動轉輪升起裝置，開啟監控。

手動升降裝置我們將選用鋁鎂合金材質，以確保使用壽命。

如行駛途中，也可把設備處于半升起狀態，即保證探頭部分露出車廂頂部，保證其探測的效率。

4.2電源、通信系統、LCD屏顯通信箱的安裝

大氣電場儀設備通過4芯屏蔽電纜（2芯24V直流供電，2芯485通訊線）連接至屏顯通信箱。通信箱使用交流電源（AC220V±10%，50±3Hz）供電，系統自帶3路I/O開關量輸出及直流24V，或5V輸出，用戶可自行擴展外接設備，如三色報警燈或其他。

4.3雷電預警系統建設

根據我們多年經驗，一般的雷電預警系統中戶外傳感器大氣電場儀探頭建議選擇安裝于設備的頂部，其位置應露出頂棚1米以上；通信控制箱置于控制室內（車頭）；安裝調試結束后將實現電場強度曲線實時跟蹤顯示、雷電聲光報警等功能。

第五章 項目實施單位概況和維護服務

5.1 項目實施單位概況

山西捷力通防雷科技有限公司專注于防雷減災領域，提供優質可靠的產品與先進安全的解決方案，消除減少雷電及電磁影響。公司自2006年成立以來，求實圖新，勵精圖治，強化專業技術，完善質量保證體系，取得有防雷工程專業設計資質、防雷工程專業施工資質，防雷檢測甲級資質，并擁有多項專利證書，2016年7月公司7600平方米生產基地建設成功，為更好服務客戶并先后成立鄭州防雷分公司、山西防雷分公司、內蒙古防雷分公司、安徽防雷分辦事處、甘肅防雷辦事處、山東防雷子公司；有效提高服務響應時間。公司圍繞：“品牌化、網絡化、一體化、智能化”發展。以優質可靠的產品性能、先進可靠的防雷行業解決方案、快速響應時間服務客戶，致力于打造可新來的雷電安全一體化綜合服務型企業而努力。