预警防护一体化机动雷电防护与监测平台的制作方法

本实用新型涉及雷击防护与监测装置或方法技术领域，尤其涉及一种预警防护一体化机动雷电防护与监测平台。

背景技术：

雷电是自然界中发生频率很高的一种超长间隙放电现象，与人类户外活动密切相关。尤其是对于各种需要在户外作业的机动装备而言，其不可避免地要遭受雷暴、闪电等极端天气的考验。但对于这些户外大型的机动装备而言，因其工作环境常与避雷要求相矛盾，如这些机动装备的工作地点往往是空旷的地域，再加上装备上各类发射或接受天线的存在，使得这些机动装备很容易成为直击雷袭击的目标，进而导致人员伤亡、装备毁伤、控制失灵和通讯中断等事故的发生。而且，随着人类活动范围的不断拓展，野外装备面临的上述雷电威胁正在日益加重，已经严重威胁到人类在野外各种活动的正常运行。

针对直击雷的防护，目前最成熟、应用最广泛、也是最受公认的直击雷防护技术就是富兰克林实用新型的避雷针系统，它由接闪器、引下线和接地体三部分组成，其防护原理主要是通过高耸的避雷针来改变大气电场，使其附近局部电场大幅度提高，比它周围的其它物体更容易激发上行先导而接闪雷电，保证一定范围内的雷电下行先导总是向避雷针系统的接闪器放电，之后通过引下线和接地体将雷电流泄放入大地之中，250多年的不断改进和实际运行经验奠定了其在直击雷防护领域的主导地位。但是，这种传统的避雷针系统在应用于野外机动装备的伴随、机动式雷电防护时仍然存在一些局限性：一是传统避雷针系统用于伴随机动防护时难以实现快速接地。目前，传统的Franklin避雷针系统在应用于机动装备野外雷电防护时，常用的方法是架设地钉式避雷针系统，即在现场临时架设避雷针系统的接闪器并在土壤中铺设刚性的金属接地体，特别是埋设接地体的环节，花费的时间较长，尤其是在地质较硬、大地电阻率较高的山区接地完成时间往往需要半个小时甚至更长时间，难以实现快速防雷接地，更无法实现防护装置在机动状态下的防雷接地。二是避雷针系统需要架设的时机难以准确把握。对于野外机动装备而言，由于没有配套的雷电监测、预警设备，当其在野外工作时，对于何时雷电可能会发生难以做出预判，相应的何时应该架设好避雷针系统也就难以准确把握。为了实现对装备的直击雷防护，目前采用的方法是提前、提早架设，这种方式对于一些固定或长期设施而言尚可实现，但是对于频繁转移的机动装备或者临时、紧急停靠的机动装备而言，这种提早架设的方式就明显捉襟见肘了。

值得一提的是，在军事领域，随着部队军事训练和演习不断向实战化贴近，要求训练、演习、作战具有全天候能力，这就对信息化装备、大型武器装备野外作训条件下的实时、实地雷电防护问题提出更高的要求，目前采用的现场临时架设地钉式避雷针系统的直击雷防护方法已难以满足实际需求。在这种情况下，研究野外条件下的机动式快速防雷方法或平台就具有非常重要的现实意义，对解决部队实战过程中因雷电天气原因造成的装备受损或战机贻误等问题具有重要的技术支撑作用。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种预警防护一体化机动雷电防护与监测平台，所述平台以机动车辆为载体，集雷电预警、直击雷防护、雷击存储记录、快速机动等多功能为一体，用于解决野外机动装备可能面临的直击雷威胁问题，适用于野外机动装备或转移较为频繁装备的伴随式直击雷防护。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种预警防护一体化机动雷电防护与监测平台，其特征在于：包括车辆主体、屏蔽方舱车厢、大气电场仪、雷电预警与控制系统、可升降式接闪器、引下线、快速柔性接地系统以及雷击数据记录设备，所述屏蔽方舱车厢固定在所述车辆主体上，所述大气电场仪位于所述屏蔽方舱车厢的外侧，用于监测大气电场的变化情况，所述大气电场仪与所述雷电预警与控制系统的信号输入端连接，所述雷电预警与控制系统的控制信号输出端分别与可升降式接闪器的升降驱动电机的控制信号输入端以及快速柔性接地系统的柔性接地实施装置和柔性接地装置的控制信号输入端连接，所述升降驱动电机位于所述屏蔽方舱车厢内，可升降式接闪器位于所述屏蔽方舱车厢外，升降驱动电机用于驱动所述可升降式接闪器上升或下降；所述可升降式接闪器上设有雷电流探头，所述雷电流探头通过屏蔽电缆与所述屏蔽方舱车厢内的雷击数据记录设备电连接，所述可升降接闪器通过引下线与屏蔽方舱车厢外快速柔性接地系统的柔性接地装置连接。

进一步的技术方案在于：所述可升降式接闪器包括升降驱动电机、升降杆和位于升降杆顶端的接闪器，所述升降驱动电机用于驱动所述升降杆上升或下降。

进一步的技术方案在于：所述可升降式接闪器还包括固定用绝缘风绳，所述绝缘风绳的一端与所述升降杆固定连接，另一端为自由端。

进一步的技术方案在于：所述屏蔽方舱车厢的后侧设有屏蔽门和登车梯。

进一步的技术方案在于：所述柔性接地实施装置包括水箱、电磁阀和喷头组，所述水箱、电磁阀位于所述屏蔽方舱车厢内，所述喷头组位于所述屏蔽方舱车厢外，所述水箱内设有导电流体，所述水箱的底部设置有与其连通的出水管，所述电磁阀设置于所述出水管上，且喷头组设置于所述出水管的末端，电磁阀的控制端与雷电预警与控制系统的控制信号输出端连接。

进一步的技术方案在于：所述柔性接地装置包括柔性吸水导电布和接地驱动电机，所述柔性吸水导电布位于所述屏蔽方舱车厢外，所述接地驱动电机位于所述屏蔽方舱车厢内，在所述平台使用时，所述柔性吸水导电布展开设置，且其一端铺设在地面上，与地面大面积接触，所述喷头组的开口朝向所述柔性吸水导电布展开在地面上的部分，所述接地驱动电机的控制端与雷电预警与控制系统的控制信号输出端连接，用于驱动柔性吸水板导电布的展开或收起。

进一步的技术方案在于：所述雷电流探头使用Rogowski线圈。

进一步的技术方案在于：所述雷电预警与控制系统、雷击数据记录设备、柔性接地实施装置和升降驱动电机与屏蔽方舱车厢外的相应部件的互联线缆上，均设有浪涌保护器。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：所述平台形成直击雷防护能力的时间短，且不存在传统地钉式避雷针系统接地装置撤收难的问题。在紧急防雷需求情况下，所述平台的架设无需驻车，可实现机动状态下的伴随式防护。综上，所述平台以机动车辆为载体，集雷电预警、直击雷防护、雷击存储记录、快速机动等多功能为一体，用于解决野外机动装备可能面临的直击雷威胁问题，适用于野外机动装备或转移较为频繁装备的伴随式直击雷防护。

附图说明

图1是本实用新型实施例所述平台的升降杆收起时的侧视图；

图2是本实用新型实施例所述平台的升降杆展开时的侧视图；

图3是本实用新型实施例所述平台的俯视图；

图4是本实用新型实施例所述平台的后视图；

图5是本实用新型实施例所述平台中快速柔性接地系统的结构示意图；

其中：1、车辆主体2、屏蔽方舱车厢3、大气电场仪4、雷电预警与控制系统5、引下线6、雷击数据记录设备7、升降驱动电机8、柔性接地实施装置81、水箱82、电磁阀83、喷头组9、雷电流探头10、登车梯11、柔性接地装置111、柔性吸水导电布112、接地驱动电机12、升降杆13、接闪器14、绝缘风绳15、屏蔽门16、导电流体17、大地。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1～4所示，本实用新型实施例公开了一种预警防护一体化机动雷电防护与监测平台，主要包括车辆主体1、屏蔽方舱车厢2、大气电场仪3、雷电预警与控制系统4、可升降式接闪器、引下线5、快速柔性接地系统以及雷击数据记录设备6。其中，车辆主体作为整个机动式雷电防护装置的载体，用于放置、安装屏蔽方舱车厢和可升降式接闪器，并实现对整个雷电防护平台的机动运输。屏蔽方舱车厢置于车辆主体之上，内部用于放置、安装雷电预警与控制系统、柔性接地实施装置和雷击数据记录设备，并对雷电电磁脉冲起到一定的屏蔽防护作用；优选的，屏蔽方舱车厢后侧可设屏蔽门和登车梯，便于人员进出和设备安装以及人员登高。

所述大气电场仪3位于所述屏蔽方舱车厢2的外侧，用于监测大气电场的变化情况，所述大气电场仪3与所述雷电预警与控制系统4的信号输入端连接，雷电预警与控制系统4内设置监测、预警、控制软件，具有大气电场实时监测、雷电预警和架设控制信号输出等功能。所述雷电预警与控制系统4的控制信号输出端分别与可升降式接闪器的升降驱动电机7的控制信号输入端以及快速柔性接地系统的柔性接地实施装置8、柔性接地装置11的控制信号输入端连接，所述升降驱动电机7位于所述屏蔽方舱车厢2内，可升降式接闪器位于所述屏蔽方舱车厢2外，升降驱动电机7用于驱动所述可升降式接闪器上升或下降。雷电预警与控制系统4根据大气电场监测结果设置相应的阈值来实现；架设控制信号输出主要是根据雷电预警的情况实时输出雷电防护平台的架设和撤收信号，用以控制可升降式接闪器的展开和快速柔性接地系统的接地实施。

所述可升降式接闪器上设有雷电流探头9，所述雷电流探头9通过导线与所述屏蔽方舱车厢2内的雷击数据记录设备6电连接，所述可升降接闪器通过引下线5与屏蔽方舱车厢2外快速柔性接地系统的柔性接地实施装置8和柔性接地装置11连接，进一步的，引下线5可置于屏蔽方舱车厢的外部，并沿底盘底部走线。雷击数据记录设备6用于实现对雷电防护平台接闪雷电的监测和记录。其中，雷电流探头安装套在升降杆或引下线上，通过屏蔽电缆与雷电数据记录设备相连。

进一步的如图1～2所示，所述可升降式接闪器包括升降驱动电机7、升降杆12和位于升降杆12顶端的接闪器13。所述升降驱动电机7用于驱动所述升降杆12上升或下降。升降杆固定于屏蔽方舱车厢2的外侧，可电动或手动升降。避雷针系统的接闪器（与引下线相连）安装于升降杆的顶部，并且在升降杆收起状态时可拆卸或放倒，以便于车辆的快速机动。在升降杆展开的状态下，为保证升降杆及接闪器的稳定性，可在升降杆上加装绝缘风绳14，绝缘风绳14一端固定在升降杆上，另一端分别固定在车头和屏蔽方舱车厢的顶部两端；另外，为给驱动电机、监测控制系统等用电设备提供电力支持，还可在车头和方舱之间安装车载发电机组。

快速柔性接地系统位于平台尾部，主要由屏蔽方舱车厢内部的柔性接地实施装置和屏蔽方舱车厢外部的柔性接地装置两部分构成，且柔性接地实施装置和柔性接地装置通过引下线与升降杆上的接闪器相连。此处，对于快速柔性接地系统的要求为：接地完成和撤收时间短（数分钟以内）、紧急防雷需求情况下无需驻车。比如，可以基于“大电阻并联呈现小电阻”的原理，选取配制一种电导率高、环境污染小的导电流体，采用基于导电流体和柔性吸水材料相结合的多点喷洒柔性防雷接地方案，即需要接地时，将导电流体喷洒在一种柔性的吸水材料上，柔性的吸水材料则铺设在地面上，导电流体和柔性吸水材料共同作用实现防雷接地，如图5所示；当不需接地时，停止导电流体喷洒，撤收柔性吸水材料。

如图5所示，所述柔性接地实施装置8包括水箱81、电磁阀82和喷头组83。所述水箱81、电磁阀82位于所述屏蔽方舱车厢2内，所述喷头组83位于所述屏蔽方舱车厢2外，所述水箱81内设有导电流体，所述水箱81的底部设置有与其连通的出水管，所述电磁阀82设置于所述出水管上，且喷头组83设置于所述出水管的末端，电磁阀82的控制端与雷电预警与控制系统4的控制信号输出端连接，所述喷头组83与所述引下线5连接。所述柔性接地装置11包括柔性吸水导电布111和接地驱动电机112，所述柔性吸水导电布111位于所述屏蔽方舱车厢2外，并与所述引下线5连接，所述接地驱动电机112位于所述屏蔽方舱车厢2内，在所述平台使用时，所述柔性吸水导电布展开设置，且其一端铺设在地面上，与地面大面积接触，所述喷头组83的开口朝向所述柔性吸水导电布展开在地面上的部分，所述接地驱动电机112的控制端与雷电预警与控制系统4的控制信号输出端连接，用于驱动柔性吸水板导电布111的展开或收起。

此外，为了实现对接闪瞬间雷电电磁脉冲的防护，所述雷电预警与控制系统4、雷击数据记录设备6、柔性接地实施装置8和升降驱动电机7与屏蔽方舱车厢2外的相应部件的互联线缆上，均设有浪涌保护器。

使用上述预警防护一体化机动雷电防护与监测平台进行雷电监测的方法，包括如下步骤：

1）雷电预警与控制系统4通过屏蔽方舱车厢2外的大气电场仪3实时监测并记录大气电场的变化情况；

2）当大气电场的场值超过设定的阈值时，雷电预警与控制系统4发出警示信号，并向升降驱动电机7、柔性接地实施装置8和柔性接地装置11输出控制信号，完成接闪器13、柔性接地装置11的自动架设和柔性接地实施装置8的自动喷洒，以及绝缘风绳14的固定；

3）保持柔性接地实施装置8喷洒、接闪器13和柔性接地装置11架设状态一段时间，监测此时的大气电场，若大气电场的幅值仍超出设定的阈值，继续保持该状态；若大气电场的幅值已低于设定的阈值，则执行第5）步；

4）当接闪器13接闪时，安装于升降杆上的雷电流探头9自动感应测量到相应的雷电流数据，并传输、记录、存储于雷击数据记录设备内；

5）反向启动升降驱动电机7和接地驱动电机112，撤收升降杆和接闪器以及柔性接地装置11，同时关闭电磁阀82，或人工干预使接闪器和接地装置退出架设状态。

所述平台形成直击雷防护能力的时间短，且不存在传统地钉式避雷针系统接地装置撤收难的问题。在紧急防雷需求情况下，所述平台的架设无需驻车，可实现机动状态下的伴随式防护。综上，所述平台以机动车辆为载体，集雷电预警、直击雷防护、雷击存储记录、快速机动等多功能为一体，用于解决野外机动装备可能面临的直击雷威胁问题，适用于野外机动装备或转移较为频繁装备的伴随式直击雷防护。