专利名称：保护范围内直接雷击精确预警系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种重大自然灾害直接雷击预警的技术，能够对保护区域范围内 的正向和侧向直接雷击危险程度在感应阶段提供精确预警，在预警的同时，能消除保护范 围内的直接雷击，具体的说，是一种雷击预警系统。
背景技术：
直接雷电是一种突发性的自然灾害，这个灾害会造成人员伤亡，财产损失。提前预 知这种自然灾害的发生，我们就可以采取相应的规避措施，减少和杜绝灾害事故的发生，区 域范围内直接雷击精确预警和保护是减少雷击灾害的有效手段。直接雷击作为一种自然现象，在一个大的范围我们没有能力去全面保护，也没有 必要去全面保护，对我们来说，直接雷击并不多是灾害，空旷处的雷电，会产生空气负离子， 给我们的环境带来清新，这是雷击正面的一面，对一个大范围中特定的小区域范围，在这里 有特定的建筑、有电子信息系统、有活动的人员，在这个范围内发生雷击，就会给我们造成 损失，况且直接雷击的发生在这个范围内又是一个有特定条件的小概率事件，为了防止这 种小概率事件的发生，如果让电子系统停止工作，让人员停止活动，会造成不必要的保护损 失，因此，对这些具有直接雷击保护要求的小区域范围(包括有一定范围的区域)最理想的 措施是我们能够提前预知直接雷击发生的时间，在这个时间段内给以可靠保护，减少不必 要的盲目预防费用。因此对一个区域范围的直接雷击进行精确预警和保护的技术进行研发具有十分 重要的社会意义和经济效益。根据我们市场前期调研，在现阶段在国内外市场推广的几种直接雷击的预警技术 方法在时间提前量和采集的灾害有效信息的手段离区域范围内直接雷击精确预警的技术 要求相距很远常规的天气预报，是用雷达探测雷雨云的方法，来判断雷雨天气的可能性，这种技 术方法的可用结果是对大范围的雷雨天气的一个概率预报，对区域范围内的直接雷击精确 预警没有参考价值，这个技术的代表应用技术为多普勒雷达系统；—种用探测雷击地闪辐射电磁波的技术方法，这种方法得到的结果是某处发生直 接雷击的测报，这种技术方法的可用结果是探测处的感应雷击的预报，对探测处的区域范 围内直接雷击危险程度精确预警没有参考价值，这个技术的代表应用技术为大地地闪监 测系统；一种用检测富兰克林避雷针放电电流的技术方法，这种方法的可用结果仅是对该 处已发生的直接雷击进行测报，对检测处的直接雷击没有预警要求的时间提前量，这种技 术方法对区域范围内的直接雷击预警没有参考价值，这个技术的代表应用技术实质为富兰 克林避雷针的直接雷电计数系统；一些用场强仪的方式，探测保护范围内空间雷云电场的强度，用空间电场的强度 来预警区域范围内的直接雷击的风险程度。就像物体的比重不能代替物体的重量，物体的重量还要取决于物体的体积，空间中某一点的电场强度表示该点和雷云电荷距离之间的相 对强度，在区域范围内，直接雷击发生的可能，不是单取决于空间雷云电场的强度，还要取 决于保护范围内被击对象感应雷云电场的能力，这个能力指被击对象感应雷云电场电通量 的能力，一般的在区域范围内某一物体发生直接雷击的二个基本条件感应能力和高度，这 个条件的基本含义是在一个区域范围内，某一物体的位置是最高的(和雷云的距离最近)，但对雷云电 场的感应能力很小，泄放通道阻抗很大，如绝缘体，该物体不会发生直接雷击，直接雷击就 可能绕击在较低处感应能力较强的物体上，也就是我们通常所说的绕击事故的发生。在一个区域范围内，某一物体的位置是最高的，对雷云电场的感应能力是较强的， 泄放通道阻抗是最小的，直接雷击就会和该物体发生击闪，在击闪瞬间，周围空间电场被击 闪电弧短路，形成一电场减少的区域，从而保护区域内的其他物体不会发生直接雷击。而这些方法中用于探测空间雷云电场的场强仪探头安装的位置考虑到本身的安 全性并不是最高的位置，探头感应雷云电场的能力并不是最强的，这种采集到的一个区域 范围内的直接雷击信息，并不能代表最危险或是最安全的，由其预设的数值提供告警的时 间提前量是不准的，因此其不能对区域范围内的直接雷击进行精确预警，这个技术的代表 应用技术近视为大地电场监测系统；这些常用的预警技术都不能达到区域范围内直接雷击精确预警和保护的技术要 求，本预警项目就是根据这些预警产品存在的不足作为发明依据的。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题传统的接闪体正对雷云电场的有效面积不够， 预警效果差的问题，提供了一种保护范围内直接雷击精确预警系统，其接闪体具有一种最 大的正向和侧向有效表面积的结构、且预警精度高。本实用新型采用的技术方案为一种保护范围内直接雷击精确预警系统，其主要 由接闪体、电流互感器、控制发射组件、绝缘支架、耗雷体、能源提供系统、立柱和多个预警 接收器组成；所述接闪体、绝缘支架、耗雷体和立柱依次竖直固定连接，且立柱固定于地面 上，所述的电流互感器串接于接闪体和耗雷体之间，电流互感器的输出端和控制发射组件 的输入端连接，电流互感器和控制发射组件固定在绝缘支架上，能源提供系统连接于发射 组件上，所述的接闪体为金属圆锥体。这种预警系统，在接闪体和电流互感器后串接大功率的耗雷体组件，从接闪体上 感应的雷电势能，以高电势、小电流的方式消耗，这种消耗方式消除了预警系统上产生直接 雷击的大电流的击闪条件，由于这种预警系统安装在保护预警系统的最高处，如果对需要 保护的整个区域范围内合理布置其它普通的感应型消雷针，就可以消除保护范围内的直 接雷击，起到理想的消雷保护作用。接闪体为金属圆锥体，具有一种最大的正向和侧向有效表面积的结构，接闪体在 雷云垂直于表面的矢量场电通量的作用下，在表面产生最大的感应电荷，这个感应电荷在 表面产生垂直于表面的感应场强，从而使接闪体具有最大的感应场强，同时兼顾正向和侧 向的有效表面积，从而使接闪体具有最大的感应正向和侧向雷云电通量的能力。作为优选，所述能源提供系统为太阳能直流供电系统，包括太阳能供电板和与之连接的太阳能供电电路，所述太阳能直流供电系统安装在支架上。作为优选，所述控制发射组件包括预设值电路和依次连接的检测电路、放大电路、 比较电路、发射电路；检测电路的信号输入端与电流互感器的输出端连接，预设值电路的输 出端与比较电路的一个输入端连接。圆锥型接闪体安装的位置在保护的区域范围内是最高的，其感应的直接雷电危险 信号在保护预警的区域范围内是最强的，以这个实时最强的信号作为直接雷击危险的预警 比较信号能够具有预警的参考价值，这个在感应阶段产生的感应能量，通过直接设置在接 闪体后的电流互感器感应输出相应的感应电压，这个感应电压经检测电路处理和放大电路 放大后，再和预警信号发射组件的预警预设值比较，当信号达到报警要求时，组件发出报警 初始无线信号，此信号被报警组件接收，系统根据环境报警方式要求报警，提醒人们在直接 雷击危险时间内，不要离开保护的安全范围。本实用新型取得的有益效果为本实用新型接闪体具有侧向和正向的有效表面积，在表面上产生最大的感应电 荷，这个感应电荷产生的感应场强具有最大的引雷能力，且安装位置是最高的，保证获取的 雷电危险信号在保护的区域范围内是最大的，实现精确报警需要的时间提前量的要求，利 用串接大功率耗雷体的做法，消除了保护范围内的直接雷击，这种可靠保护前提下的区域 范围内的直接雷击危险程度预警，能在直接雷击来临时，提前通知人们，在直接雷击危险时 间里，到安全的区域范围内，或不要匆忙离开保护的安全范围内，具有规避成本低，适应范 围广，系统本身安全可靠，预警时间可靠性高的特点。
图1为本实用新型的系统结构图；图2为本实用新型信号传递原理框图；图中1、接闪体，2、电流互感器，3、控制发射组件，4、绝缘支架，5、耗雷体，6、太阳 能直流供电系统，7、立柱，8、预警接收器，9、地面。
具体实施方式
以下结合附图和具体说是对本实用新型作进一步的说明。实施例一种保护范围内直接雷击精确预警系统(参见附图1、2)，主要由接闪体 1、电流互感器2、控制发射组件3、绝缘支架4、耗雷体5、能源提供系统、立柱7和多个预警 接收器8 ；所述接闪体1、绝缘支架4、耗雷体5和立柱7依次竖直固定连接，且立柱7固定 于地面9上，所述的电流互感器2串接于接闪体1和耗雷体5之间，电流互感器2的输出端 和控制发射组件3的输入端连接，电流互感器2和控制发射组件3固定在绝缘支架4上，能 源提供系统连接于发射组件上，所述的接闪体1为金属圆锥体。其中能源提供系统为太阳能直流供电系统6，包括太阳能供电板和与之连接的太 阳能供电电路，太阳能直流供电系统6安装在绝缘支架上。控制发射组件3包括预设值电路和依次连接的检测电路、放大电路、比较电路、发 射电路；检测电路的信号输入端与电流互感器的输出端连接，预设值电路的输出端与比较 电路的一个输入端连接。[0030]参照图1，所述一种具有正向和侧向感应能力的预警系统接闪体1为园锥体，这个 接闪体1在保护的预警范围内安装位置是最高的，其感应同时兼顾侧向(四侧)和正向的有 效表面积，雷云矢量场垂直于表面积的分量作用于接闪体1，使表面积内的自由电子定向移 动，在表面产生感应电荷，被雷云电场作用在接闪体1下表面产生的异性电荷的电势能，直 接作用于和接闪体1下表面相连的电流互感器2，在电流互感器2的感应输出端有感应信号 输出，此感应信号被控制发射组件3信号放大，并和预设的报警数值对比，当达到报警要求 值时，感应信号经控制发射组件3输出无线的发射信号，预警信号接收组件8独立安装，预 警信号接收组件用无线方式接收控制发射组件3的无线指令信号，报警单元及时报警，提 醒保护范围周围的人员注意安全，到保护的安全范围内规避直接雷击的危险，和电流互感 器2另一端相连的耗雷体5和支撑安装电流互感器2的绝缘支架4相接，耗雷体5采用高电 势、小电流的方式消耗感应雷电势能，这种小电流的方式能消除保护范围内的直接雷击可 能，太阳能系统6安装在耗雷体5上部的绝缘支架上，为控制发射组件3单独提供电能，预 警系统支架和耗雷体5下部绝缘连接，本系统本身安全可靠，没有直接雷击的隐患，报警时 间提前量可提前为直接雷击最危险程度前几分和几十秒之间，这个预警时间是人们做出相 应反映的最佳预警时间，由于不在预警系统上发生直接雷击，不会对周围的环境产生影响。本区域范围内直接雷击危险程度精确预警系统适合在学校、车站、广场、停车场、 景区等人员集中流动的场合推广应用。
权利要求1.一种保护范围内直接雷击精确预警系统，其特征在于其主要由接闪体、电流互感 器、控制发射组件、绝缘支架、耗雷体、能源提供系统、立柱和多个预警接收器组成；所述接 闪体、绝缘支架、耗雷体和立柱依次竖直固定连接，且立柱固定于地面上，所述的电流互感 器串接于接闪体和耗雷体之间，电流互感器的输出端和控制发射组件的输入端连接，电流 互感器和控制发射组件固定在绝缘支架上，能源提供系统连接于发射组件上，所述的接闪 体为金属圆锥体。
2.根据权利要求1所述的保护范围内直接雷击精确预警系统，其特征在于所述能源 提供系统为太阳能直流供电系统，包括太阳能供电板和与之连接的太阳能供电电路，所述 太阳能直流供电系统安装在支架上。
3.根据权利要求1所述的保护范围内直接雷击精确预警系统，其特征在于所述控制 发射组件包括预设值电路和依次连接的检测电路、放大电路、比较电路、发射电路；检测电 路的信号输入端与电流互感器的输出端连接，预设值电路的输出端与比较电路的一个输入 端连接。
专利摘要本实用新型涉及一种重大自然灾害直接雷击预警的技术，本实用新型解决了传统的接闪体正对雷云电场的有效面积不够,预警效果差的问题，本实用新型主要由接闪体、电流互感器、控制发射组件、绝缘支架、耗雷体、能源提供系统、立柱和多个预警接收器；所述接闪体、绝缘支架、耗雷体和立柱依次竖直固定连接，且立柱固定于地面上，所述的电流互感器串接于接闪体和耗雷体之间，电流互感器感应的输出端和控制发射组件的信号输入端连接，电流互感器和控制发射组件固定在绝缘支架上，能源提供系统连接于发射组件上，所述的接闪体为金属圆锥体。本实用新型适应范围广，系统本身安全可靠，预警时间可靠性高的特点。
文档编号G01R19/165GK201926717SQ20102064693
公开日2011年8月10日 申请日期2010年12月8日 优先权日2010年12月8日
发明者叶林 申请人:桐庐科瑞电子科技有限公司