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；
一、大气电场仪
大气电场仪 Prestorm 2.0 采用了差模测量技术（有2个电极，所采集的数据是 2 个电极的差模），相对于现在市场上采用共模测量的同类产品，避免了许多不必要的干扰信号，提供了更准确的测量结果。
1. 采用了倒置式结构，外形设计独特，避免了积水、积雪、灰尘、鸟粪等对测试电场产生的影响。
2. 采用了最新一代的数据采集器，取样速度是 4.5ms，而同类产品取样速度约在 32ms 左右。
3. 宽广的量程范围（+/-300KV/M）与有效监测区域（半径 15-20KM）能适合各种环境的监测，特别适合高海拔山峰类旅游风景区。众所周知地面大气电场仪的特性，其安装位置越高，等势线分布越尖锐，其静态周围电场值会明显增大，狭窄的量程范围在某些特殊环境往往不能完成预警职能，甚至职能采取牺牲灵敏度等方式等倍降低环境系数。
4. 能连续启动三级报警级别，一级黄色预警意味着周围有雷云的聚集，二级橙色预警意味着雷云即将来临，往往该时间在 5-20 分钟内，三级红色预警为高危雷电预警等级，本地区上方随时会发生雷电活动。
5. 精选的材质能抵御酸性污染，适合各种严苛的环境。
6. 使用寿命长，特别是转动部分，我公司给上海气象局、苏州气象局、杭州气象局等地首批设备至今依然正常运行，均已超 8 年以上。
7. 系统能够组网，对多个探测点返回的信号进行分析，操作者可以实时地对不同范围进行探测，并运用相应的计算机软件对收集到的数据进行分析，从而扩大预警范围及预警精度。
8. 可以与其他气象设备配合使用。例如多普勒雷达、闪电定位仪、TSS928 雷电传感器等等，可进行综合雷电预警分析，判断雷云移动轨迹，计算闪电离各探测点距离，分析闪电发生时电场曲线变化，从而实现短时临近精确预警。
9. 采用了先进的通讯接口，可以实现侦测探头的远程监控。
10. 本系统设计了短信平台服务，用户可根据需要添加维护值班人员的手机号码，实现预警时短信自动发送，更方便的服务于用户。
11. 中心软件建立了多产品的数据库系统，具有雷电预警事件记录、预警次数柱状图查询、大气电场数据存储与分析、闪电定位数据存储与分析、雷达强回波数据存储与过滤、历史数据实时回放与查询、GIS 地图实时显示、预警预报发布、区域边界线绘制、同站点历年数据差异性分析等功能。
大气电场仪 Prestorm 2.0 参数
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参数 |
侦测探头 |
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材料 |
铝合金，浇灌树脂 |
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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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安装结构 |
倒置式(电机内置) |
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保护指数（IP） |
53 |
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固定 |
50mm 圆支撑杆及支撑 |
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功耗（mA） |
110(不包括加热丝) |
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运行温度（℃） |
-25 到 65 |
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相对湿度 |
0-100% |
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有效保护半径（km） |
20 或根据现场特征 |
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测量范围（kv/m） |
-300 到+300（+/-代表电场极性） |
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相对误差 |
+/- 3% |
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分辨率（v/m） |
10 |
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信号接口 |
RS485 |
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平均无故障运行时间 |
MTBF>10000h, |
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平均修复时间 |
MTTR<0.5h |
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电机最高转速（rpm） |
3000 |
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供电电源（Vdc） |
24(12 至 48) |
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连接线 4 |
4 芯屏蔽电缆 |
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符合标准 |
安全认证标准，CEM（电磁兼容） |
二、数据传输、声光报警控制箱
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参数
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数据采集控制箱（太阳能）
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数据采集控制箱（有线市电）
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外观 |
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材料 |
A3 钢板或 304 不锈钢 |
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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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安装结构 |
户外型 |
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保护指数（IP） |
53 |
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固定 |
预埋件支撑 |
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通信控制器 |
支持 LAN/GPRS/CDMA |
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运行温度（℃） |
-25 到 65 |
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相对湿度 |
0-100% |
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太阳能板 |
100 瓦 |
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UPS 电源 |
480 小时后备电源 |
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供电电源（Vdc） |
24 |
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符合标准 |
安全认证标准 IS09001 |
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三、大气电场实时监测与雷电预警系统软件平台:
数据库建立了五大子系统，分为监测服务子系统、预警服务子系统、配置管理子系统、Web Service 服务子系统（B/S）、数据放与综合分析子系统（C/S）
监测服务子系统：
主要有大气电场监测、雷达数据集成、闪电定位数据集成、TSS928 数据集成、雷电流数据监测、数据上报、在线配置管理等；
预警服务子系统：
主要有网格化预警、等值线计算、短信预警、指令控制服务；
配置管理子系统：
主要有预警服务配置、用户管理配置、站点参数配置、重点区域管理、数据库维护；
b Web e Service 服务子系统（B/S）:
主要有用户登录管理、实时监测、历史回放、数据查询、数据分析、网格化预警显示、雷达图显示、闪电定位显示、雷电流监测、TSS928 数据监测；
数据回放与综合分析子系统（C/S） ：
电场曲线分析、雷暴过程分析、预警阀值分析、区域雷击概率分析；
本雷电预警方案的设计思路是在机场及周围设置三个雷电预警系统监测站点，并通过网络将监测数据实时传输到机场气象台的监控大厅内。利用雷电预警系统能够准确侦测雷暴的产生和发展全过程，并在雷击危险来临前（90-10 分钟 ）发出警告信号的功能，与现有的多普勒雷达数据以及雷电定位数据比照，达到准确评估机场及周边雷击风险，并提前实施相应的雷击防护安全预案，以提高避免雷击危险的目的。
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