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；
一、大氣電場儀
大氣電場儀 Prestorm 2.0 采用了差模測量技術（有2個電極，所采集的數據是 2 個電極的差模），相對于現在市場上采用共模測量的同類產品，避免了許多不必要的干擾信號，提供了更準確的測量結果。
1. 采用了倒置式結構，外形設計獨特，避免了積水、積雪、灰塵、鳥糞等對測試電場產生的影響。
2. 采用了最新一代的數據采集器，取樣速度是 4.5ms，而同類產品取樣速度約在 32ms 左右。
3. 寬廣的量程范圍（+/-300KV/M）與有效監測區域（半徑 15-20KM）能適合各種環境的監測，特別適合高海拔山峰類旅游風景區。眾所周知地面大氣電場儀的特性，其安裝位置越高，等勢線分布越尖銳，其靜態周圍電場值會明顯增大，狹窄的量程范圍在某些特殊環境往往不能完成預警職能，甚至職能采取犧牲靈敏度等方式等倍降低環境系數。
4. 能連續啟動三級報警級別，一級黃色預警意味著周圍有雷云的聚集，二級橙色預警意味著雷云即將來臨，往往該時間在 5-20 分鐘內，三級紅色預警為高危雷電預警等級，本地區上方隨時會發生雷電活動。
5. 精選的材質能抵御酸性污染，適合各種嚴苛的環境。
6. 使用壽命長，特別是轉動部分，我公司給上海氣象局、蘇州氣象局、杭州氣象局等地首批設備至今依然正常運行，均已超 8 年以上。
7. 系統能夠組網，對多個探測點返回的信號進行分析，操作者可以實時地對不同范圍進行探測，并運用相應的計算機軟件對收集到的數據進行分析，從而擴大預警范圍及預警精度。
8. 可以與其他氣象設備配合使用。例如多普勒雷達、閃電定位儀、TSS928 雷電傳感器等等，可進行綜合雷電預警分析，判斷雷云移動軌跡，計算閃電離各探測點距離，分析閃電發生時電場曲線變化，從而實現短時臨近精確預警。
9. 采用了先進的通訊接口，可以實現偵測探頭的遠程監控。
10. 本系統設計了短信平臺服務，用戶可根據需要添加維護值班人員的手機號碼，實現預警時短信自動發送，更方便的服務于用戶。
11. 中心軟件建立了多產品的數據庫系統，具有雷電預警事件記錄、預警次數柱狀圖查詢、大氣電場數據存儲與分析、閃電定位數據存儲與分析、雷達強回波數據存儲與過濾、歷史數據實時回放與查詢、GIS 地圖實時顯示、預警預報發布、區域邊界線繪制、同站點歷年數據差異性分析等功能。
大氣電場儀 Prestorm 2.0 參數
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參數 |
偵測探頭 |
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材料 |
鋁合金，澆灌樹脂 |
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尺寸（mm） |
L:240;H:100;P:240 |
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重量（kg） |
2.5 |
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安裝結構 |
倒置式(電機內置) |
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保護指數（IP） |
53 |
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固定 |
50mm 圓支撐桿及支撐 |
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功耗（mA） |
110(不包括加熱絲) |
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運行溫度（℃） |
-25 到 65 |
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相對濕度 |
0-100% |
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有效保護半徑（km） |
20 或根據現場特征 |
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測量范圍（kv/m） |
-300 到+300（+/-代表電場極性） |
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相對誤差 |
+/- 3% |
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分辨率（v/m） |
10 |
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信號接口 |
RS485 |
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平均無故障運行時間 |
MTBF>10000h, |
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平均修復時間 |
MTTR<0.5h |
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電機最高轉速（rpm） |
3000 |
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供電電源（Vdc） |
24(12 至 48) |
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連接線 4 |
4 芯屏蔽電纜 |
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符合標準 |
安全認證標準，CEM（電磁兼容） |
二、數據傳輸、聲光報警控制箱
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參數
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數據采集控制箱（太陽能）
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數據采集控制箱（有線市電）
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外觀 |
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材料 |
A3 鋼板或 304 不銹鋼 |
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尺寸（mm） |
L:500;H:280;P:500 |
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重量（kg） |
80 |
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安裝結構 |
戶外型 |
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保護指數（IP） |
53 |
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固定 |
預埋件支撐 |
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通信控制器 |
支持 LAN/GPRS/CDMA |
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運行溫度（℃） |
-25 到 65 |
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相對濕度 |
0-100% |
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太陽能板 |
100 瓦 |
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UPS 電源 |
480 小時后備電源 |
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供電電源（Vdc） |
24 |
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符合標準 |
安全認證標準 IS09001 |
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三、大氣電場實時監測與雷電預警系統軟件平臺:
數據庫建立了五大子系統，分為監測服務子系統、預警服務子系統、配置管理子系統、Web Service 服務子系統（B/S）、數據放與綜合分析子系統（C/S）
監測服務子系統：
主要有大氣電場監測、雷達數據集成、閃電定位數據集成、TSS928 數據集成、雷電流數據監測、數據上報、在線配置管理等；
預警服務子系統：
主要有網格化預警、等值線計算、短信預警、指令控制服務；
配置管理子系統：
主要有預警服務配置、用戶管理配置、站點參數配置、重點區域管理、數據庫維護；
b Web e Service 服務子系統（B/S）:
主要有用戶登錄管理、實時監測、歷史回放、數據查詢、數據分析、網格化預警顯示、雷達圖顯示、閃電定位顯示、雷電流監測、TSS928 數據監測；
數據回放與綜合分析子系統（C/S） ：
電場曲線分析、雷暴過程分析、預警閥值分析、區域雷擊概率分析；
本雷電預警方案的設計思路是在機場及周圍設置三個雷電預警系統監測站點，并通過網絡將監測數據實時傳輸到機場氣象臺的監控大廳內。利用雷電預警系統能夠準確偵測雷暴的產生和發展全過程，并在雷擊危險來臨前（90-10 分鐘 ）發出警告信號的功能，與現有的多普勒雷達數據以及雷電定位數據比照，達到準確評估機場及周邊雷擊風險，并提前實施相應的雷擊防護安全預案，以提高避免雷擊危險的目的。
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