車載雷電監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)

建設(shè)方案書(shū)

山西捷力通防雷科技有限公司

二〇一八年7月九日

目錄

第一章 項(xiàng)目概述 3

1.1 項(xiàng)目名稱 3

1.2 項(xiàng)目建設(shè)目標(biāo) 3

1.3 項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容 3

在車頭與車箱中間布設(shè)1部大氣電場(chǎng)儀，車體內(nèi)安裝LCD屏顯通訊箱，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，并實(shí)時(shí)顯示電場(chǎng)強(qiáng)度曲線與預(yù)警信號(hào)。 3

第二章 現(xiàn)狀與項(xiàng)目建設(shè)的必要性 4

2.1 項(xiàng)目建設(shè)的背景 4

2.2 基本現(xiàn)狀及建設(shè)的必要性 4

第三章 項(xiàng)目的技術(shù)方案 5

3.1 雷電預(yù)警系統(tǒng)概述 5

3.2 雷電預(yù)警系統(tǒng)的基本原理 6

主要用于與大氣電場(chǎng)儀建立數(shù)據(jù)通信連接，并實(shí)時(shí)顯示電場(chǎng)強(qiáng)度曲線及預(yù)警信號(hào)，系統(tǒng)自帶3路I/O開(kāi)關(guān)量輸出及直流24V，或5V輸 ，用戶可自行擴(kuò)展外接設(shè)備，如三色報(bào)警燈或其他字開(kāi)關(guān)輸入通道。 12

第四章 項(xiàng)目的具體建設(shè)內(nèi)容 13

4.1 大氣電場(chǎng)儀車外部分安裝 13

4.2電源、通信系統(tǒng)、LCD屏顯通信箱的安裝 14

4.3雷電預(yù)警系統(tǒng)建設(shè) 14

第五章 項(xiàng)目實(shí)施單位概況和維護(hù)服務(wù) 15

５.1 項(xiàng)目實(shí)施單位概況 15

５.2 系統(tǒng)日常維護(hù) 16

５.3 系統(tǒng)售后服務(wù) 16

第六章 項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)度 17

第七章 營(yíng)業(yè)執(zhí)照 18

專業(yè)從事雷電預(yù)警十多年 18

第八章 項(xiàng)目建設(shè)后預(yù)期效果 19

第一章 項(xiàng)目概述

1.1 項(xiàng)目名稱

“車載雷電監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)”項(xiàng)目

1.2 項(xiàng)目建設(shè)目標(biāo)

1) 通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車子所屬地區(qū)的大氣電場(chǎng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)雷電預(yù)警系統(tǒng)；

2) 通過(guò)車載LCD屏，駕駛員根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對(duì)行駛路徑進(jìn)行調(diào)整；

1.3 項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容

在車頭與車箱中間布設(shè)1部大氣電場(chǎng)儀，車體內(nèi)安裝LCD屏顯通訊箱，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，并實(shí)時(shí)顯示電場(chǎng)強(qiáng)度曲線與雷電預(yù)警信號(hào)。

第二章 現(xiàn)狀與項(xiàng)目建設(shè)的必要性

2.1 項(xiàng)目建設(shè)的背景

隨著全球氣候變化和電子移動(dòng)通訊廣泛應(yīng)用，雷電呈現(xiàn)頻繁而又增強(qiáng)的趨勢(shì)，而傳統(tǒng)的防雷設(shè)施由于受限于設(shè)計(jì)時(shí)的防護(hù)等級(jí)、避雷設(shè)施的老化或環(huán)境變化等原因，雷電災(zāi)害仍頻繁發(fā)生。如何更加科學(xué)的認(rèn)識(shí)雷電和最大可能的防范雷電災(zāi)害于未然，雷電預(yù)警系統(tǒng)無(wú)疑是一“錦上添花”的最佳選擇。基于大氣電場(chǎng)技術(shù)的雷電監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)通過(guò)大氣電場(chǎng)強(qiáng)度的連續(xù)監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)對(duì)雷電電場(chǎng)特征的識(shí)別判斷，為雷電的臨近提供有效的預(yù)警信息，不僅可以有效降低雷擊造成人員傷亡的風(fēng)險(xiǎn)，還可以最大限度的減少雷電造成的經(jīng)濟(jì)損失。

2.2 基本現(xiàn)狀及建設(shè)的必要性

雖然常規(guī)的天氣預(yù)報(bào)能對(duì)雷暴天氣進(jìn)行預(yù)報(bào)，但時(shí)效太長(zhǎng)，且正確率有限，無(wú)法解決雷電預(yù)警所需的超短時(shí)的時(shí)間分辨率要求高的問(wèn)題，亦不能解決雷電落點(diǎn)預(yù)報(bào)問(wèn)題，捷力通公司自主研發(fā)的大氣電場(chǎng)監(jiān)測(cè)與雷電預(yù)警系統(tǒng)則能很好的彌補(bǔ)這一缺口，其能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)廠區(qū)周圍半徑15KM以內(nèi)的空氣靜電場(chǎng)的變化，依據(jù)大氣物理規(guī)律及數(shù)學(xué)算法，在雷電來(lái)臨前5-20分鐘告知用戶，為用戶提供科學(xué)依據(jù)。

第三章 項(xiàng)目的技術(shù)方案

3.1 雷電預(yù)警系統(tǒng)概述

自然界每年都有幾百萬(wàn)次閃電。雷電災(zāi)害是“聯(lián)合國(guó)國(guó)際減災(zāi)十年”公布的最嚴(yán)重的十種自然災(zāi)害之一。最新統(tǒng)計(jì)資料表明，雷電造成的損失已經(jīng)上升到自然災(zāi)害的第三位。全球每年因雷擊造成人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失不計(jì)其數(shù)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年因雷擊以及雷擊負(fù)效應(yīng)造成的人員傷亡達(dá)3000～4000人，財(cái)產(chǎn)損失在50億元到100億元人民幣。

雷電災(zāi)害所涉及的范圍幾乎遍布各行各業(yè)。現(xiàn)代電子技術(shù)的高速發(fā)展，帶來(lái)的負(fù)效應(yīng)之一就是其抗雷擊浪涌能力的降低。以大規(guī)模集成電路為核心組件的測(cè)量、監(jiān)控、保護(hù)、通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等先進(jìn)電子設(shè)備廣泛運(yùn)用于電力、航空、國(guó)防、通信、廣電、金融、交通、石化、醫(yī)療以及其它現(xiàn)代生活的各個(gè)領(lǐng)域，以大型CMOS集成元件組成的這些電子設(shè)備普遍存在著對(duì)暫態(tài)過(guò)電壓、過(guò)電流耐受能力較弱的缺點(diǎn)，暫態(tài)過(guò)電壓不僅會(huì)造成電子設(shè)備產(chǎn)生誤操作，也會(huì)造成更大的直接經(jīng)濟(jì)損失和廣泛的社會(huì)影響。

雷電預(yù)警系統(tǒng)是目前公認(rèn)的能大幅降低雷擊傷亡與災(zāi)害最有效的措施之一，雷電預(yù)警系統(tǒng)能及時(shí)、準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)當(dāng)?shù)乩讚艋顒?dòng)情況，為企業(yè)的安全生產(chǎn)管理提供科學(xué)的依據(jù)；雷電預(yù)警系統(tǒng)的防雷作用，已經(jīng)被廣泛認(rèn)可，成為能大幅減少重大雷擊事故的科學(xué)措施。

什么是“雷電預(yù)警系統(tǒng)”？

基本定義：能在雷擊發(fā)生前的5~30分鐘左右發(fā)出警告訊號(hào)的設(shè)備。

IEC62793認(rèn)為，“雷電預(yù)警”主要有三個(gè)方面的作用：

? 提醒野外作業(yè)人員及時(shí)停止火暫停室外作業(yè)，進(jìn)入安全地帶避雷，防止雷擊傷害；

? 對(duì)某些可能造成重大危害的作業(yè)，雷擊前及時(shí)采取適當(dāng)措施，防止重大雷擊事故發(fā)生。比如：易燃易爆場(chǎng)所的室外作業(yè)，此時(shí)必須停止或暫停；

? 采取自動(dòng)分合閘系統(tǒng)使供電線路隔離雷電，對(duì)一些重要設(shè)備或不可中斷的有價(jià)值的服務(wù)提供保護(hù)。

3.2 雷電預(yù)警系統(tǒng)的基本原理

眾所周知，靜電場(chǎng)是由電荷建立的，雷暴的發(fā)生來(lái)源于雷雨云內(nèi)部的電荷累積；這意味著只要能夠準(zhǔn)確檢測(cè)空間靜電場(chǎng)的變化，就可以間接了解雷雨云電荷累積的情況。根據(jù)多年來(lái)世界各地所記錄的相關(guān)氣象資料表明，雷暴的發(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)立的檢測(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2KV/m以上時(shí)，通常意味著該地點(diǎn)上方雷雨云已經(jīng)產(chǎn)生；如果場(chǎng)強(qiáng)持續(xù)增大至4kV/m，發(fā)生雷暴現(xiàn)象的可能性就將超過(guò)90%；雷暴發(fā)生時(shí)，場(chǎng)強(qiáng)會(huì)增大至14KV/m以上。一般情況下，獨(dú)立雷雨云或雷雨云群的產(chǎn)生需要至少約20分鐘。基于上述原理設(shè)計(jì)的高性能雷暴預(yù)警系統(tǒng)，它能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)其所在位置的靜電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)變化，然后反映在輸出結(jié)果中并與預(yù)設(shè)的三個(gè)場(chǎng)強(qiáng)門(mén)限相比較，以確定警報(bào)等級(jí)。這樣，在第一次閃電前，就已經(jīng)探測(cè)到雷暴發(fā)生的可能性，并且迅速發(fā)出雷暴預(yù)警信息。由于雷雨云電場(chǎng)的自身建立存在客觀規(guī)律，實(shí)際上大氣電場(chǎng)檢測(cè)儀所檢測(cè)到的是一個(gè)較大范圍的場(chǎng)強(qiáng)變化，在通常情況下，系統(tǒng)的檢測(cè)半徑在10–20km范圍。

當(dāng)雷云形成或靠近的時(shí)候，對(duì)地靜電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度會(huì)呈現(xiàn)顯著變化特征。如圖所示：

山西捷力通防雷科技有限公司依此自主研發(fā)的雷電預(yù)警系統(tǒng)采用大氣電場(chǎng)偵測(cè)儀運(yùn)用測(cè)量環(huán)境靜電場(chǎng)的原理來(lái)對(duì)雷云進(jìn)行偵測(cè)分析。在任何時(shí)候，系統(tǒng)都可以根據(jù)對(duì)環(huán)境靜電場(chǎng)的變化來(lái)偵測(cè)15公里以內(nèi)靠近的雷雨云。當(dāng)靜電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度逐漸升高的時(shí)候，這就意味著在測(cè)量區(qū)域范圍很可能出現(xiàn)雷電。

Pre-storm 能夠探測(cè)到可能產(chǎn)生雷擊的雷云電場(chǎng)。大氣電場(chǎng)中的場(chǎng)強(qiáng)將會(huì)被一組相關(guān)數(shù)據(jù)修正，將探測(cè)頭所在地的具體情況對(duì)預(yù)測(cè)的影響計(jì)算在內(nèi)，然后反映在輸出結(jié)果中并與三個(gè)場(chǎng)強(qiáng)門(mén)限相比較，以確定警報(bào)等級(jí)。

一般我們用以下三個(gè)場(chǎng)強(qiáng)閥值來(lái)界定警報(bào)等級(jí)：

1級(jí)警報(bào):默認(rèn)的閥值為2kV/m,此時(shí)雷暴正在形成，對(duì)雷暴的初始活動(dòng)進(jìn)行報(bào)警；

2級(jí)警報(bào): 默認(rèn)的閥值為4kV/m,此時(shí)雷暴正逐漸逼近，對(duì)正在接近的雷暴或在本地生成的雷暴進(jìn)行報(bào)警，一般提前時(shí)效為5-20分鐘；

3級(jí)警報(bào): 默認(rèn)的閥值為6kV/m,雷暴即將發(fā)生，對(duì)即將在監(jiān)測(cè)地發(fā)生的雷擊進(jìn)行報(bào)警，此時(shí)雷電隨時(shí)發(fā)生；

該雷電預(yù)警系統(tǒng)已經(jīng)在全國(guó)氣象部門(mén)得到應(yīng)用證實(shí)，并在全國(guó)的企事業(yè)單位和５個(gè)軍區(qū)的得到了很好的應(yīng)用。

3.3 雷電預(yù)警系統(tǒng)的基本組成

雷電預(yù)警系統(tǒng)的基本組成如下圖:

a) 大氣電場(chǎng)儀 Pre-storm

Pre-Storm 是建立在差模測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)上的大氣探測(cè)產(chǎn)品，它的工作原理是對(duì)不斷被屏蔽及開(kāi)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)監(jiān)測(cè)大氣電場(chǎng)的變化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)半徑15-20 km區(qū)域可能產(chǎn)生的雷電進(jìn)行預(yù)測(cè)和報(bào)警。

Pre-Storm 利用先進(jìn)的微處理器數(shù)據(jù)系統(tǒng)，能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地測(cè)量記錄地面上的靜電場(chǎng)值與變化率,能連續(xù)啟動(dòng)三級(jí)雷電報(bào)警。

Pre-Storm 所測(cè)場(chǎng)強(qiáng)的數(shù)字和圖像顯示

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(qiáng)的耐腐蝕能力，能適應(yīng)各種惡劣的安裝環(huán)境。能提供聲、光報(bào)警，手機(jī)短信報(bào)警等功能。

Pre-Storm 可以在單機(jī)或聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)下使用，單機(jī)可以為單一場(chǎng)所提供雷電預(yù)警；多臺(tái)聯(lián)網(wǎng)使用可以組成雷電偵測(cè)網(wǎng)絡(luò)，使用者可以實(shí)時(shí)地對(duì)不同范圍進(jìn)行探測(cè)與觀察,通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件把按一定規(guī)律分布在各處的探頭收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總和計(jì)算、分析,掌握整個(gè)區(qū)域某一時(shí)段的帶電云層的變化資料，并可以此作出較為準(zhǔn)確的推測(cè)和預(yù)報(bào)。數(shù)據(jù)傳輸支持LAN、GPRS、CDMA2000、3/4G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) Internet網(wǎng)來(lái)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和切換市電與UPS電源等操作。在嵌入式軟件中，增加了數(shù)據(jù)預(yù)處理功能，使周邊的環(huán)境電場(chǎng)對(duì)探測(cè)所造成的影響降至最低限度，保證了所測(cè)數(shù)據(jù)的有效性，同時(shí)在某種程度上，降低了對(duì)安裝點(diǎn)的要求。采用了精度更高、更靈敏的電子元器件，保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)采用了最新一代的數(shù)據(jù)采集芯片，取樣速度是8 ms，而同類產(chǎn)品的取樣速度約在32 ms左右。

● 獨(dú)特的外形設(shè)計(jì)

● 先進(jìn)的硬件系統(tǒng)

● 較強(qiáng)的抗干擾能力

● 靈活的通訊功能

● 能多探頭組網(wǎng)

● 能與其他氣象設(shè)備配合使用

● 能提供多種報(bào)警手段

● 能適應(yīng)各種惡劣的環(huán)境

b) LCD屏顯通信箱CCW1002

主要用于與大氣電場(chǎng)儀建立數(shù)據(jù)通信連接，并實(shí)時(shí)顯示電場(chǎng)強(qiáng)度曲線及預(yù)警信號(hào)，系統(tǒng)自帶3路I/O開(kāi)關(guān)量輸出及直流24V，或5V輸 ，用戶可自行擴(kuò)展外接設(shè)備，如三色報(bào)警燈或其他字開(kāi)關(guān)輸入通道。

第四章 項(xiàng)目的具體建設(shè)內(nèi)容

通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)混裝車的前期調(diào)研分析,我們認(rèn)為其傳統(tǒng)防雷設(shè)施總體設(shè)計(jì)是比較安全可靠的,但不可排除依舊遭受雷擊的風(fēng)險(xiǎn)，而其損失可能是我們很難承受的，如雷擊造成的爆炸爆燃安全等事件。為了更好的防范和規(guī)避雷擊可能造成的災(zāi)難，我們建議建立一套雷電預(yù)警系統(tǒng)，實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)施主動(dòng)防雷。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)出雷電預(yù)警時(shí)，提示現(xiàn)場(chǎng)工作人員及時(shí)采取相應(yīng)的主動(dòng)防范措施。

4.1 大氣電場(chǎng)儀車外部分安裝

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)混裝車的實(shí)際情況，我們建議安裝在車頭和車廂的中間，通過(guò)手動(dòng)升降裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)大氣電場(chǎng)儀的升起和降落，為保證車子的安全行車，在車子行駛過(guò)程中，大氣電場(chǎng)儀處于低位，整體高度不超過(guò)車廂高度,當(dāng)車子抵達(dá)目的地之后，通過(guò)手動(dòng)轉(zhuǎn)輪升起裝置，開(kāi)啟監(jiān)控。

手動(dòng)升降裝置我們將選用鋁鎂合金材質(zhì)，以確保使用壽命。

如行駛途中，也可把設(shè)備處于半升起狀態(tài)，即保證探頭部分露出車廂頂部，保證其探測(cè)的效率。

4.2電源、通信系統(tǒng)、LCD屏顯通信箱的安裝

大氣電場(chǎng)儀設(shè)備通過(guò)4芯屏蔽電纜（2芯24V直流供電，2芯485通訊線）連接至屏顯通信箱。通信箱使用交流電源（AC220V±10%，50±3Hz）供電，系統(tǒng)自帶3路I/O開(kāi)關(guān)量輸出及直流24V，或5V輸出，用戶可自行擴(kuò)展外接設(shè)備，如三色報(bào)警燈或其他。

4.3雷電預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)

根據(jù)我們多年經(jīng)驗(yàn)，一般的雷電預(yù)警系統(tǒng)中戶外傳感器大氣電場(chǎng)儀探頭建議選擇安裝于設(shè)備的頂部，其位置應(yīng)露出頂棚1米以上；通信控制箱置于控制室內(nèi)（車頭）；安裝調(diào)試結(jié)束后將實(shí)現(xiàn)電場(chǎng)強(qiáng)度曲線實(shí)時(shí)跟蹤顯示、雷電聲光報(bào)警等功能。

第五章 項(xiàng)目實(shí)施單位概況和維護(hù)服務(wù)

5.1 項(xiàng)目實(shí)施單位概況

山西捷力通防雷科技有限公司專注于防雷減災(zāi)領(lǐng)域，提供優(yōu)質(zhì)可靠的產(chǎn)品與先進(jìn)安全的解決方案，消除減少雷電及電磁影響。公司自2006年成立以來(lái)，求實(shí)圖新，勵(lì)精圖治，強(qiáng)化專業(yè)技術(shù)，完善質(zhì)量保證體系，取得有防雷工程專業(yè)設(shè)計(jì)資質(zhì)、防雷工程專業(yè)施工資質(zhì)，防雷檢測(cè)甲級(jí)資質(zhì)，并擁有多項(xiàng)專利證書(shū)，2016年7月公司7600平方米生產(chǎn)基地建設(shè)成功，為更好服務(wù)客戶并先后成立鄭州防雷分公司、山西防雷分公司、內(nèi)蒙古防雷分公司、安徽防雷分辦事處、甘肅防雷辦事處、山東防雷子公司；有效提高服務(wù)響應(yīng)時(shí)間。公司圍繞：“品牌化、網(wǎng)絡(luò)化、一體化、智能化”發(fā)展。以優(yōu)質(zhì)可靠的產(chǎn)品性能、先進(jìn)可靠的防雷行業(yè)解決方案、快速響應(yīng)時(shí)間服務(wù)客戶，致力于打造可新來(lái)的雷電安全一體化綜合服務(wù)型企業(yè)而努力。