一、概述

      近年來(lái)，與氣候變暖有關(guān)的極端天氣或氣候事件在全球大多數地方越來(lái)越頻繁地發(fā)生，造成各種災害，給社會(huì )經(jīng)濟、生態(tài)環(huán)境以及人類(lèi)健康帶來(lái)諸多不利影響。在我國的大部分地區，每年3月以后，各種雷電天氣明顯增多，雷電事故頻繁發(fā)生，嚴重危及景區的工作人員和游客生命財產(chǎn)安全。

    由山西捷力通科技有限公司研發(fā)的“大氣電場(chǎng)監測與雷電預警系統Pre-Storm2.0”，可實(shí)時(shí)、安全、可靠地發(fā)布雷電災害預警信息。為景區有關(guān)部門(mén)做好防雷減災工作提供支持，為廣大人民群眾增強防雷意識，采取避險措施提供了有效的幫助，可有效保障游客生命及財產(chǎn)安全。

二、預雷者Pre-Storm大氣電場(chǎng)儀介紹

Pre-Storm大氣電場(chǎng)儀工作原理

眾所周知，雷電是由于雷雨云中的電荷達到一定的數量時(shí)，在云內不同部位之間與地面之間就形成了很強的電場(chǎng)，當電荷積聚到一定程度時(shí)，就會(huì )在云與云之間或云與地之間發(fā)生放電現象。即雷電的發(fā)生來(lái)源于雷云內部的電荷累積，這意味著(zhù)只要能夠準確檢測空間靜電場(chǎng)的變化，就可以間接了解雷云電荷累積的情況。

 根據多年來(lái)世界各地所記錄的相關(guān)氣象資料表明，雷電的發(fā)生需一定條件，并且具有規律性：以在平面距地面約1.5m處設立的監測點(diǎn)為例，當雷云靠近或形成時(shí)，地面的靜電場(chǎng)也會(huì )發(fā)生劇烈變化。在通常的標準情況下（平地、平原、沒(méi)有尖端放電），在一個(gè)晴好天氣的平均場(chǎng)強是150V/m，當場(chǎng)強檢測值達到2KV/m以上，通常意味著(zhù)該地點(diǎn)上方有雷云產(chǎn)生;而當雷閃產(chǎn)生時(shí)，場(chǎng)強將急劇增大，甚至會(huì )高達15KV/m以上。一般情況下，獨立雷云（對流雷云）或雷云群的產(chǎn)生需要大約20分鐘。我們認為，而當地面場(chǎng)強達到2KV/m以上時(shí)，該地點(diǎn)就會(huì )受到其上方的雷云的影響，雷雨云正在逐漸形成或正在靠近。

       在氣象領(lǐng)域，對于雷暴的檢測手段，分為間接檢測和直接檢測兩種；間接檢測的方法包括了多普勒氣象雷達、衛星云圖等；而直接檢測手段則主要是大氣電場(chǎng)儀、閃電定位儀等。

大氣電場(chǎng)儀是唯一針對雷電發(fā)生的最根本因素一雷云電荷量，即大氣電場(chǎng)進(jìn)行監測的系統；它能夠通過(guò)對電場(chǎng)強度、極性變化的探測和分析，實(shí)時(shí)的監測本地雷云變化，并對可能造成雷擊危險的大氣電場(chǎng)變化加以識別和預警。

Pre-Storm大氣電場(chǎng)監測與雷電預警系統采用國內最先進(jìn)的的最精確的大氣電場(chǎng)儀為傳感器，通過(guò)多年對大氣電場(chǎng)數據積累和分析，由各方專(zhuān)家們精心設計、深度開(kāi)發(fā)，構成的高智能、高準確率的大氣電場(chǎng)監測與雷電預警系統。

Pre-Storm的主要優(yōu)勢

     Pre-Storm是建立在差模測量技術(shù)基礎上的大氣探測產(chǎn)品，它的工作原理是對不斷被屏蔽及開(kāi)放的探測電極帶點(diǎn)涼的增益放大，轉換位數字電場(chǎng)值，從而實(shí)時(shí)監測大氣電場(chǎng)的變化，進(jìn)而實(shí)現對半徑15-20km左右區域可能產(chǎn)生的雷電進(jìn)行預測和報警。

 獨特的外形設計

         Pre-Storm的外形設計獨特能有效避免積水、積雪、灰塵、鳥(niǎo)糞等所對所測電場(chǎng)產(chǎn)生的影響，該外形已申請專(zhuān)利保護。

 先進(jìn)的硬件系統

     采用了精度更高、更靈敏的電子元器件，保證了數據的準確性。數據采集與處理系統采用了最新一代的數據采集芯片，取樣速度是8毫秒，而同類(lèi)產(chǎn)品的取樣速度約在32毫秒左右。

 較強的抗干擾能力

      在嵌入式軟件中，增加了數據預處理功能，是周邊的環(huán)境電場(chǎng)對探測所造成的影響降至最低限度，保證了所測數據的有效性，同時(shí)在某種程度上，降低了對安裝點(diǎn)的要求。

 靈活的通訊功能

   數據傳輸支持LAN、GPRS、CDMA2000、3G等網(wǎng)絡(luò )，并能提供雙模通訊功能。采用了先進(jìn)的通訊控制接口，進(jìn)而可以直接通過(guò)現有網(wǎng)絡(luò )來(lái)進(jìn)行遠程監控和切換市電與UPS電源等操作。

 能多探頭組網(wǎng)

   Pre-Storm可以在單機或聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)下使用，單機可以為單一場(chǎng)所提供雷電預警，即為單點(diǎn)雷電監測系統Local-Storm。

   Pre-Storm可以多臺聯(lián)網(wǎng)使用可以組成雷電偵測網(wǎng)絡(luò )，即為網(wǎng)絡(luò )雷電監測系統Net-Storm。用戶(hù)可以實(shí)時(shí)地對不同范圍進(jìn)行探測與觀(guān)察，通過(guò)計算機軟件把按一定規律分布在各處的探頭收集到的數據進(jìn)行匯總和計算、分析，掌握整個(gè)區域某一時(shí)段的帶電云層的變化資料，并可以做出較為準確的推測和預報。

 能與其他氣象設備配合使用

    Pre-Storm能與其他氣象設備配合使用來(lái)提高預警的準確率，如氣象雷達、閃電定位儀等。

 提供多種報警手段

    能提供聲、光報警，語(yǔ)音廣播報警，手機短信報警等功能。

 能適應各種惡劣的環(huán)境

Pre-Storm所采用的核心材料在海洋和化學(xué)工業(yè)環(huán)境中具有較強的耐腐蝕能力，能適應各種惡劣的安裝環(huán)境。

預警范圍

   理論上，對空間電場(chǎng)的探測是不存在范圍限制的。但實(shí)際上，鑒于電場(chǎng)衰減變化的固有物理定律，以及一些其它環(huán)境客觀(guān)因素的影響，所有基于場(chǎng)磨原理的雷電預警系統設備只能在一定范圍內起到預警作用。一般而言，Pre-Storm系統的有效預警范圍實(shí)在15~20km的范圍。雷暴現象，由于上述原因，將無(wú)法觸發(fā)有效的預警警報。我們也可以將多臺Pre-Storm按一定的規律聯(lián)網(wǎng)布局，組成雷電偵測網(wǎng)絡(luò )，利用計算機軟件把收集到的數據進(jìn)行匯總、統計、分析，從而對大范圍區域的雷電活動(dòng)做出較為準確的推測與預報，對于那些如氣象、電信、航空等行業(yè)的用戶(hù)來(lái)說(shuō)，以此來(lái)彌補單點(diǎn)預警系統的局限性。

    從實(shí)踐經(jīng)驗而言，任何一個(gè)單一的監均測手段存在氣不足之處；例如大氣電場(chǎng)儀就很容易因雷云受風(fēng)向影響在最后時(shí)刻改變方向，或者因其他原因，使雷暴未能在發(fā)布了預警信息的安裝地點(diǎn)附近發(fā)生，而產(chǎn)生事實(shí)上的誤報。所以，通過(guò)多個(gè)系統（如多普勒雷達、閃電定位系統等）所提供的信息進(jìn)行交叉參照分析，綜合得出監測結果才是較為可靠的辦法。

三、旅游風(fēng)景區雷電預警通用方案

       與傳統防雷系統不同，大氣電場(chǎng)監測與雷電預警系統是公認的最有效的防止戶(hù)外雷擊傷害人類(lèi)和減少設備損壞的措施。

3.1中小型旅游風(fēng)景區（方圓15公里以?xún)龋├纂婎A警方案

   方圓15公里以?xún)鹊闹行⌒吐糜物L(fēng)景區，包括各種游樂(lè )場(chǎng)、高爾夫球場(chǎng)、休閑中心等單個(gè)場(chǎng)所，區內人員集中，遭雷擊風(fēng)險較高。對中小型旅游風(fēng)景區我們推薦安裝使用單點(diǎn)雷電監測系統（Local-Storm）。 

Local-Storm的工作原理

   在景區范圍內安裝一套單點(diǎn)雷電監測系統（Local-Storm），將大氣電場(chǎng)儀偵測探頭安裝在樓頂或空曠地帶，預警主機可以選擇安裝機房?jì)?。又大氣電?chǎng)儀感應到雷電活動(dòng)信息后實(shí)時(shí)把數據傳送到計算機，經(jīng)過(guò)安裝在計算機上的專(zhuān)用軟件的分析和處理，可在雷電來(lái)臨之前自動(dòng)發(fā)出預警信號，也可由機房?jì)戎蛋嗳藛T再綜合相關(guān)管理規則把雷電預警信息通過(guò)廣播、聲光報警、短信報警或者其他途徑傳遞給景點(diǎn)內游客，提醒游客及時(shí)采取避雷措施。計算機能對所有數據進(jìn)行存儲，方便有關(guān)部門(mén)或人員作日后查詢(xún)、統計和分析之用。

Local-Storm的基本結構

      單點(diǎn)雷電監測系統Local-Storm的基本結構見(jiàn)圖3，它有大氣電場(chǎng)儀、控制箱、計算機、聲光報警系統、大氣電場(chǎng)監測與雷電預警軟件等組成。

大氣電場(chǎng)儀：實(shí)時(shí)采集本地方圓15公里左右大氣電場(chǎng)。

控制箱：連接大氣電場(chǎng)儀與計算機，控制聲光報警系統，為大氣電場(chǎng)儀和聲光報警系統供電。

計算機：信息處理、數據分析和儲存，實(shí)時(shí)監測電場(chǎng)強度。推薦使用2.5G以上主頻、2G以上內存，500G以上硬盤(pán)，操作系統使用XP或server2003系統的計算機。

聲光報警系統：分為聲音報警（人聲、蜂鳴器）和三色燈報警，聲音報警中蜂鳴器由控制箱直接輸出控制，人聲可為計算機軟件語(yǔ)音功能。三色燈報警是根據當前場(chǎng)強大小和預警等級做出的三個(gè)階段的雷電預警。

大氣電場(chǎng)監測與雷電預警軟件（Local-Storm Manager2.0）：所有信息的處理、分析、提示預警信息，歷史數據的分析和查詢(xún)。

3.2大型旅游風(fēng)景區（方圓15公里以上）雷電預警組網(wǎng)方案

對于那些方圓超過(guò)15公里或更大的大型旅游風(fēng)景區，比如黃山，張家界，我們建議使用網(wǎng)絡(luò )雷電監測系統（Net-Storm）。

在大型風(fēng)景區，可利用現有的公用網(wǎng)絡(luò )資源，只安裝一臺中心計算機服務(wù)器、在風(fēng)景區內安裝多臺大氣電場(chǎng)儀組成一個(gè)雷電偵測網(wǎng)絡(luò )，區域內的所有景點(diǎn)可以共享雷電預警信息，此舉不僅可以節約投資，而且還能大大提高雷電預警的準確率。

（1）、工作原理

在景區內按一定的間距安裝多臺Pre-Storm大氣電場(chǎng)儀，組成一個(gè)實(shí)時(shí)雷電偵測網(wǎng)絡(luò )，每個(gè)大氣電場(chǎng)儀采集本地電場(chǎng)強度，實(shí)時(shí)把數據傳送到中心計算機服務(wù)器，經(jīng)過(guò)安裝在服務(wù)器上的專(zhuān)用軟件的分析和處理，來(lái)發(fā)布預警信息，并對數據進(jìn)行了存儲，方便日后對所采集的數據進(jìn)行查詢(xún)、統計和分析。景區內所有景點(diǎn)的工作人員可通過(guò)網(wǎng)絡(luò )訪(fǎng)問(wèn)中心服務(wù)器以獲得實(shí)時(shí)雷電預警信息，并可以通過(guò)聲光報警，語(yǔ)音廣播報警，手機信息報警等手段及時(shí)通知游客避雷，以保護游客安全。

（2）、基本結構

網(wǎng)絡(luò )雷電監測系統Net-Storm基本結構見(jiàn)圖6，由多個(gè)單點(diǎn)雷電預警系統Local-Storm站點(diǎn)（計算機可選）、中心計算機服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò )設備、大氣電場(chǎng)監測與雷電預警軟件Net-Storm manager2.0等組成。

單點(diǎn)雷電監測系統：詳情見(jiàn)上文。

中心計算機服務(wù)器：收集區域內所有電場(chǎng)儀的數據、分析并處理，發(fā)布全區雷電預警信息。推薦使用服務(wù)器級計算機。

網(wǎng)絡(luò )設備：有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )或GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )。

大氣電場(chǎng)監測與雷電預警軟件Net-Storm manager2.0：區域內所有大氣電場(chǎng)儀所采集信息的處理、分析，提示預警信息，歷史數據的分析和查詢(xún)。

大型景區因其覆蓋面積廣，還可以將Net-Storm系統與其它氣象設備配合使用（如閃電定位儀，多普勒氣象雷達）來(lái)提高預警的準確率。

                                                                                    本文章來(lái)自于http://www.ysgfcj.com