雷電預(yù)警系統(tǒng) 獵雷者

 

 

    StormDetec 獵雷者II是阿古斯公司擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新一代全數(shù)字化雷電預(yù)警系統(tǒng)，屬于建立在場(chǎng)磨原理技術(shù)基礎(chǔ)上的大氣靜電場(chǎng)探測(cè)產(chǎn)品。其工作原理是通過對(duì)不斷被屏蔽及開放的探測(cè)電極帶電量的增益放大，轉(zhuǎn)換為數(shù)字電場(chǎng)值，從而實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)近地面大氣層靜電場(chǎng)的變化，并對(duì)可能造成當(dāng)?shù)乩讚粑ｋU(xiǎn)的大氣電場(chǎng)強(qiáng)度變化加以識(shí)別和預(yù)警。

    StormDetec 獵雷者II是法國(guó)杜爾－梅森公司旗下阿古斯光電科技公司擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新一代全數(shù)字化雷電預(yù)警系統(tǒng)，屬于建立在場(chǎng)磨原理技術(shù)基礎(chǔ)上的大氣（靜）電場(chǎng)探測(cè)產(chǎn)品。其工作原理是通過對(duì)不斷被屏蔽及開放的探測(cè)電極帶電量的增益放大，轉(zhuǎn)換為數(shù)字電場(chǎng)值，從而實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)近地面大氣（層靜）電場(chǎng)的變化，并對(duì)可能造成當(dāng)?shù)兀óa(chǎn)生）雷擊危險(xiǎn)的大氣電場(chǎng)強(qiáng)度變化加以識(shí)別和預(yù)警。

    1.有足夠的時(shí)間在雷暴來(lái)臨之前啟動(dòng)緊急防御預(yù)案，減輕危害程度：減少人員傷害危險(xiǎn)；以及經(jīng)濟(jì)損失。

    2.有一整套**可靠且經(jīng)濟(jì)的管理方案，并積極應(yīng)對(duì)災(zāi)害的發(fā)生。比如，及時(shí)撤離面臨危險(xiǎn)的人員，為災(zāi)害的發(fā)生作好準(zhǔn)備，使一系列的應(yīng)急措施進(jìn)入警戒狀態(tài)。

    作為專業(yè)的雷暴探測(cè)設(shè)備，StormDetec 獵雷者II在其一代產(chǎn)品的架構(gòu)上，結(jié)合豐富的市場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，面向人員，財(cái)產(chǎn)和環(huán)境的保護(hù)作了大量?jī)?yōu)化升級(jí)，是目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上技術(shù)***的產(chǎn)品！

    法國(guó)阿古斯光電控股有限公司（ARGOS OPTOELETRONICS HOLDING SARL）是歐洲**的防雷專家杜爾－梅森集團(tuán)的下屬成員。作為一個(gè)具有170年歷史的集團(tuán)公司下屬機(jī)構(gòu)，阿古斯光電主要專注于防雷及光電子技術(shù)方面的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)投資和控股管理，資助了許多獨(dú)立研發(fā)項(xiàng)目的進(jìn)行；并且借助于杜爾－梅森強(qiáng)大的技術(shù)和銷售平臺(tái)，迅速將研發(fā)成果產(chǎn)品化及市場(chǎng)化。
為更好地服務(wù)中國(guó)客戶，阿古斯光電于2007年建立了駐中國(guó)分支機(jī)構(gòu)，業(yè)務(wù)涉及防雷領(lǐng)域的產(chǎn)品研發(fā)、技術(shù)服務(wù)和產(chǎn)品銷售；同時(shí)開始與國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)及科研機(jī)構(gòu)，展開了廣泛合作！

    作為一種先進(jìn)和成熟的解決方案，StormDetec 獵雷者II雷電預(yù)警系統(tǒng)已經(jīng)為世界廣泛接受，倍受全球客戶重視，典型應(yīng)用行業(yè)包括：

    在氣象領(lǐng)域，對(duì)于雷暴的監(jiān)測(cè)手段，分為間接監(jiān)測(cè)和直接監(jiān)測(cè)兩種；間接監(jiān)測(cè)的方法包括了多普勒雷達(dá)、衛(wèi)星云圖等；而直接監(jiān)測(cè)手段則主要是大氣電場(chǎng)儀、電磁振蕩接收儀和雷電定位系統(tǒng)等。
    在上述系統(tǒng)中，大氣電場(chǎng)儀是**針對(duì)雷電發(fā)生的*根本因素－雷云電荷量（或稱為大氣電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)）進(jìn)行監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)；能夠通過對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度、極性變化的探測(cè)和分析，實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)本地雷云變化，并對(duì)可能造成雷擊危險(xiǎn)的大氣電場(chǎng)變化加以識(shí)別和預(yù)警。
   由于雷擊現(xiàn)象源于雷云內(nèi)部的大量電荷累積，因此大氣電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)變化代表了雷云電荷累積程度。多年來(lái)世界各地積累的氣象資料表明，雷閃的發(fā)生需要一定條件，并且具有規(guī)律性：

    以在平地距地面約1.5m處設(shè)立的監(jiān)測(cè)點(diǎn)為例，在一個(gè)無(wú)云天氣檢測(cè)到的平均場(chǎng)強(qiáng)約為250V/m，而當(dāng)場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)值達(dá)到2 KV/m以上時(shí)，通常意味著該地點(diǎn)上方雷云已經(jīng)產(chǎn)生；如果場(chǎng)強(qiáng)持續(xù)增大至4~5 kV/m，發(fā)生雷閃現(xiàn)象的可能性就將超過90%；雷閃發(fā)生時(shí)，場(chǎng)強(qiáng)會(huì)增大至14KV/m以上。一般情況下，雷閃由起始到發(fā)生至少需要約30分鐘。（獵雷者系統(tǒng)典型監(jiān)測(cè)記錄請(qǐng)參考下圖）

 

 

 

 

    基于上述原理， StormDetec 獵雷者II通過不斷將安裝地點(diǎn)的大氣電場(chǎng)監(jiān)測(cè)值，與預(yù)先設(shè)定的電場(chǎng)門限值相比較，就可以在**次雷擊產(chǎn)生前，探測(cè)到其發(fā)生的可能性，并且發(fā)出危險(xiǎn)信息。從而對(duì)人員和設(shè)備提供良好的保護(hù)，避免雷擊造成的損失。

門限值的設(shè)定

    基于氣象資料的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，StormDetec 獵雷者II系統(tǒng)使用三個(gè)危險(xiǎn)警報(bào)等級(jí)來(lái)界定雷擊的接近程度。為了獲得足夠的預(yù)警效果，**等級(jí)的報(bào)警信息主要提示操作人員注意，**等級(jí)將提供進(jìn)一步確定信息，而第三等級(jí)將激活自動(dòng)操作系統(tǒng)。當(dāng)場(chǎng)強(qiáng)降到門限場(chǎng)強(qiáng)水平以下時(shí)，警報(bào)將自動(dòng)解除。

    在以平原地區(qū)為參照的一般情況下，StormDetec 獵雷者II的警報(bào)等級(jí)門限的產(chǎn)品出廠預(yù)設(shè)值為：

    理論上，對(duì)空間電場(chǎng)的探測(cè)是不存在范圍限制的。但實(shí)際上，由于受到電場(chǎng)衰減變化的固有物理定律，以及一些其它環(huán)境客觀因素的影響，所有基于場(chǎng)磨原理的雷電預(yù)警設(shè)備只能在一定范圍內(nèi)起到預(yù)警作用。一般而言，獵雷者系統(tǒng)的有效預(yù)警范圍是在8~15 km的范圍。超出上述范圍的雷暴現(xiàn)象，由于電場(chǎng)衰減原因，將無(wú)法觸發(fā)預(yù)警警報(bào)。（詳請(qǐng)觀察下圖的記錄波形以及電場(chǎng)幅值）

    從實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)而言，任何一個(gè)單一的監(jiān)測(cè)手段均存在其不足之處；例如大氣電場(chǎng)儀就很容易因雷云受風(fēng)向影響而在*后時(shí)刻改變方向，或者其它氣象原因，使雷暴未能在發(fā)布了預(yù)警信息的安裝地點(diǎn)附近發(fā)生，而產(chǎn)生事實(shí)上的錯(cuò)誤警報(bào)。所以，通過多個(gè)系統(tǒng)（如多普勒雷達(dá)、雷電定位系統(tǒng)等）所提供的信息進(jìn)行交叉參照分析，綜合得出監(jiān)測(cè)結(jié)果才是*為可靠的方法。

四、技術(shù)優(yōu)勢(shì)

    與獵雷者一代產(chǎn)品相同，StormDetec獵雷者II同樣是全數(shù)字化的系統(tǒng)；升級(jí)后的獵雷者II與國(guó)內(nèi)市場(chǎng)同類產(chǎn)品比較，其技術(shù)優(yōu)勢(shì)包括：

    與傳統(tǒng)產(chǎn)品相比，獵雷者II的探頭采用了更高精度及動(dòng)態(tài)范圍的電子元件，能夠直接對(duì)安裝點(diǎn)上方雷云采樣，無(wú)需設(shè)置參考電場(chǎng)感應(yīng)面；5級(jí)自動(dòng)增益數(shù)字采樣電路設(shè)計(jì)，可以獨(dú)立進(jìn)行模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換和后處理，保證了數(shù)據(jù)的**性，監(jiān)測(cè)動(dòng)態(tài)范圍達(dá)到+/- 650kV/m，適宜于任何極端使用環(huán)境！

    由于舍棄了取樣參考面，使周邊環(huán)境電場(chǎng)對(duì)探測(cè)所造成的附加影響降至*低，保證了電場(chǎng)探測(cè)數(shù)據(jù)的有效性。同時(shí)，直接對(duì)雷云取樣也使探頭相對(duì)于安裝點(diǎn)地面的高度不敏感，在一定程度上降低了安裝地點(diǎn)條件要求，使不同站點(diǎn)數(shù)據(jù)的一致性較好，利于使用者選擇站點(diǎn)以及預(yù)警決策。

    基于場(chǎng)磨探測(cè)原理的電場(chǎng)儀產(chǎn)品，其負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)屏蔽葉片的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的穩(wěn)定性精度在很大程度上決定了系統(tǒng)的精度，因此對(duì)于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性有非常高的要求，這也是很多同類設(shè)備通常故障間隔較短的原因。

    獵雷者II由于探頭PLC內(nèi)置，其智能控制程序能夠?qū)﹄姍C(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行監(jiān)測(cè)，然后通過程序?qū)㈦妶?chǎng)采樣值與電機(jī)轉(zhuǎn)速關(guān)聯(lián)，并計(jì)算出輸出值。這樣一方面對(duì)于電機(jī)穩(wěn)定性以及維護(hù)成本得以降低；另一方面，數(shù)據(jù)的**性也得到保證。目前，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上采用該項(xiàng)技術(shù)的產(chǎn)品還**于獵雷者II。

    在雷電預(yù)警系統(tǒng)的組網(wǎng)應(yīng)用中，中央監(jiān)控室數(shù)據(jù)匯總功能是必不可少的環(huán)節(jié)。StormDetec獵雷者II特有的雙屏顯示功能使各級(jí)別決策者能夠方便且**地了解監(jiān)控區(qū)域的大氣電場(chǎng)分布，以及電場(chǎng)曲線變化，并針對(duì)國(guó)內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀作了許多傳輸性能優(yōu)化，是重要的預(yù)警決策輔助系統(tǒng)。

    StormDetec獵雷者II系統(tǒng)軟件具備了完善的網(wǎng)絡(luò)傳輸功能；數(shù)據(jù)的傳輸完全遵循TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。
    StormDetec獵雷者II的配套軟件，包括單站點(diǎn)版本以及多站點(diǎn)中央監(jiān)控軟件。單站點(diǎn)軟件可以作為多站點(diǎn)中央監(jiān)控軟件的一部分而加以使用；并且，除具備對(duì)站點(diǎn)數(shù)據(jù)處理主機(jī)進(jìn)行設(shè)定的功能外，還提供了電場(chǎng)探測(cè)數(shù)據(jù)和日記的存儲(chǔ)、查詢、輸出、打印以及網(wǎng)絡(luò)通訊功能，操作員還可以自行輸入非探測(cè)因素記錄（如當(dāng)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)事件等），作為附加參考資料加以保存。

多站點(diǎn)預(yù)警設(shè)備網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中央監(jiān)控
    WinSTORMDETEC Network中央監(jiān)控軟件是我們專門為多站點(diǎn)應(yīng)用客戶開發(fā)的中央監(jiān)控軟件，允許用戶通過一臺(tái)中央監(jiān)控PC機(jī)：

    對(duì)于需要對(duì)大范圍區(qū)域進(jìn)行雷暴監(jiān)控預(yù)警的行業(yè)用戶（如氣象、航空、石化等）來(lái)說(shuō)，該軟件可以提供更加直觀的界面，更清晰的輔助決策依據(jù)，同時(shí)，可以在一定程度上，節(jié)省用戶的設(shè)備以及人力投入成本。

    為使對(duì)雷云電場(chǎng)的探測(cè)盡量避免疊加干擾的影響，電場(chǎng)探頭應(yīng)被直接安裝于室外無(wú)阻擋的開闊地，取樣口朝上，外殼朝下。安裝時(shí)使探頭的視野立體角α盡量大（*小為90度），以保證天空和云層都在探測(cè)范圍內(nèi)。
    電場(chǎng)探頭應(yīng)被固定在一根長(zhǎng)1～2米的Φ50金屬管上。該金屬管可直接安裝在地面上，或沿著房屋屋頂安裝，或安裝在屋頂平臺(tái)上。（見圖4和4（a））。

 

 

 

    探頭必須良好接地，以便在其被雷電擊中的情況下能將雷電電流導(dǎo)向大地；以及中和一些電場(chǎng)疊加干擾。

    在探頭安裝于地面的情況下，必須確保在距探頭10米的范圍內(nèi)沒有人員，車輛，動(dòng)物通行。如果這個(gè)區(qū)域范圍由鐵絲網(wǎng)圈定，那么探頭的高度必須高于鐵絲網(wǎng)的高度。

    探頭不能被安裝在靠近煙囪的地方或發(fā)電機(jī)組的排氣出口處。因?yàn)?，煙霧中所帶的電荷會(huì)干擾探測(cè)，并且*終使探頭運(yùn)轉(zhuǎn)不靈活。

    在正常使用環(huán)境情況下，建議每年清洗一次屏蔽轉(zhuǎn)盤。如在空氣污染較嚴(yán)重，特別是存在強(qiáng)煙塵污染的情況下使用，有必要進(jìn)行更頻繁的清洗。

    在使用方法得當(dāng)?shù)那闆r下，建議每三年進(jìn)行一次返廠維護(hù)，以檢查更換已損壞的部件（如電機(jī)、蓄電池等）