一、概述
近年来，与气候变暖有关的极端天气或气候事件在全球大多数地方越来越频繁地发生，造成各种灾害，给社会经济、生态环境以及人类健康带来诸多不利影响。在我国的大部分地区，每年3月以后，各种雷电天气明显增多，雷电事故频繁发生，严重危及景区的工作人员和游客生命财产安全。
由山西捷力通科技有限公司研发的“大气电场监测与雷电预警系统Pre-Storm2.0”，可实时、安全、可靠地发布雷电灾害预警信息。为景区有关部门做好防雷减灾工作提供支持，为广大人民群众增强防雷意识，采取避险措施提供了有效的帮助，可有效保障游客生命及财产安全。
二、预雷者Pre-Storm大气电场仪介绍
Pre-Storm大气电场仪工作原理
众所周知，雷电是由于雷雨云中的电荷达到一定的数量时，在云内不同部位之间与地面之间就形成了很强的电场，当电荷积聚到一定程度时，就会在云与云之间或云与地之间发生放电现象。即雷电的发生来源于雷云内部的电荷累积，这意味着只要能够准确检测空间静电场的变化，就可以间接了解雷云电荷累积的情况。
根据多年来世界各地所记录的相关气象资料表明，雷电的发生需一定条件，并且具有规律性：以在平面距地面约1.5m处设立的监测点为例，当雷云靠近或形成时，地面的静电场也会发生剧烈变化。在通常的标准情况下（平地、平原、没有尖端放电），在一个晴好天气的平均场强是150V/m，当场强检测值达到2KV/m以上，通常意味着该地点上方有雷云产生;而当雷闪产生时，场强将急剧增大，甚至会高达15KV/m以上。一般情况下，独立雷云（对流雷云）或雷云群的产生需要大约20分钟。我们认为，而当地面场强达到2KV/m以上时，该地点就会受到其上方的雷云的影响，雷雨云正在逐渐形成或正在靠近。
在气象领域，对于雷暴的检测手段，分为间接检测和直接检测两种；间接检测的方法包括了多普勒气象雷达、卫星云图等；而直接检测手段则主要是大气电场仪、闪电定位仪等。
大气电场仪是唯一针对雷电发生的最根本因素一雷云电荷量，即大气电场进行监测的系统；它能够通过对电场强度、极性变化的探测和分析，实时的监测本地雷云变化，并对可能造成雷击危险的大气电场变化加以识别和预警。
Pre-Storm大气电场监测与雷电预警系统采用国内最先进的的最精确的大气电场仪为传感器，通过多年对大气电场数据积累和分析，由各方专家们精心设计、深度开发，构成的高智能、高准确率的大气电场监测与雷电预警系统。
Pre-Storm的主要优势
Pre-Storm是建立在差模测量技术基础上的大气探测产品，它的工作原理是对不断被屏蔽及开放的探测电极带点凉的增益放大，转换位数字电场值，从而实时监测大气电场的变化，进而实现对半径15-20km左右区域可能产生的雷电进行预测和报警。
独特的外形设计
Pre-Storm的外形设计独特能有效避免积水、积雪、灰尘、鸟粪等所对所测电场产生的影响，该外形已申请专利保护。
先进的硬件系统
采用了精度更高、更灵敏的电子元器件，保证了数据的准确性。数据采集与处理系统采用了最新一代的数据采集芯片，取样速度是8毫秒，而同类产品的取样速度约在32毫秒左右。
较强的抗干扰能力
在嵌入式软件中，增加了数据预处理功能，是周边的环境电场对探测所造成的影响降至最低限度，保证了所测数据的有效性，同时在某种程度上，降低了对安装点的要求。
灵活的通讯功能
数据传输支持LAN、GPRS、CDMA2000、3G等网络，并能提供双模通讯功能。采用了先进的通讯控制接口，进而可以直接通过现有网络来进行远程监控和切换市电与UPS电源等操作。
能多探头组网
Pre-Storm可以在单机或联网状态下使用，单机可以为单一场所提供雷电预警，即为单点雷电监测系统Local-Storm。
Pre-Storm可以多台联网使用可以组成雷电侦测网络，即为网络雷电监测系统Net-Storm。用户可以实时地对不同范围进行探测与观察，通过计算机软件把按一定规律分布在各处的探头收集到的数据进行汇总和计算、分析，掌握整个区域某一时段的带电云层的变化资料，并可以做出较为准确的推测和预报。
能与其他气象设备配合使用
Pre-Storm能与其他气象设备配合使用来提高预警的准确率，如气象雷达、闪电定位仪等。
提供多种报警手段
能提供声、光报警，语音广播报警，手机短信报警等功能。
能适应各种恶劣的环境
Pre-Storm所采用的核心材料在海洋和化学工业环境中具有较强的耐腐蚀能力，能适应各种恶劣的安装环境。
预警范围
理论上，对空间电场的探测是不存在范围限制的。但实际上，鉴于电场衰减变化的固有物理定律，以及一些其它环境客观因素的影响，所有基于场磨原理的雷电预警系统设备只能在一定范围内起到预警作用。一般而言，Pre-Storm系统的有效预警范围实在15~20km的范围。雷暴现象，由于上述原因，将无法触发有效的预警警报。我们也可以将多台Pre-Storm按一定的规律联网布局，组成雷电侦测网络，利用计算机软件把收集到的数据进行汇总、统计、分析，从而对大范围区域的雷电活动做出较为准确的推测与预报，对于那些如气象、电信、航空等行业的用户来说，以此来弥补单点预警系统的局限性。
从实践经验而言，任何一个单一的监均测手段存在气不足之处；例如大气电场仪就很容易因雷云受风向影响在最后时刻改变方向，或者因其他原因，使雷暴未能在发布了预警信息的安装地点附近发生，而产生事实上的误报。所以，通过多个系统（如多普勒雷达、闪电定位系统等）所提供的信息进行交叉参照分析，综合得出监测结果才是较为可靠的办法。
三、旅游风景区雷电预警通用方案
与传统防雷系统不同，大气电场监测与雷电预警系统是公认的最有效的防止户外雷击伤害人类和减少设备损坏的措施。
3.1中小型旅游风景区（方圆15公里以内）雷电预警方案
方圆15公里以内的中小型旅游风景区，包括各种游乐场、高尔夫球场、休闲中心等单个场所，区内人员集中，遭雷击风险较高。对中小型旅游风景区我们推荐安装使用单点雷电监测系统（Local-Storm）。
Local-Storm的工作原理
在景区范围内安装一套单点雷电监测系统（Local-Storm），将大气电场仪侦测探头安装在楼顶或空旷地带，预警主机可以选择安装机房内。又大气电场仪感应到雷电活动信息后实时把数据传送到计算机，经过安装在计算机上的专用软件的分析和处理，可在雷电来临之前自动发出预警信号，也可由机房内值班人员再综合相关管理规则把雷电预警信息通过广播、声光报警、短信报警或者其他途径传递给景点内游客，提醒游客及时采取避雷措施。计算机能对所有数据进行存储，方便有关部门或人员作日后查询、统计和分析之用。
Local-Storm的基本结构
单点雷电监测系统Local-Storm的基本结构见图3，它有大气电场仪、控制箱、计算机、声光报警系统、大气电场监测与雷电预警软件等组成。
大气电场仪：实时采集本地方圆15公里左右大气电场。
控制箱：连接大气电场仪与计算机，控制声光报警系统，为大气电场仪和声光报警系统供电。
计算机：信息处理、数据分析和储存，实时监测电场强度。推荐使用2.5G以上主频、2G以上内存，500G以上硬盘，操作系统使用XP或server2003系统的计算机。
声光报警系统：分为声音报警（人声、蜂鸣器）和三色灯报警，声音报警中蜂鸣器由控制箱直接输出控制，人声可为计算机软件语音功能。三色灯报警是根据当前场强大小和预警等级做出的三个阶段的雷电预警。
大气电场监测与雷电预警软件（Local-Storm Manager2.0）：所有信息的处理、分析、提示预警信息，历史数据的分析和查询。
3.2大型旅游风景区（方圆15公里以上）雷电预警组网方案
对于那些方圆超过15公里或更大的大型旅游风景区，比如黄山，张家界，我们建议使用网络雷电监测系统（Net-Storm）。
在大型风景区，可利用现有的公用网络资源，只安装一台中心计算机服务器、在风景区内安装多台大气电场仪组成一个雷电侦测网络，区域内的所有景点可以共享雷电预警信息，此举不仅可以节约投资，而且还能大大提高雷电预警的准确率。
（1）、工作原理
在景区内按一定的间距安装多台Pre-Storm大气电场仪，组成一个实时雷电侦测网络，每个大气电场仪采集本地电场强度，实时把数据传送到中心计算机服务器，经过安装在服务器上的专用软件的分析和处理，来发布预警信息，并对数据进行了存储，方便日后对所采集的数据进行查询、统计和分析。景区内所有景点的工作人员可通过网络访问中心服务器以获得实时雷电预警信息，并可以通过声光报警，语音广播报警，手机信息报警等手段及时通知游客避雷，以保护游客安全。
（2）、基本结构
网络雷电监测系统Net-Storm基本结构见图6，由多个单点雷电预警系统Local-Storm站点（计算机可选）、中心计算机服务器、网络设备、大气电场监测与雷电预警软件Net-Storm manager2.0等组成。
单点雷电监测系统：详情见上文。
中心计算机服务器：收集区域内所有电场仪的数据、分析并处理，发布全区雷电预警信息。推荐使用服务器级计算机。
网络设备：有线网络或GPRS无线网络。
大气电场监测与雷电预警软件Net-Storm manager2.0：区域内所有大气电场仪所采集信息的处理、分析，提示预警信息，历史数据的分析和查询。
大型景区因其覆盖面积广，还可以将Net-Storm系统与其它气象设备配合使用（如闪电定位仪，多普勒气象雷达）来提高预警的准确率。
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