場磨式、電子式、固態(tài)式、閃電定位

目前常見的雷電預(yù)警系統(tǒng)有場磨式、電子式、固態(tài)式和基于閃電定位的雷電預(yù)警系統(tǒng)，本期將從這4種系統(tǒng)的原理、優(yōu)缺點(diǎn)及準(zhǔn)確性等方面進(jìn)行分析，看看哪種雷電預(yù)警報(bào)警準(zhǔn)確。

一、國家政策要求

2024年11月28日發(fā)布的GB 17681-2024《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源安全監(jiān)控技術(shù)規(guī)范》中，針對危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)經(jīng)營企業(yè)，如大型油氣儲存企業(yè)、地屬多雷區(qū)或強(qiáng)雷區(qū)的二級以上石油庫要求設(shè)置雷電預(yù)警系統(tǒng)。

注——6.6.1雷電預(yù)警系統(tǒng)

6.6.1.1：大型油氣儲存企業(yè)、地屬多雷區(qū)或強(qiáng)雷區(qū)的二級以上石油庫應(yīng)設(shè)置雷電預(yù)警系統(tǒng)。公安部在16個城市試點(diǎn)基礎(chǔ)上，在全國分兩批推廣機(jī)動車檢驗(yàn)標(biāo)志電子化，為機(jī)動車所有人。（注:大型油氣儲存企業(yè)是指單罐罐容不小于100000m'且總庫容不小于1000000m’的原油庫;單罐罐容不小于5000m'且總庫容不小于50000m'的成品油庫;單罐罐容不小于10000m*且總庫容不小于100000m”的液化天然氣接收站;單罐罐容不小于1000m'且總庫容不小于10000m’的液化石油氣儲存企業(yè)。）

6.6.1.2：雷電預(yù)警系統(tǒng)不能替代雷電保護(hù)裝置。

6.6.1.3：雷電預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)由雷電探測模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和應(yīng)用終端等組成。雷電預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)具備下列基本功能：實(shí)時(shí)監(jiān)測地面雷電特征參數(shù)；雷電臨近預(yù)警,包括雷電預(yù)警級別、雷電預(yù)警時(shí)間、預(yù)警區(qū)域、預(yù)警解除等信息；雷電歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、查詢。

6.6.1.4：雷電探測模塊應(yīng)自帶抗雷擊、過電壓保護(hù)措施。

6.6.1.5：雷電預(yù)警過程應(yīng)包含預(yù)警啟動、預(yù)警持續(xù)、預(yù)結(jié)束階段。

6.6.1.6：雷電預(yù)警提前時(shí)間不應(yīng)小于10min,平均有效報(bào)警率不應(yīng)低于80%。

二、各種雷電預(yù)警系統(tǒng)分析

1、場磨式雷電預(yù)警系統(tǒng)

場磨式雷電預(yù)警系統(tǒng)是基于大氣電場測量的原理設(shè)計(jì)的，它通過電機(jī)帶動轉(zhuǎn)子勻速旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對定子的屏蔽與非屏蔽切換產(chǎn)生感應(yīng)電荷來測量電場強(qiáng)度和方向。場磨式雷電預(yù)警系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測大氣電場強(qiáng)度，并通過融合雙算法技術(shù)實(shí)現(xiàn)高精度預(yù)警。

預(yù)警算法成熟，準(zhǔn)確性高，是唯一能探測到雷電從初始-成長-成熟-消散4個全生命周期的雷暴探測儀，其漏警率為零?？垢蓴_能力也強(qiáng)，即使在復(fù)雜環(huán)境中，也能穩(wěn)定運(yùn)行，可在雷電臨近前30分鐘發(fā)出預(yù)警。

由于場磨式雷電預(yù)警系統(tǒng)存在暴露式機(jī)械轉(zhuǎn)動部件，所以需要定期進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。

2、電子式雷電預(yù)警系統(tǒng)

電子式雷電預(yù)警系統(tǒng)也是基于靜電感應(yīng)原理，是通過測量電場變化率來判斷雷電活動，其核心部件為全電子芯片式組件。

響應(yīng)速度快，可靠性較高，平時(shí)不需要維護(hù)。但預(yù)警準(zhǔn)確性較低，僅依靠電場變化率進(jìn)行預(yù)警，容易受到外界干擾，存在零點(diǎn)漂移，且誤報(bào)率較高，預(yù)警有滯后，常常是在雷電發(fā)生后報(bào)警。

3、固態(tài)式雷電預(yù)警系統(tǒng)

固態(tài)式雷電預(yù)警系統(tǒng)采用固態(tài)電子元件，其內(nèi)部設(shè)有一次和二次電極和固態(tài)材料等，通過電極感應(yīng)大氣電場的變化實(shí)現(xiàn)雷電預(yù)警。

無機(jī)械運(yùn)動部件，因此具有較高的可靠性，使用壽命長，可用于多種復(fù)雜環(huán)境。但預(yù)警精度有限，目前關(guān)于固態(tài)式系統(tǒng)的具體預(yù)警精度數(shù)據(jù)較少，但整體精度可能不如場磨式，有效預(yù)警率低，也是在雷電發(fā)生后報(bào)警。

4、基于閃電定位的雷電預(yù)警系統(tǒng)

閃電定位系統(tǒng)是通過其大范圍的監(jiān)測來判斷雷云移動軌跡的，雷云放電會產(chǎn)生電磁輻射，定位云閃、地閃來提供高精度的雷電位置和強(qiáng)度信息，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)警。

使用高精度定位技術(shù)，能夠準(zhǔn)確判斷雷電發(fā)生的位置和強(qiáng)度，且覆蓋范圍廣，適用于大面積數(shù)千公里區(qū)域的雷電監(jiān)測。

但設(shè)備成本高，對于以點(diǎn)為單位的企業(yè)來說，其預(yù)警技術(shù)存在一定得隱患，即首雷無法預(yù)警，預(yù)警準(zhǔn)確性不能保障，特別是山區(qū)或海邊單位。另一方面，基于其探測及預(yù)警原理，其警報(bào)持續(xù)時(shí)間往往長于電場儀預(yù)警，影響企業(yè)生產(chǎn)效率。

綜合分析這幾款雷電預(yù)警系統(tǒng)，從預(yù)警精度和準(zhǔn)確率來看，場磨式雷電預(yù)警系統(tǒng)是較好的選擇。同時(shí)也可以將多種系統(tǒng)技術(shù)結(jié)合使用，如在場磨式雷電預(yù)警系統(tǒng)中融入多普勒雷達(dá)、閃電定位數(shù)據(jù)，可以達(dá)到更準(zhǔn)確的雷電預(yù)警效果，為人們的生命財(cái)產(chǎn)安全保駕護(hù)航。