基于智能雷电预警装置的古建筑防雷系统及方法与流程

本发明属于避雷技术领域，具体涉及一种基于智能雷电预警装置的古建筑防雷系统及方法。

背景技术：

古建筑，作为我国文化遗产的重要组成部分，对其的保护越来越受到文物保护部门的重视，对古建筑的保护不仅是对其构建筑物的结构进行加固保护，还需要对古建筑进行必要的安全防护，比如对古建筑进行防雷保护。

由于古建筑的自身建筑结构特点，如果避雷针直接安装在古建筑的顶部，将对古建筑的整体外观产生影响，闲的避雷针与古建筑的整体美观性上不够协调，因此需要采用升降式避雷针，在需要进行避雷防护时，避雷针暴露在外界，当不需要进行避雷防护时，避雷针被收纳在专用壳体中；为了实现避雷针的智能自动升降，则需要对空气进行精准检测，并根据检测的信息控制避雷针的升降，同时对检测数据和避雷针的工作状态进行实时远程传输。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种有效保持古建筑整体美观性、对古建筑进行防雷保护的同时避免对古建筑造成损伤、便于监测数据远程传输的基于智能雷电预警装置的古建筑防雷系统及方法。

本发明的技术方案根据下：

一种基于智能雷电预警装置的古建筑防雷系统，包括：

雷电预警装置，所述雷电预警装置安装于古建筑的屋脊上；

zigbee转换网关，所述zigbee转换网关通过zigbee通信协议与雷电预警装置远程连接；

net网关，所述net网关通过光纤与zigbee转换网关相连；

接地系统，所述接地系统通过引下线与雷电预警装置相连；

所述雷电预警装置包括安装机构、检测系统、供电系统；

所述安装机构包括固定卡以及位于固定卡上的壳体，所述壳体内设置有分隔板，壳体的顶端设置有可开启的盖体；

所述检测系统包括设置于壳体内的控制器、与所述控制器相连的湿度监测模块、亮度监测模块、电磁监测模块以及zigbee无线模组；

所述湿度监测模块、亮度监测模块以及电磁监测模块均安装于壳体上，所述zigbee无线模组安装于壳体内；

所述供电系统包括设置于壳体内的蓄电池、浪涌保护器、以及设置于盖体上的太阳能板组件，所述蓄电池组、浪涌保护器以及太阳能板组件依次串联；

壳体内还设置有升降式避雷针以及驱动电机，所述驱动电机的输出轴端连接有用于驱动升降式避雷针上下移动的齿轮。

进一步，所述盖体包括球形部以及斜面部，所述球形部由斜面部切割半球形成。

进一步，所述分隔板上铰接有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的另一端铰接在盖体的球形部上。

进一步，所述盖体的斜面部安装太阳能板组件，所述天阳能板组件的下侧设置有第一止挡板，壳体的外侧壁上设置有与所述第一止挡板对应的第二止挡板。

进一步，所述分隔板的上侧面为锥度为2°-5°的锥面形，所述壳体的侧壁上与分隔板的锥面边缘对应处开设有向下倾斜的通孔。

进一步，所述避雷针穿过分隔板，位于分隔板上侧的避雷针上设置有封板，位于分隔板下侧的避雷针上设置有与齿轮向啮合的齿。

进一步，所述固定卡为拔叉型结构，固定卡的内侧壁设置有缓冲层，固定卡的端部设置有紧固装置。

进一步，所述紧固装置包括穿设过固定卡端部的紧固螺栓，所述紧固螺栓位于固定卡内侧的一端设置有垫块。

进一步，还包括：

pc终端，所述pc终端与net网关通过光纤相连；

云服务器，所述云服务器通过net网络与pc终端相连；

移动终端，所述移动终端通过4g网络或wifi无线网络与云服务器相连。

一种智能雷电预警装置的古建筑防雷方法，包括前述的基于智能雷电预警装置的古建筑防雷系统，湿度监测模块、亮度监测模块、电磁监测模块将检测信号发送至控制器，控制器根据与设定的湿度阈值、亮度阈值、电磁量阈值判定是否即将发生雷电，如果控制器判定即将发生雷电，控制器驱动电动伸缩杆打开盖体，并且控制器向驱动电机发出运行指令，驱动升降式避雷针上升并伸出壳体进行避雷。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明将升降式避雷针安装在具有可开启的盖体的壳体内，并且盖体由斜面部切割半球形构成，斜面部用于安装太阳能板组件，从而便于为蓄电池存储电能，球形部有效增加壳体的美观性，使得壳体与盖体与古建筑的整体外观相适应，有效避免由于安装避雷装置而增加古建筑的突兀感；

2、本发明通过电动伸缩杆实现盖体的开启，其中电动伸缩杆的两端分别与壳体内的分隔板和盖体铰接，从而有效增加盖体的开启角度，便于避雷针升高时伸出壳体，有效进行引下雷电；

3、本发明通过电机带动齿轮驱动避雷针升降，从而便于避雷针及时有效的伸出壳体进行引下雷电，在非阴雨天气时，避雷针收放在壳体内，并通过盖体与壳体进行密封，有效避免避雷针始终暴露在古建筑屋顶而影响古建筑的美观；

4、本发明通过固定卡有效的将放置避雷针的壳体固定在古建筑的屋脊上，并通过缓冲层与垫块对屋脊进行保护，避免由于固定卡在屋脊上的加紧固定而损坏屋脊，对屋脊启动良好的保护作用；

5、本发明通过检测系统对雷电良好的提前监测，并通过监测系统控制驱动电机与电动伸缩杆的运行，同时通过zigbee通信网络向远程pc终端及云服务器发送监测信息，并且管理人员能够通过移动终端访问云服务器，便于管理人员及时了解古建筑雷电监测信息；

6、本发明的壳体内设置上侧面为锥面的分隔板，并且壳体上与分隔板上侧面对应处设置一周通孔，使得进入壳体内的雨水通过通孔排出壳体，从而避免壳体内出现积水；

总之，本发明具有有效保持古建筑整体美观性、对古建筑进行防雷保护的同时避免对古建筑造成损伤、便于监测数据远程传输、便于避雷针有效升降、避免产生积水损坏雷电预警装置的优点。

附图说明

图1为本发明中避雷系统的结构示意图。

图2为本发明中雷电预警装置的内部结构示意图。

其中，1、雷电预警装置，2、zigbee转换网关，3、net网关，4、接地系统，5、固定卡，501、缓冲层，502、紧固装置，5021、紧固螺栓，5022、垫块，6、壳体，601、通孔，7、分隔板，8、盖体，801、球形部，802、斜面部，9、控制器，10、湿度监测模块，11、亮度监测模块，12、电磁监测模块，13、zigbee无线模组，14、蓄电池，15、浪涌保护器，16、太阳能板组件，17、升降式避雷针，1701、封板，18、驱动电机，19、齿轮，20、电动伸缩杆，21、第一止挡板，22、第二止挡板，23、pc终端，24、云服务器，25、移动终端。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

根据图1-2所示，一种基于智能雷电预警装置的古建筑防雷系统，包括：

雷电预警装置1，所述雷电预警装置1安装于古建筑的屋脊上；

zigbee转换网关2，所述zigbee转换网关2通过zigbee通信协议与雷电预警装置1远程连接；

net网关3，所述net网关3通过光纤与zigbee转换网关2相连；

接地系统4，所述接地系统4通过引下线与雷电预警装置1相连；

所述雷电预警装置1包括安装机构、检测系统、供电系统；

所述安装机构包括固定卡5以及位于固定卡5上的壳体6，所述壳体6内设置有分隔板7，壳体6的顶端设置有可开启的盖体8；

所述检测系统包括设置于壳体6内的控制器9、与所述控制器9相连的湿度监测模块10、亮度监测模块11、电磁监测模块12以及zigbee无线模组13，其中控制器9用于对监测模块10、亮度监测模块11、电磁监测模块12对壳体1周围的环境信息进行监测的信息进行处理，并通过zigbee无线模组13对监测信息进行远传；

所述湿度监测模块10、亮度监测模块11以及电磁监测模块12均安装于壳体6上，所述zigbee无线模组13安装于壳体6内；

所述供电系统包括设置于壳体6内的蓄电池14、浪涌保护器15、以及设置于盖体8上的太阳能板组件16，所述蓄电池组14、浪涌保护器15以及太阳能板组件16依次串联；太阳能板组件16将太阳能转换为电能后存储到蓄电池14中，浪涌保护器15避免雷电天气时，雷电通过太阳能板组件16接收后对蓄电池14造成损伤；

壳体6内还设置有升降式避雷针17以及驱动电机18，所述驱动电机18的输出轴端连接有用于驱动升降式避雷针17上下移动的齿轮19。

本实施例中，所述盖体8包括球形部801以及斜面部802，所述球形部801由斜面部802切割半球形成，球形部801与柱形壳体6相配合，提高雷电预警装置1的美观性，使得雷电预警装置1与古建筑的外观相适应。

本实施例中，所述分隔板7上铰接有电动伸缩杆20，所述电动伸缩杆20的另一端铰接在盖体8的球形部801上，在电动伸缩杆20伸长的过程中，由于盖体8与壳体1铰接、电动伸缩杆20的两端分别与壳体6内的分隔板7和盖体8铰接，因此在电动伸缩杆20伸长的过程中驱动盖体8向上翻转，从而便于盖体8的开启。

本实施例中，所述盖体8的斜面部802安装太阳能板组件16，所述天阳能板组件16的下侧设置有第一止挡板21，壳体6的外侧壁上设置有与所述第一止挡板21对应的第二止挡板22，第一止挡板21与第二止挡板22的配合，对盖体8进行限位，使得盖体8开启到第一止挡板21与第二止挡板22抵触位置时，电动伸缩杆20停止伸长。

本实施例中，所述分隔板7的上侧面为锥度为2°-5°的锥面形，所述壳体6的侧壁上与分隔板7的锥面边缘对应处开设有向下倾斜的通孔601，从而当雷雨天盖体8开启后，雨水落入壳体6内后通过通孔601排出壳体6，有效避免壳体6内产生积水。

本实施例中，所述避雷针17穿过分隔板7，位于分隔板7上侧的避雷针17上设置有封板1701，封板1701与避雷针17为一体成型，封板1701一方面避免雨水通过分隔板7上穿设避雷针17的孔进入壳体6的下部，一方面在驱动电机18驱动避雷针17向下移动时进行限位，当封板1701抵触到分隔板7后，驱动电机18将停止运行，同样的，为了对避雷针17向上移动时进行限位，在避雷针17的下端社会自由横板，当齿轮19驱动避雷针17上升到与横板位置时，驱动电机18停止运行；位于分隔板7下侧的避雷针17上设置有与齿轮19向啮合的齿，从而在驱动电机18运行的过程中，使得齿轮19驱动避雷针17上下移动而实现升降。

本实施例中，所述固定卡5为拔叉型结构，固定卡5的内侧壁设置有缓冲层501，固定卡5的端部设置有紧固装置502；所述紧固装置502包括穿设过固定卡5端部的紧固螺栓5021，所述紧固螺栓5021位于固定卡5内侧的一端设置有垫块5022，拔叉型结构的固定卡5便于在古建筑屋脊上的固定，缓冲层501与垫块5022均为橡胶材质，通过固定卡5两端的紧固螺栓5021夹持在古建筑屋脊上，缓冲层501与垫块5022增强夹紧力的同时提高固定卡5与屋脊的摩擦力，有效提高固定卡5在屋脊上的固定，并对屋脊进行保护。

本实施例中，为了便于驱动电机18的固定和对蓄电池14、zigbee无线模组13、浪涌保护器15的防护，在壳体6的下部设置内壳；在分隔板7上穿设线路的位置、壳体6上安装湿度监测模块10、亮度监测模块11、电磁监测模块12的位置均采用绝缘胶进行密封，从而避免雨水进入壳体6内。

本实施例中，还包括：

pc终端23，所述pc终端23与net网关3通过光纤相连；

云服务器24，所述云服务器24通过net网络与pc终端23相连；

移动终端25，所述移动终端25通过4g网络或wifi无线网络与云服务器24相连。

一种智能雷电预警装置的古建筑防雷方法，包括前述的基于智能雷电预警装置的古建筑防雷系统，湿度监测模块10、亮度监测模块11、电磁监测模块12将检测信号发送至控制器9，控制器9根据与设定的湿度阈值、亮度阈值、电磁量阈值判定是否即将发生雷电，如果控制器9判定即将发生雷电，控制器9驱动电动伸缩杆20打开盖体8，并且控制器9向驱动电机18发出运行指令，驱动升降式避雷针17上升并伸出壳体6进行避雷。

本发明的具体工作过程如下：

本发明中的雷电预警装置1的壳体6与盖体8通常处于关闭状态，湿度监测模块10、亮度监测模块11与电磁监测模块对古建筑上空的空气中的湿度、亮度和电磁情况监测，并实时将监测的信息反馈至控制器9，控制器9将监测的信息与设定的阈值进行比对，并将监测信息通过zigbee无线模组13提供的zigbee无线网络远程传输至zigbee转换网关2，zigbee转换网关2将zigbee通信信息转换为net通信协议信息后传送至pc终端23，pc终端23将接收到的信息传输至云服务器24进行远程存储，管理员能够通过移动终端25访问云存储器24实时了解远程的雷电预警装置1工作状况；

为了避免雷电对监测信息的远程传输产生影响，在控制器9判定出监测信息数值高于阈值的5min后停止为zigbee无线模组13供电，当停止雷电下雨后，控制器9判定出监测信息低于阈值的20min后向zigbee无线模组13供电；

当控制器9判定的监测信息高于设定的阈值时，控制器9控制电动伸缩杆20伸长，驱动盖体8向上翻转，当第一止挡板21与第二止挡板22相抵触时，电动伸缩杆20停止伸长；

同时，控制器9向驱动电机18发出运行指令，驱动电机18驱动齿轮19转动，在齿轮19转动的过程中驱动具有与其相啮合的齿的升降式避雷针17向上移动，当齿轮19抵触到避雷针17下端的横板后，驱动电机18停止运行，升降式避雷针17将接收到的雷电通过引下线传送至设置于地下的接地系统4，接地系统4包括与引下线相连的铜排，铜牌上焊接接地体；

供电，太阳能板组件16将太阳能转化为电能传输至蓄电池14进行存储，从而使得蓄电池14为雷电预警装置1中的用电部件提供电能，以维持雷电预警装置1的正常运行。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。