專利名稱：一種保護(hù)范圍內(nèi)直接雷擊精確預(yù)警系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種重大自然災(zāi)害直接雷擊預(yù)警的技術(shù)，能夠?qū)ΡＷo(hù)區(qū)域范圍內(nèi)的正 向和側(cè)向直接雷擊危險(xiǎn)程度在感應(yīng)階段提供精確預(yù)警，在預(yù)警的同時(shí)，能消除保護(hù)范圍內(nèi) 的直接雷擊，具體的說(shuō)，是一種雷擊預(yù)警系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
直接雷電是一種突發(fā)性的自然災(zāi)害，這個(gè)災(zāi)害會(huì)造成人員傷亡，財(cái)產(chǎn)損失。提前預(yù) 知這種自然災(zāi)害的發(fā)生，我們就可以采取相應(yīng)的規(guī)避措施，減少和杜絕災(zāi)害事故的發(fā)生，區(qū) 域范圍內(nèi)直接雷擊精確預(yù)警和保護(hù)是減少雷擊災(zāi)害的有效手段。直接雷擊作為一種自然現(xiàn)象，在一個(gè)大的范圍我們沒(méi)有能力去全面保護(hù)，也沒(méi)有 必要去全面保護(hù)，對(duì)我們來(lái)說(shuō)，直接雷擊并不多是災(zāi)害，空曠處的雷電，會(huì)產(chǎn)生空氣負(fù)離子， 給我們的環(huán)境帶來(lái)清新，這是雷擊正面的一面，對(duì)一個(gè)大范圍中特定的小區(qū)域范圍，在這里 有特定的建筑、有電子信息系統(tǒng)、有活動(dòng)的人員，在這個(gè)范圍內(nèi)發(fā)生雷擊，就會(huì)給我們?cè)斐?損失，況且直接雷擊的發(fā)生在這個(gè)范圍內(nèi)又是一個(gè)有特定條件的小概率事件，為了防止這 種小概率事件的發(fā)生，如果讓電子系統(tǒng)停止工作，讓人員停止活動(dòng)，會(huì)造成不必要的保護(hù)損 失，因此，對(duì)這些具有直接雷擊保護(hù)要求的小區(qū)域范圍(包括有一定范圍的區(qū)域)最理想的 措施是我們能夠提前預(yù)知直接雷擊發(fā)生的時(shí)間，在這個(gè)時(shí)間段內(nèi)給以可靠保護(hù)，減少不必 要的盲目預(yù)防費(fèi)用。因此對(duì)一個(gè)區(qū)域范圍的直接雷擊進(jìn)行精確預(yù)警和保護(hù)的技術(shù)進(jìn)行研發(fā)具有十分 重要的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)我們市場(chǎng)前期調(diào)研，在現(xiàn)階段在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)推廣的幾種直接雷擊的預(yù)警技術(shù) 方法在時(shí)間提前量和采集的災(zāi)害有效信息的手段離區(qū)域范圍內(nèi)直接雷擊精確預(yù)警的技術(shù) 要求相距很遠(yuǎn)
常規(guī)的天氣預(yù)報(bào)，是用雷達(dá)探測(cè)雷雨云的方法，來(lái)判斷雷雨天氣的可能性，這種技術(shù)方 法的可用結(jié)果是對(duì)大范圍的雷雨天氣的一個(gè)概率預(yù)報(bào)，對(duì)區(qū)域范圍內(nèi)的直接雷擊精確預(yù)警 沒(méi)有參考價(jià)值，這個(gè)技術(shù)的代表應(yīng)用技術(shù)為多普勒雷達(dá)系統(tǒng)；
一種用探測(cè)雷擊地閃輻射電磁波的技術(shù)方法，這種方法得到的結(jié)果是某處發(fā)生直接雷 擊的測(cè)報(bào)，這種技術(shù)方法的可用結(jié)果是探測(cè)處的感應(yīng)雷擊的預(yù)報(bào)，對(duì)探測(cè)處的區(qū)域范圍內(nèi) 直接雷擊危險(xiǎn)程度精確預(yù)警沒(méi)有參考價(jià)值，這個(gè)技術(shù)的代表應(yīng)用技術(shù)為大地地閃監(jiān)測(cè)系 統(tǒng)；
一種用檢測(cè)富蘭克林避雷針?lè)烹婋娏鞯募夹g(shù)方法，這種方法的可用結(jié)果僅是對(duì)該處已 發(fā)生的直接雷擊進(jìn)行測(cè)報(bào)，對(duì)檢測(cè)處的直接雷擊沒(méi)有預(yù)警要求的時(shí)間提前量，這種技術(shù)方 法對(duì)區(qū)域范圍內(nèi)的直接雷擊預(yù)警沒(méi)有參考價(jià)值，這個(gè)技術(shù)的代表應(yīng)用技術(shù)實(shí)質(zhì)為富蘭克林 避雷針的直接雷電計(jì)數(shù)系統(tǒng)；
一些用場(chǎng)強(qiáng)儀的方式，探測(cè)保護(hù)范圍內(nèi)空間雷云電場(chǎng)的強(qiáng)度，用空間電場(chǎng)的強(qiáng)度來(lái)預(yù) 警區(qū)域范圍內(nèi)的直接雷擊的風(fēng)險(xiǎn)程度。就象物體的比重不能代替物體的重量，物體的重量還要取決于物體的體積，空間中某一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度表示該點(diǎn)和雷云電荷距離之間的相對(duì)強(qiáng) 度，在區(qū)域范圍內(nèi)，直接雷擊發(fā)生的可能，不是單取決于空間雷云電場(chǎng)的強(qiáng)度，還要取決于 保護(hù)范圍內(nèi)被擊對(duì)象感應(yīng)雷云電場(chǎng)的能力，這個(gè)能力指被擊對(duì)象感應(yīng)雷云電場(chǎng)電通量的能 力，一般的在區(qū)域范圍內(nèi)某一物體發(fā)生直接雷擊的二個(gè)基本條件感應(yīng)能力和高度，這個(gè)條 件的基本含義是
在一個(gè)區(qū)域范圍內(nèi)，某一物體的位置是最高的(和雷云的距離最近)，但對(duì)雷云電場(chǎng)的 感應(yīng)能力很小，泄放通道阻抗很大，如絕緣體，該物體不會(huì)發(fā)生直接雷擊，直接雷擊就可能 繞擊在較低處感應(yīng)能力較強(qiáng)的物體上，也就是我們通常所說(shuō)的繞擊事故的發(fā)生。在一個(gè)區(qū)域范圍內(nèi)，某一物體的位置是最高的，對(duì)雷云電場(chǎng)的感應(yīng)能力是較強(qiáng)的， 泄放通道阻抗是最小的，直接雷擊就會(huì)和該物體發(fā)生擊閃，在擊閃瞬間，周圍空間電場(chǎng)被擊 閃電弧短路，形成一電場(chǎng)減少的區(qū)域，從而保護(hù)區(qū)域內(nèi)的其他物體不會(huì)發(fā)生直接雷擊。而這些方法中用于探測(cè)空間雷云電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)儀探頭安裝的位置考慮到本身的安 全性并不是最高的位置，探頭感應(yīng)雷云電場(chǎng)的能力并不是最強(qiáng)的，這種采集到的一個(gè)區(qū)域 范圍內(nèi)的直接雷擊信息，并不能代表最危險(xiǎn)或是最安全的，由其預(yù)設(shè)的數(shù)值提供告警的時(shí) 間提前量是不準(zhǔn)的，因此其不能對(duì)區(qū)域范圍內(nèi)的直接雷擊進(jìn)行精確預(yù)警，這個(gè)技術(shù)的代表 應(yīng)用技術(shù)近視為大地電場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；
這些常用的預(yù)警技術(shù)都不能達(dá)到區(qū)域范圍內(nèi)直接雷擊精確預(yù)警和保護(hù)的技術(shù)要求，本 預(yù)警項(xiàng)目就是根據(jù)這些預(yù)警產(chǎn)品存在的不足作為發(fā)明依據(jù)的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題傳統(tǒng)的接閃體正對(duì)雷云電場(chǎng)的有效面積不夠，預(yù)警 效果差的問(wèn)題，提供了一種保護(hù)范圍內(nèi)直接雷擊精確預(yù)警系統(tǒng)，其接閃體具有一種最大的 正向和側(cè)向有效表面積的結(jié)構(gòu)、且預(yù)警精度高。本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種保護(hù)范圍內(nèi)直接雷擊精確預(yù)警系統(tǒng)，主要由接閃 體、電流互感器、控制發(fā)射組件、絕緣支架、耗雷體、能源提供系統(tǒng)、立柱和多個(gè)預(yù)警接收器； 所述接閃體、絕緣支架、耗雷體和立柱依次豎直固定連接，且立柱固定于地面上，所述的電 流互感器串接于接閃體和耗雷體之間，電流互感器的輸出端和控制發(fā)射組件的輸入端連 接，電流互感器和控制發(fā)射組件固定在絕緣支架上，能源提供系統(tǒng)連接于發(fā)射組件上，所述 的接閃體為金屬圓錐體。這種預(yù)警系統(tǒng)，在接閃體和電流互感器后串接大功率的耗雷體組件，從接閃體上 感應(yīng)的雷電勢(shì)能，以高電勢(shì)、小電流的方式消耗，這種消耗方式消除了預(yù)警系統(tǒng)上產(chǎn)生直接 雷擊的大電流的擊閃條件，由于這種預(yù)警系統(tǒng)安裝在保護(hù)預(yù)警系統(tǒng)的最高處，如果對(duì)需要 保護(hù)的整個(gè)區(qū)域范圍內(nèi)合理布置其它普通的感應(yīng)型消雷針，就可以消除保護(hù)范圍內(nèi)的直 接雷擊，起到理想的消雷保護(hù)作用。接閃體為金屬圓錐體，具有一種最大的正向和側(cè)向有效表面積的結(jié)構(gòu)，接閃體在 雷云垂直于表面的矢量場(chǎng)電通量的作用下，在表面產(chǎn)生最大的感應(yīng)電荷，這個(gè)感應(yīng)電荷在 表面產(chǎn)生垂直于表面的感應(yīng)場(chǎng)強(qiáng)，從而使接閃體具有最大的感應(yīng)場(chǎng)強(qiáng)，同時(shí)兼顧正向和側(cè) 向的有效表面積，從而使接閃體具有最大的感應(yīng)正向和側(cè)向雷云電通量的能力。作為優(yōu)選，所述能源提供系統(tǒng)為太陽(yáng)能直流供電系統(tǒng)，包括太陽(yáng)能供電板和與之連接的太陽(yáng)能供電電路，所述太陽(yáng)能直流供電系統(tǒng)安裝在支架上。作為優(yōu)選，所述控制發(fā)射組件包括預(yù)設(shè)值電路和依次連接的檢測(cè)電路、放大電路、 比較電路、發(fā)射電路；檢測(cè)電路的信號(hào)輸入端與電流互感器的輸出端連接，預(yù)設(shè)值電路的輸 出端與比較電路的一個(gè)輸入端連接。圓錐型接閃體安裝的位置在保護(hù)的區(qū)域范圍內(nèi)是最高的，其感應(yīng)的直接雷電危險(xiǎn) 信號(hào)在保護(hù)預(yù)警的區(qū)域范圍內(nèi)是最強(qiáng)的，以這個(gè)實(shí)時(shí)最強(qiáng)的信號(hào)作為直接雷擊危險(xiǎn)的預(yù)警 比較信號(hào)能夠具有預(yù)警的參考價(jià)值，這個(gè)在感應(yīng)階段產(chǎn)生的感應(yīng)能量，通過(guò)直接設(shè)置在接 閃體后的電流互感器感應(yīng)輸出相應(yīng)的感應(yīng)電壓，這個(gè)感應(yīng)電壓經(jīng)檢測(cè)電路處理和放大電路 放大后，再和預(yù)警信號(hào)發(fā)射組件的預(yù)警預(yù)設(shè)值比較，當(dāng)信號(hào)達(dá)到報(bào)警要求時(shí)，組件發(fā)出報(bào)警 初始無(wú)線信號(hào)，此信號(hào)被報(bào)警組件接收，系統(tǒng)根據(jù)環(huán)境報(bào)警方式要求報(bào)警，提醒人們?cè)谥苯?雷擊危險(xiǎn)時(shí)間內(nèi)，不要離開(kāi)保護(hù)的安全范圍。本發(fā)明取得的有益效果為
本發(fā)明接閃體具有側(cè)向和正向的有效表面積，在表面上產(chǎn)生最大的感應(yīng)電荷，這個(gè)感 應(yīng)電荷產(chǎn)生的感應(yīng)場(chǎng)強(qiáng)具有最大的引雷能力，且安裝位置是最高的，保證獲取的雷電危險(xiǎn) 信號(hào)在保護(hù)的區(qū)域范圍內(nèi)是最大的，實(shí)現(xiàn)精確報(bào)警需要的時(shí)間提前量的要求，利用串接大 功率耗雷體的做法，消除了保護(hù)范圍內(nèi)的直接雷擊，這種可靠保護(hù)前提下的區(qū)域范圍內(nèi)的 直接雷擊危險(xiǎn)程度預(yù)警，能在直接雷擊來(lái)臨時(shí)，提前通知人們，在直接雷擊危險(xiǎn)時(shí)間里，到 安全的區(qū)域范圍內(nèi)，或不要匆忙離開(kāi)保護(hù)的安全范圍內(nèi)，具有規(guī)避成本低，適應(yīng)范圍廣，系 統(tǒng)本身安全可靠，預(yù)警時(shí)間可靠性高的特點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖； 圖2為本發(fā)明信號(hào)傳遞原理框圖中1、接閃體，2、電流互感器，3、控制發(fā)射組件，4、絕緣支架，5、耗雷體，6、太陽(yáng)能直 流供電系統(tǒng)，7、立柱，8、預(yù)警接收器，9、地面。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體說(shuō)是對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。實(shí)施例一種保護(hù)范圍內(nèi)直接雷擊精確預(yù)警系統(tǒng)(參見(jiàn)附圖1、2)，主要由接閃體 1、電流互感器2、控制發(fā)射組件3、絕緣支架4、耗雷體5、能源提供系統(tǒng)、立柱7和多個(gè)預(yù)警 接收器8 ；所述接閃體1、絕緣支架4、耗雷體5和立柱7依次豎直固定連接，且立柱7固定 于地面9上，所述的電流互感器2串接于接閃體1和耗雷體5之間，電流互感器2的輸出端 和控制發(fā)射組件3的輸入端連接，電流互感器2和控制發(fā)射組件3固定在絕緣支架4上，能 源提供系統(tǒng)連接于發(fā)射組件上，所述的接閃體1為金屬圓錐體。其中能源提供系統(tǒng)為太陽(yáng)能直流供電系統(tǒng)6，包括太陽(yáng)能供電板和與之連接的太 陽(yáng)能供電電路，太陽(yáng)能直流供電系統(tǒng)6安裝在絕緣支架上。所述控制發(fā)射組件3包括預(yù)設(shè)值電路和依次連接的檢測(cè)電路、放大電路、比較電 路、發(fā)射電路；檢測(cè)電路的信號(hào)輸入端與電流互感器的輸出端連接，預(yù)設(shè)值電路的輸出端與 比較電路的一個(gè)輸入端連接。
參照?qǐng)D1，所述一種具有正向和側(cè)向感應(yīng)能力的預(yù)警系統(tǒng)接閃體1為園錐體，這個(gè) 接閃體1在保護(hù)的預(yù)警范圍內(nèi)安裝位置是最高的，其感應(yīng)同時(shí)兼顧側(cè)向(四側(cè))和正向的有 效表面積，雷云矢量場(chǎng)垂直于表面積的分量作用于接閃體1，使表面積內(nèi)的自由電子定向移 動(dòng)，在表面產(chǎn)生感應(yīng)電荷，被雷云電場(chǎng)作用在接閃體1下表面產(chǎn)生的異性電荷的電勢(shì)能，直 接作用于和接閃體1下表面相連的電流互感器2，在電流互感器2的感應(yīng)輸出端有感應(yīng)信號(hào) 輸出，此感應(yīng)信號(hào)被控制發(fā)射組件3信號(hào)放大，并和預(yù)設(shè)的報(bào)警數(shù)值對(duì)比，當(dāng)達(dá)到報(bào)警要求 值時(shí)，感應(yīng)信號(hào)經(jīng)控制發(fā)射組件3輸出無(wú)線的發(fā)射信號(hào)，預(yù)警信號(hào)接收組件8獨(dú)立安裝，預(yù) 警信號(hào)接收組件用無(wú)線方式接收控制發(fā)射組件3的無(wú)線指令信號(hào)，報(bào)警單元及時(shí)報(bào)警，提 醒保護(hù)范圍周圍的人員注意安全，到保護(hù)的安全范圍內(nèi)規(guī)避直接雷擊的危險(xiǎn)，和電流互感 器2另一端相連的耗雷體5和支撐安裝電流互感器2的絕緣支架4相接，耗雷體5采用高電 勢(shì)、小電流的方式消耗感應(yīng)雷電勢(shì)能，這種小電流的方式能消除保護(hù)范圍內(nèi)的直接雷擊可 能，太陽(yáng)能系統(tǒng)6安裝在耗雷體5上部的絕緣支架上，為控制發(fā)射組件3單獨(dú)提供電能，預(yù) 警系統(tǒng)支架和耗雷體5下部絕緣連接，本系統(tǒng)本身安全可靠，沒(méi)有直接雷擊的隱患，報(bào)警時(shí) 間提前量可提前為直接雷擊最危險(xiǎn)程度前幾分和幾十秒之間，這個(gè)預(yù)警時(shí)間是人們做出相 應(yīng)反映的最佳預(yù)警時(shí)間，由于不在預(yù)警系統(tǒng)上發(fā)生直接雷擊，不會(huì)對(duì)周圍的環(huán)境產(chǎn)生影響。本區(qū)域范圍內(nèi)直接雷擊危險(xiǎn)程度精確預(yù)警系統(tǒng)適合在學(xué)校、車站、廣場(chǎng)、停車場(chǎng)、 景區(qū)等人員集中流動(dòng)的場(chǎng)合推廣應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種保護(hù)范圍內(nèi)直接雷擊精確預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于其主要由接閃體、電流互感 器、控制發(fā)射組件、絕緣支架、耗雷體、能源提供系統(tǒng)、立柱和多個(gè)預(yù)警接收器組成；所述接 閃體、絕緣支架、耗雷體和立柱依次豎直固定連接，且立柱固定于地面上，所述的電流互感 器串接于接閃體和耗雷體之間，電流互感器的輸出端和控制發(fā)射組件的輸入端連接，電流 互感器和控制發(fā)射組件固定在絕緣支架上，能源提供系統(tǒng)連接于發(fā)射組件上，所述的接閃 體為金屬圓錐體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種保護(hù)范圍內(nèi)直接雷擊精確預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述 能源提供系統(tǒng)為太陽(yáng)能直流供電系統(tǒng)，包括太陽(yáng)能供電板和與之連接的太陽(yáng)能供電電路， 所述太陽(yáng)能直流供電系統(tǒng)安裝在支架上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種保護(hù)范圍內(nèi)直接雷擊精確預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述 控制發(fā)射組件包括預(yù)設(shè)值電路和依次連接的檢測(cè)電路、放大電路、比較電路、發(fā)射電路；檢 測(cè)電路的信號(hào)輸入端與電流互感器的輸出端連接，預(yù)設(shè)值電路的輸出端與比較電路的一個(gè) 輸入端連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種重大自然災(zāi)害直接雷擊預(yù)警的技術(shù)，本發(fā)明解決了傳統(tǒng)的接閃體正對(duì)雷云電場(chǎng)的有效面積不夠,預(yù)警效果差的問(wèn)題，本發(fā)明主要由接閃體、電流互感器、控制發(fā)射組件、絕緣支架、耗雷體、能源提供系統(tǒng)、立柱和多個(gè)預(yù)警接收器；所述接閃體、絕緣支架、耗雷體和立柱依次豎直固定連接，且立柱固定于地面上，所述的電流互感器串接于接閃體和耗雷體之間，電流互感器感應(yīng)的輸出端和控制發(fā)射組件的信號(hào)輸入端連接，電流互感器和控制發(fā)射組件固定在絕緣支架上，能源提供系統(tǒng)連接于發(fā)射組件上，所述的接閃體為金屬圓錐體。本發(fā)明適應(yīng)范圍廣，系統(tǒng)本身安全可靠，預(yù)警時(shí)間可靠性高。
文檔編號(hào)G01R19/165GK102095944SQ20101057790
公開(kāi)日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月8日
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