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车载雷电监测预警系统

建设方案书

山西捷力通防雷科技有限公司

二〇一八年7月九日

目录

第一章 项目概述 3

1.1 项目名称 3

1.2 项目建设目标 3

1.3 项目建设内容 3

在车头与车箱中间布设1部大气电场仪，车体内安装LCD屏显通讯箱，实现数据通讯，并实时显示电场强度曲线与预警信号。 3

第二章 现状与项目建设的必要性 4

2.1 项目建设的背景 4

2.2 基本现状及建设的必要性 4

第三章 项目的技术方案 5

3.1 雷电预警系统概述 5

3.2 雷电预警系统的基本原理 6

主要用于与大气电场仪建立数据通信连接，并实时显示电场强度曲线及预警信号，系统自带3路I/O开关量输出及直流24V，或5V输 ，用户可自行扩展外接设备，如三色报警灯或其他字开关输入通道。 12

第四章 项目的具体建设内容 13

4.1 大气电场仪车外部分安装 13

4.2电源、通信系统、LCD屏显通信箱的安装 14

4.3雷电预警系统建设 14

第五章 项目实施单位概况和维护服务 15

５.1 项目实施单位概况 15

５.2 系统日常维护 16

５.3 系统售后服务 16

第六章 项目实施进度 17

第七章 营业执照 18

专业从事雷电预警十多年 18

第八章 项目建设后预期效果 19

第一章 项目概述

1.1 项目名称

“车载雷电监测预警系统”项目

1.2 项目建设目标

1) 通过实时监测车子所属地区的大气电场强度，实现雷电预警系统；

2) 通过车载LCD屏，驾驶员根据实时数据对行驶路径进行调整；

1.3 项目建设内容

在车头与车箱中间布设1部大气电场仪，车体内安装LCD屏显通讯箱，实现数据通讯，并实时显示电场强度曲线与雷电预警信号。

第二章 现状与项目建设的必要性

2.1 项目建设的背景

随着全球气候变化和电子移动通讯广泛应用，雷电呈现频繁而又增强的趋势，而传统的防雷设施由于受限于设计时的防护等级、避雷设施的老化或环境变化等原因，雷电灾害仍频繁发生。如何更加科学的认识雷电和最大可能的防范雷电灾害于未然，雷电预警系统无疑是一“锦上添花”的最佳选择。基于大气电场技术的雷电监测预警系统通过大气电场强度的连续监测，实时对雷电电场特征的识别判断，为雷电的临近提供有效的预警信息，不仅可以有效降低雷击造成人员伤亡的风险，还可以最大限度的减少雷电造成的经济损失。

2.2 基本现状及建设的必要性

虽然常规的天气预报能对雷暴天气进行预报，但时效太长，且正确率有限，无法解决雷电预警所需的超短时的时间分辨率要求高的问题，亦不能解决雷电落点预报问题，捷力通公司自主研发的大气电场监测与雷电预警系统则能很好的弥补这一缺口，其能实时监测厂区周围半径15KM以内的空气静电场的变化，依据大气物理规律及数学算法，在雷电来临前5-20分钟告知用户，为用户提供科学依据。

第三章 项目的技术方案

3.1 雷电预警系统概述

自然界每年都有几百万次闪电。雷电灾害是“联合国国际减灾十年”公布的最严重的十种自然灾害之一。最新统计资料表明，雷电造成的损失已经上升到自然灾害的第三位。全球每年因雷击造成人员伤亡、财产损失不计其数。据不完全统计，我国每年因雷击以及雷击负效应造成的人员伤亡达3000～4000人，财产损失在50亿元到100亿元人民币。

雷电灾害所涉及的范围几乎遍布各行各业。现代电子技术的高速发展，带来的负效应之一就是其抗雷击浪涌能力的降低。以大规模集成电路为核心组件的测量、监控、保护、通信、计算机网络等先进电子设备广泛运用于电力、航空、国防、通信、广电、金融、交通、石化、医疗以及其它现代生活的各个领域，以大型CMOS集成元件组成的这些电子设备普遍存在着对暂态过电压、过电流耐受能力较弱的缺点，暂态过电压不仅会造成电子设备产生误操作，也会造成更大的直接经济损失和广泛的社会影响。

雷电预警系统是目前公认的能大幅降低雷击伤亡与灾害最有效的措施之一，雷电预警系统能及时、准确地预报当地雷击活动情况，为企业的安全生产管理提供科学的依据；雷电预警系统的防雷作用，已经被广泛认可，成为能大幅减少重大雷击事故的科学措施。

什么是“雷电预警系统”？

基本定义：能在雷击发生前的5~30分钟左右发出警告讯号的设备。

IEC62793认为，“雷电预警”主要有三个方面的作用：

• 提醒野外作业人员及时停止火暂停室外作业，进入安全地带避雷，防止雷击伤害；

• 对某些可能造成重大危害的作业，雷击前及时采取适当措施，防止重大雷击事故发生。比如：易燃易爆场所的室外作业，此时必须停止或暂停；

• 采取自动分合闸系统使供电线路隔离雷电，对一些重要设备或不可中断的有价值的服务提供保护。

3.2 雷电预警系统的基本原理

众所周知，静电场是由电荷建立的，雷暴的发生来源于雷雨云内部的电荷累积；这意味着只要能够准确检测空间静电场的变化，就可以间接了解雷雨云电荷累积的情况。根据多年来世界各地所记录的相关气象资料表明，雷暴的发生需要一定条件，并且具有规律性：以在平地距地面约1.5m处设立的检测点为例，在一个无云天气检测到的平均场强约为250V/m，而当场强检测值达到2KV/m以上时，通常意味着该地点上方雷雨云已经产生；如果场强持续增大至4kV/m，发生雷暴现象的可能性就将超过90%；雷暴发生时，场强会增大至14KV/m以上。一般情况下，独立雷雨云或雷雨云群的产生需要至少约20分钟。基于上述原理设计的高性能雷暴预警系统，它能够实时检测其所在位置的静电场场强变化，然后反映在输出结果中并与预设的三个场强门限相比较，以确定警报等级。这样，在第一次闪电前，就已经探测到雷暴发生的可能性，并且迅速发出雷暴预警信息。由于雷雨云电场的自身建立存在客观规律，实际上大气电场检测仪所检测到的是一个较大范围的场强变化，在通常情况下，系统的检测半径在10–20km范围。

当雷云形成或靠近的时候，对地静电场的电场强度会呈现显著变化特征。如图所示：

山西捷力通防雷科技有限公司依此自主研发的雷电预警系统采用大气电场侦测仪运用测量环境静电场的原理来对雷云进行侦测分析。在任何时候，系统都可以根据对环境静电场的变化来侦测15公里以内靠近的雷雨云。当静电场的电场强度逐渐升高的时候，这就意味着在测量区域范围很可能出现雷电。

Pre-storm 能够探测到可能产生雷击的雷云电场。大气电场中的场强将会被一组相关数据修正，将探测头所在地的具体情况对预测的影响计算在内，然后反映在输出结果中并与三个场强门限相比较，以确定警报等级。

一般我们用以下三个场强阀值来界定警报等级：

1级警报:默认的阀值为2kV/m,此时雷暴正在形成，对雷暴的初始活动进行报警；

2级警报: 默认的阀值为4kV/m,此时雷暴正逐渐逼近，对正在接近的雷暴或在本地生成的雷暴进行报警，一般提前时效为5-20分钟；

3级警报: 默认的阀值为6kV/m,雷暴即将发生，对即将在监测地发生的雷击进行报警，此时雷电随时发生；

该雷电预警系统已经在全国气象部门得到应用证实，并在全国的企事业单位和５个军区的得到了很好的应用。

3.3 雷电预警系统的基本组成

雷电预警系统的基本组成如下图:

a) 大气电场仪 Pre-storm

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电量的增益放大，转换为数字电场值，从而实时监测大气电场的变化，进而实现对半径15-20 km区域可能产生的雷电进行预测和报警。

Pre-Storm 利用先进的微处理器数据系统，能实时准确地测量记录地面上的静电场值与变化率,能连续启动三级雷电报警。

Pre-Storm 所测场强的数字和图像显示

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。能提供声、光报警，手机短信报警等功能。

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；多台联网使用可以组成雷电侦测网络，使用者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，并可以此作出较为准确的推测和预报。数据传输支持LAN、GPRS、CDMA2000、3/4G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 Internet网来进行远程监控和切换市电与UPS电源等操作。在嵌入式软件中，增加了数据预处理功能，使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。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 ms，而同类产品的取样速度约在32 ms左右。

● 独特的外形设计

● 先进的硬件系统

● 较强的抗干扰能力

● 灵活的通讯功能

● 能多探头组网

● 能与其他气象设备配合使用

● 能提供多种报警手段

● 能适应各种恶劣的环境

b) LCD屏显通信箱CCW1002

主要用于与大气电场仪建立数据通信连接，并实时显示电场强度曲线及预警信号，系统自带3路I/O开关量输出及直流24V，或5V输 ，用户可自行扩展外接设备，如三色报警灯或其他字开关输入通道。

第四章 项目的具体建设内容

通过对现场混装车的前期调研分析,我们认为其传统防雷设施总体设计是比较安全可靠的,但不可排除依旧遭受雷击的风险，而其损失可能是我们很难承受的，如雷击造成的爆炸爆燃安全等事件。为了更好的防范和规避雷击可能造成的灾难，我们建议建立一套雷电预警系统，实时进行监控，实施主动防雷。当系统发出雷电预警时，提示现场工作人员及时采取相应的主动防范措施。

4.1 大气电场仪车外部分安装

根据现场混装车的实际情况，我们建议安装在车头和车厢的中间，通过手动升降装置来实现大气电场仪的升起和降落，为保证车子的安全行车，在车子行驶过程中，大气电场仪处于低位，整体高度不超过车厢高度,当车子抵达目的地之后，通过手动转轮升起装置，开启监控。

手动升降装置我们将选用铝镁合金材质，以确保使用寿命。

如行驶途中，也可把设备处于半升起状态，即保证探头部分露出车厢顶部，保证其探测的效率。

4.2电源、通信系统、LCD屏显通信箱的安装

大气电场仪设备通过4芯屏蔽电缆（2芯24V直流供电，2芯485通讯线）连接至屏显通信箱。通信箱使用交流电源（AC220V±10%，50±3Hz）供电，系统自带3路I/O开关量输出及直流24V，或5V输出，用户可自行扩展外接设备，如三色报警灯或其他。

4.3雷电预警系统建设

根据我们多年经验，一般的雷电预警系统中户外传感器大气电场仪探头建议选择安装于设备的顶部，其位置应露出顶棚1米以上；通信控制箱置于控制室内（车头）；安装调试结束后将实现电场强度曲线实时跟踪显示、雷电声光报警等功能。

第五章 项目实施单位概况和维护服务

5.1 项目实施单位概况

山西捷力通防雷科技有限公司专注于防雷减灾领域，提供优质可靠的产品与先进安全的解决方案，消除减少雷电及电磁影响。公司自2006年成立以来，求实图新，励精图治，强化专业技术，完善质量保证体系，取得有防雷工程专业设计资质、防雷工程专业施工资质，防雷检测甲级资质，并拥有多项专利证书，2016年7月公司7600平方米生产基地建设成功，为更好服务客户并先后成立郑州防雷分公司、山西防雷分公司、内蒙古防雷分公司、安徽防雷分办事处、甘肃防雷办事处、山东防雷子公司；有效提高服务响应时间。公司围绕：“品牌化、网络化、一体化、智能化”发展。以优质可靠的产品性能、先进可靠的防雷行业解决方案、快速响应时间服务客户，致力于打造可新来的雷电安全一体化综合服务型企业而努力。