1.1 綜述
由于全球氣候變化,雷擊事故逐年上升,各類景區(qū)、游樂(lè)場(chǎng)、重點(diǎn)場(chǎng)所時(shí)有受災(zāi)。輕微者,造成電子設(shè)備損壞,嚴(yán)重者,有可能引起火災(zāi)及人員傷亡。因此,在做好直擊雷防護(hù)、接地及浪涌保護(hù)的基礎(chǔ)上,采用雷電預(yù)警系統(tǒng)是目前世界公認(rèn)的能大幅降低雷擊事故的有效措施。
JLT-LDYJ6.0 高性能雷電預(yù)警系統(tǒng)為全新一代雷電預(yù)警系統(tǒng),其由高性能場(chǎng)磨式電場(chǎng)儀Pre-storm 2.0和閃電方向儀LDI二合一組成,能有效監(jiān)測(cè)其周圍20公里內(nèi)的大氣電場(chǎng)強(qiáng)度變化以及32公里內(nèi)的閃電發(fā)生及方位,屬于雷電探測(cè)技術(shù)中FSM與MDF技術(shù)的結(jié)合,雷電預(yù)警準(zhǔn)確率達(dá)至95%以上,預(yù)警時(shí)效也較傳統(tǒng)的單電場(chǎng)儀預(yù)警能提前10至20分鐘。
1.2 主動(dòng)防雷與被動(dòng)防雷的比較
隨著雷電災(zāi)害的不斷增加,越來(lái)越多的單位,集體以及各類組織開(kāi)始意識(shí)到雷電保護(hù)的重要性,并且在實(shí)際應(yīng)用中,采用了完善的雷電保護(hù)措施,如,避雷針,接地系統(tǒng)和浪涌保護(hù)系統(tǒng)。然而,在很多情況下,以上所述的傳統(tǒng)被動(dòng)式雷電保護(hù)即使設(shè)計(jì)的再標(biāo)準(zhǔn),也無(wú)法做到最全面的保護(hù),每年依然有大量的雷電災(zāi)害損失產(chǎn)生。甚至,在一些特殊場(chǎng)合,無(wú)法采用傳統(tǒng)被動(dòng)式的雷電保護(hù)(例如,大面積的戶外活動(dòng)場(chǎng)所)。
因此,出于對(duì)重點(diǎn)單位,部門(mén)的防護(hù)等級(jí)提升的需求,在最新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 38121-2019《雷電防護(hù) 雷暴預(yù)警系統(tǒng)》中提出了一個(gè)全新的概念 – 預(yù)防性保護(hù):即,提前探測(cè)雷電的活動(dòng)趨勢(shì),在精確的時(shí)間范圍內(nèi),對(duì)特定的區(qū)域提供雷電預(yù)警信息,以便提前采取雷電災(zāi)害應(yīng)急預(yù)案,從而便于用戶提高防護(hù)等級(jí),減少財(cái)產(chǎn),人身安全的損失,提升管理水平。
需要注意的是,雷電預(yù)防性保護(hù)并不是用來(lái)替代傳統(tǒng)被動(dòng)式雷電保護(hù),而是一種提升保護(hù)等級(jí)的補(bǔ)充措施,尤其適合景區(qū),石油石化,電力,通信,交通等對(duì)防護(hù)等級(jí)要求較高的場(chǎng)所。
注:在某些特殊場(chǎng)合,當(dāng)無(wú)法應(yīng)用傳統(tǒng)被動(dòng)式雷電保護(hù)時(shí),可以將雷電預(yù)警作為單獨(dú)的保護(hù)措施使用。
1.3 本地雷電預(yù)警與氣象預(yù)警的區(qū)別
氣象部門(mén)對(duì)社會(huì)發(fā)布的雷電預(yù)警分為藍(lán)、黃、橙、紅四個(gè)等級(jí)預(yù)警,其標(biāo)準(zhǔn)為3小時(shí)內(nèi)發(fā)布區(qū)域可能發(fā)生雷電活動(dòng)以及可能出現(xiàn)雷災(zāi)的幾率大小,發(fā)布區(qū)域可能覆蓋整個(gè)縣市,范圍較大,對(duì)于某個(gè)具體的景區(qū)或場(chǎng)所在安全生產(chǎn)活動(dòng)中精準(zhǔn)性與操作性不是非常理想,只能作為大范圍的天氣預(yù)報(bào)術(shù)語(yǔ)。
本地雷電預(yù)警按照美國(guó)佛羅里達(dá)大學(xué)雷擊實(shí)驗(yàn)室推出的《雷擊探測(cè)技術(shù)與實(shí)驗(yàn)》中的雷擊分級(jí)評(píng)估辦法,正常人在非完全封閉的室內(nèi)聽(tīng)到雷聲可稱為“本地落雷”,而雷聲在空氣中的傳播距離一般為10~30公里,所以,一般以能有效監(jiān)測(cè)10~30公里內(nèi)的雷電探測(cè)傳感器組成的系統(tǒng)稱為本地雷電預(yù)警系統(tǒng)。
1.4 雷電的形成及雷電探測(cè)裝置的分類
在正常的天氣條件下,大氣中的正,負(fù)電荷處于平衡的狀態(tài)。此時(shí),相對(duì)于大氣以及地面上的物體,大地?fù)碛懈嗟呢?fù)電荷。然而,當(dāng)一個(gè)雷電風(fēng)暴開(kāi)始形成時(shí),電荷將發(fā)生極化,該極化分為三個(gè)部分:云端頂部的正電荷,中間部分負(fù)電荷區(qū)( -10 至 -20℃),以及在冰點(diǎn)附近的一小部分正電荷。由于云的較低部分充滿了負(fù)電荷,從而引起大地以及地面上物體充滿了正電荷,從而在大氣中產(chǎn)生可達(dá)數(shù)萬(wàn)伏的電場(chǎng)。從可觀測(cè)和測(cè)量的角度,雷電的形成分為以下四個(gè)步驟:
階段一:電荷的分化和積累階段。在此階段能夠探測(cè)到大氣電場(chǎng)的上升,但一般并沒(méi)有成熟的雷電形成。
階段二:云間放電過(guò)程。在此階段,由于電荷的分化和積累達(dá)到一定程度,最先在云內(nèi)或云間產(chǎn)生了放電活動(dòng)。此時(shí),可以聽(tīng)到雷聲,或看到云內(nèi)的閃電。
階段三:云與地放電過(guò)程。在此階段,一個(gè)成熟的雷電活動(dòng)已經(jīng)形成,大量的云閃與地閃正在發(fā)生。
階段四:消散過(guò)程。由于放電結(jié)束,云層中的電荷重新趨于平衡,大氣電場(chǎng)也隨之下降至平衡狀態(tài),一般小于300v/m。
綜觀,在所有的階段中,大氣電場(chǎng)的上升是雷電形成的主要表征之一。尤其在雷電活動(dòng)還沒(méi)有產(chǎn)生時(shí),大氣電場(chǎng)是目前本地唯一可以觀測(cè)到的與雷電形成有直接聯(lián)系的物理數(shù)據(jù)。一般來(lái)說(shuō),一個(gè)在形成中的雷云會(huì)對(duì)半徑10~20km范圍內(nèi)的大氣電場(chǎng)產(chǎn)生影響。因此建立本地雷電預(yù)警系統(tǒng),大氣電場(chǎng)探測(cè)儀是必不可少的儀器。
另一方面,當(dāng)雷電活動(dòng)已經(jīng)發(fā)生時(shí),無(wú)論是云間放電還是云對(duì)地放電,都會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的空間電磁場(chǎng),這種電磁場(chǎng)可以在較遠(yuǎn)的距離被探測(cè)到。一般云間放電過(guò)程可在32km范圍內(nèi)被探測(cè)到,而云對(duì)地放電最大可在60km范圍內(nèi)被探測(cè)到。
依據(jù)不同的探測(cè)方式,雷電探測(cè)設(shè)備一般分為以下三類:
1類探測(cè)儀(場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量法FSM): 該類儀器可以探測(cè)到整個(gè)雷電過(guò)程。由于探測(cè)范圍主要在10~20km半徑范圍內(nèi),因此一般被稱為本地雷電探測(cè)裝置。
2類探測(cè)儀(磁定向法MDF): 該類設(shè)備能夠探測(cè)到雷電形成的第二及第三階段變化。云間放電會(huì)釋放出非常高頻的電磁波,一般為100mhz,該設(shè)備的有效率為80%以上,所在區(qū)域的不確定性小于5km。由于該類探測(cè)儀器可以在本地的大氣電場(chǎng)受到影響之前就探測(cè)到遠(yuǎn)程的雷云活動(dòng),因此一般被稱為遠(yuǎn)程雷電探測(cè)裝置。
3類探測(cè)儀(射頻信號(hào)強(qiáng)度測(cè)量法RFM): 該類設(shè)備能探測(cè)到雷電形成的第三階段。探測(cè)距離約100km,一般都是氣象愛(ài)好者使用。
綜上所述,1類探測(cè)儀對(duì)于本地形成的雷電活動(dòng)有很好的提前效應(yīng),但是對(duì)于遠(yuǎn)程已經(jīng)形成的雷電無(wú)法及時(shí)預(yù)知;2類探測(cè)儀對(duì)于本地的雷電活動(dòng)探測(cè)的提前性不足,但是卻能在更大范圍內(nèi)預(yù)判遠(yuǎn)處雷電活動(dòng)的方向和趨勢(shì)。因此,采用1+2類的探測(cè)方式能夠最為全面的對(duì)雷電活動(dòng)進(jìn)行預(yù)判,從而真正實(shí)現(xiàn)雷電預(yù)警的保護(hù)作用。
1.5 JLT-LDYJ6.0 高性能雷電預(yù)警系統(tǒng)簡(jiǎn)介
JLT-LDYJ6.0 高性能雷電預(yù)警系統(tǒng)其高精度場(chǎng)磨式電場(chǎng)儀Pre-storm 2.0和閃電方向儀LDI二合一組成,能有效監(jiān)測(cè)其周圍半徑10~20公里內(nèi)的大氣電場(chǎng)強(qiáng)度變化以及32公里內(nèi)的閃電發(fā)生及方位,屬于雷電探測(cè)技術(shù)中FSM與MDF技術(shù)的結(jié)合,雷電預(yù)警準(zhǔn)確率高達(dá)95%以上,預(yù)警時(shí)效也較傳統(tǒng)的單電場(chǎng)儀預(yù)警能提前10至20分鐘。
JLT-LDYJ6.0 預(yù)警系統(tǒng)在作出預(yù)警判斷后,可通過(guò)后續(xù)繼電輸出方式,依據(jù)預(yù)警級(jí)別,分別激活不同的報(bào)警裝置(聲光報(bào)警、電源自動(dòng)切換、避雷針自動(dòng)升降等),也可通過(guò)PC軟件端和MAS短信、手機(jī)APP等方式通知到管理人員,從而達(dá)到主動(dòng)式防護(hù)的目的。
JLT-LDYJ6.0 高性能雷電預(yù)警系統(tǒng)分為戶外探測(cè)單元、控制主機(jī)及預(yù)警裝置三大部分。其中,探測(cè)單元安裝在需要進(jìn)行預(yù)防性保護(hù)的戶外區(qū)域,控制主機(jī)可按照實(shí)際需求安裝在控制中心或值班室,預(yù)警裝置則依據(jù)需要采取的預(yù)警措施安裝在戶外現(xiàn)場(chǎng)或室內(nèi)控制中心。
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