区域主动防雷系统及安装信息确定方法与流程

本申请涉及区域防雷技术领域，具体而言，涉及区域主动防雷系统及安装信息确定方法。

背景技术：

雷电又称为闪电，是云与云之间、云与地之间或者云体内各部位之间的强烈放电的大气物理现象。云与地之间的闪电称为云地闪电，简称地闪，地球上的雷电灾害主要的就是由地闪引起的。地闪又称为直击雷，具有很大的破坏性，是防雷研究的主要对象之一。

目前，基于引雷思想的常规直击雷防护系统是由接闪装置、引下线和接地装置三部分组成，其防雷原理主要是尖端放电，是一种被动式防雷方法。但是常规直击雷防护系统及其安装方法只适合单体建(构)筑物或面积较小的场所采用，不适合大面积区域的雷电防护。

然而，现有的区域雷电防护方法，只在待保护区域外围采取拦截措施，虽然能够一定程度上减少较大区域内的地闪，但是防雷效果不理想。如何进一步减小大面积区域内的地闪密度，提高防雷效果，是值得研究的问题。

技术实现要素：

为了至少克服现有技术中的上述不足，本申请的目的之一在于提供一种区域主动防雷系统及安装信息确定方法。

第一方面，本申请实施例提供一种区域主动防雷系统，用于对待保护区域进行雷电防护，所述区域主动防雷系统包括多个接闪装置及多个可控回击放电直击雷防护装置；

各所述接闪装置设置于所述待保护区域外围，用于吸引、拦截并释放所述待保护区域的雷电；

各所述可控回击放电直击雷防护装置设置于所述待保护区域内部，用于减小雷电下行先导与所述待保护区域内的待保护物体之间的电场强度，防止雷电流通过所述待保护物体泄放入地。

在可选的实施方式中，所述接闪装置或所述可控回击放电直击雷防护装置的接地电阻不大于10ω。

第二方面，本申请实施例提供一种安装信息确定方法，应用于前述实施方式任意一项所述的区域主动防雷系统，所述方法包括：

获取所述待保护区域的地理环境信息，根据所述地理环境信息确定所述接闪装置的安装信息；

获取所述待保护物体的环境信息，根据所述环境信息确定所述可控回击放电直击雷防护装置的安装信息，其中，所述环境信息包括建筑物环境信息及构筑物环境信息。

在可选的实施方式中，所述接闪装置的安装信息包括所述接闪装置的安装位置，所述获取所述待保护区域的地理环境信息，根据所述地理环境信息确定所述接闪装置的安装信息的步骤包括：

获取历史预设年份中，所述待保护区域的上风向及雷电的活动路径；

根据获得的所述活动路径，确定所述接闪装置的安装位置，其中，所述接闪装置的安装位置位于所述待保护区域的上风向及雷电的活动路径上，并距离所述待保护区域10m-60m。

在可选的实施方式中，所述接闪装置的安装信息还包括所述接闪装置的安装高度，所述获取所述待保护区域的地理环境信息，根据所述地理环境信息确定所述接闪装置的安装信息的步骤还包括：

获取所述待保护区域内最高点物体的高度信息；

根据所述最高点物体的高度信息确定所述接闪装置的安装高度，其中，所述接闪装置的安装高度大于所述最高点物体的高度。

在可选的实施方式中，所述接闪装置的安装信息还包括所述接闪装置的安装数量，所述获取所述待保护区域的地理环境信息，根据所述地理环境信息确定所述接闪装置的安装信息的步骤还包括：

获取所述接闪装置的保护角、保护半径参数及待保护区域的范围大小；

根据所述接闪装置的保护角、保护半径参数、安装位置、安装高度及待保护区域的范围大小确定所述接闪装置的安装数量。

在可选的实施方式中，所述获取所述待保护物体的环境信息，根据所述环境信息确定所述可控回击放电直击雷防护装置的安装信息的步骤之前，所述方法包括：

获取所述待保护区域内的待保护物体的环境信息及每个所述待保护物体需要达到的防护等级；

根据所述防护等级及环境信息，确定所述待保护区域内的待保护物体位置。

在可选的实施方式中，所述可控回击放电直击雷防护装置的安装信息包括所述可控回击放电直击雷防护装置的安装位置，所述获取所述待保护物体的环境信息，根据所述环境信息确定所述可控回击放电直击雷防护装置的安装信息的步骤包括：

获取所述待保护物体的位置；

根据所述待保护物体的位置确定所述可控回击放电直击雷防护装置的安装位置，其中，所述可控回击放电直击雷防护装置的安装位置与所述待保护物体的位置一致。

在可选的实施方式中，所述可控回击放电直击雷防护装置的安装信息还包括所述可控回击放电直击雷防护装置的安装高度，所述获取所述待保护物体的环境信息，根据所述环境信息确定所述可控回击放电直击雷防护装置的安装信息的步骤包括：

获取所述待保护物体的高度信息；

根据所述待保护物体的高度信息确定所述可控回击放电直击雷防护装置的安装高度，其中，所述可控回击放电直击雷防护装置的安装高度大于所述待保护物体的高度。

在可选的实施方式中，所述可控回击放电直击雷防护装置的安装信息包括所述可控回击放电直击雷防护装置的安装数量，所述获取所述待保护物体的环境信息，根据所述环境信息确定所述可控回击放电直击雷防护装置的安装信息的步骤还包括：

获取所述可控回击放电直击雷防护装置的保护角及保护半径参数；

根据所述可控回击放电直击雷防护装置的保护角、保护半径参数、安装位置、安装高度及待保护物体的长度和宽度信息确定所述可控回击放电直击雷防护装置的安装数量。

本申请实施例提供了一种区域主动防雷系统及安装信息确定方法，该区域主动防雷系统用于对待保护区域进行雷电防护，所述区域主动防雷系统包括多个接闪装置及多个可控回击放电直击雷防护装置。一方面，通过将各所述接闪装置设置于所述待保护区域外围，用于吸引、拦截并释放所述待保护区域的雷电。另一方面，通过将各所述可控回击放电直击雷防护装置设置于所述待保护区域内的待保护物体上，用于减小雷电下行先导与待保护物体之间的电场强度，防止雷电流通过所述待保护物体泄放入地。如此，有效减少了待保护区域内的地闪密度，提高了防雷效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的安装信息确定方法的流程图。

图2为本申请实施例提供的待保护区域的平面示意图。

图3为本申请实施例提供的风向频率玫瑰图。

图4为本申请实施例提供的安装于待保护区域的区域主动防雷系统示意图之一。

图5为本申请实施例提供的避雷装置的保护夹角及半径示意图。

图6为本申请实施例提供的安装于待保护区域的区域主动防雷系统示意图之二。

图标：1-矿泉水厂；2-污水处理厂；3-科技楼；4-冷冻中心；5-无菌冷灌装厂；6-物流中心；7-幼儿园；8-锅炉房；9-厂区。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

经发明人研究发现，现有的区域雷电防护方法，往往采用在保护区域外围设置常规避雷装置(避雷针)的方法，这种方法虽然能够一定程度上减少保护区域内的地闪，但是其防雷效果不够好。如何进一步减少保护区域内的地闪，提高防雷效果，是值得研究的问题。

基于上述研究，本申请实施例提供了一种区域主动防雷系统及安装信息确定方法，该区域主动防雷系统通过在保护区域外围及保护区域内同时设置多个避雷装置以进一步减少保护区域内的地闪，提高了区域防雷的效果。下面对上述系统及方法进行详细阐述。

本申请实施例提供了一种区域主动防雷系统，用于对待保护区域进行雷电防护，所述区域主动防雷系统包括多个接闪装置及多个可控回击放电直击雷防护装置。

各所述接闪装置设置于所述待保护区域外围，用于吸引、拦截并释放所述待保护区域的雷电。

各所述可控回击放电直击雷防护装置设置于所述待保护区域内部，用于减小雷电下行先导与所述待保护区域内的待保护物体之间的电场强度，防止雷电流通过所述待保护物体泄放入地。

其中，针对待保护区域外围，采用接闪装置进行防雷，接闪装置为常规的避雷装置，如避雷针，其具体型号可查阅现有技术，在此不做限定。

待保护物体可以是常规建筑物，例如，工厂、写字楼和房屋等。待保护物体还可以是构筑物，例如，天线、工业设备和通信设备等。

待保护区域可以是平原地区集中分布面积较大的场所，例如，大型工业园区、石油化工厂、体育场、海滨浴场、光伏发电场等。也适用于山区有相对固定雷电活动路径的特定区域，如旅游景区、古建筑群、村庄、农场、果园及茶场等。

由于常规的接闪装置的保护范围不确定，其保护作用是依靠它的尖端，在积雨云电场的作用下不断积聚感应电荷，以吸引雷电的下行先导。但这种常规的接闪装置往往出现会吸引失败的现象，发生侧击或绕击等雷击灾害。因此，本申请中还针对待保护区域内部，使用避雷装置进行防护。

然而，常规的接闪装置并不能消除雷击，只是将雷电流引向自身，因而会大幅度增加待保护区域的地闪密度，同时增大区域内建(构)筑物、天线、设备、人员等被雷击的概率。

同时，若对待保护区域内的待保护物体采用常规接闪装置，强大的雷电流通过引下线、接地装置泄放入地。由于雷电流有极大的峰值和陡度，在它周围空间将产生变化的强大电磁场，处在此电磁场中的导体会感应出较大的电动势，容易引起局部产生火花放电，这些火花可以引起易燃物品着火，或易燃气体爆炸。另外，雷电产生的感应电动势对微电子信息系统及设备的安全运行构成极大的威胁。

因此，本申请实施例中，针对待保护区域内使用的避雷装置为一种可控回击放电直击雷防护装置。该防护装置，是一种主动式防雷装置，能够在雷云大气电场作用下，及时把被保护物表面的静电感应电荷释放到空气中，中和雷电下行先导的异性电荷，减小雷电下行先导前端与待保护物体之间的电场强度，使其达不到击穿空气的数值，阻止待保护区域表面大量感应电荷通过雷电下行先导导电通道迅速冲向雷云，防止地闪回击放电的发生，使待保护区域内不产生直击雷，防止地闪回击放电电流通过所述待保护物体泄放入地。

如此，通过在待保护区域内合理安装一定数量的可控回击放电直击雷防护装置，可进一步降低待保护区域内的地闪密度。

进一步，作为一种实施方式，所述接闪装置或所述可控回击放电直击雷防护装置的接地电阻不大于10ω。

可选地，作为另一种实施方式，待保护区域内土壤电阻率≥1000ωm或者接地面积不够时，可控回击放电直击雷防护装置的接地电阻可以不大于30ω。

请参阅图1，本申请实施例还提供了一种安装信息确定方法，应用于上述的区域主动防雷系统，所述方法包括：

s1，获取所述待保护区域的地理环境信息，根据所述地理环境信息确定所述接闪装置的安装信息。

其中，接闪装置的安装信息包括，接闪装置的安装位置、安装高度及安装数量。

可选地，可通过以下步骤确定接闪装置的安装位置：

首先，获取历史预设年份中，所述待保护区域的上风向及雷电的活动路径。

接着，根据获得的所述活动路径，确定所述接闪装置的安装位置，其中，所述接闪装置的安装位置位于所述待保护区域的上风向及雷电的活动路径上，并距离所述待保护区域10m-60m。

其中，可通过获得待保护区域内历史预设年份中的风向玫瑰频率图，通过风向玫瑰频率图可知晓待保护区域的上风向、下风向以及雷电的活动路径。

可选地，可通过以下步骤确定接闪装置的安装高度：

首先，获取所述待保护区域内最高点物体的高度信息。

接着，根据所述最高点物体的高度信息确定所述接闪装置的安装高度，其中，所述接闪装置的安装高度大于所述最高点物体的高度。

可选地，可通过以下步骤确定接闪装置的安装数量：

首先，获取所述接闪装置的保护角、保护半径参数及待保护区域的范围大小。

接着，根据所述接闪装置的保护角、保护半径参数、安装位置、安装高度及待保护区域的范围大小确定所述接闪装置的安装数量。

作为一种实施方式，本申请实施例中接闪装置的安装数量可根据风向玫瑰频率图确定。一方面，通过风向玫瑰频率图确定待保护区域的上风向、下风向以及雷电的活动路径。利用雷电下行先导首先选择向具有较小接地电阻的地面突出物体发展的规律，在被保护区域外围的主要雷电活动路径的上风向安装适当数量的接闪装置。

作为另一种实施方式，为了提升待保护区域外围雷电拦截的效果，更加精准的确定接闪装置的安装数量，本申请实施例中接闪装置的安装数量还可以通过接闪装置的保护角、保护半径参数、安装位置、安装高度及待保护区域范围大小确定。

即，一方面通过风向玫瑰频率图以及雷电的下行先导规律，大致确定接闪装置的安装数量。另一方面，根据接闪装置本身的保护角、保护半径参数以及安装高度确定单个接闪装置能够保护的范围，再根据前述方法所确定的安装位置，确定多个接闪装置能够保护的范围，并结合待保护区域的范围大小，从多方面衡量，从而精准的确定接闪装置的数量，对待保护区域上空的雷电下行先导进行吸引、拦截和泄放，尽量使直击雷发生在待保护区域的外围，提高防雷的效率。

请结合参阅图2，图2为一地区的平面图。下面结合本申请提供的区域主动防雷系统及安装信息确定方法对该地区的待保护区域的外围的雷电防护安排进行详细阐述。

首先，确定待保护区域及其周围地理环境，图2中，黑线所包围的区域为待保护区域。待保护区域及其周围的地势平坦开阔，周围附近无高大建筑和乔木等，土壤以沙土加砾石为主，土壤电阻率为100ωm～500ωm，海拔高度为500m左右，年平均雷暴日为36天/年，属于多雷区。虽然待保护区域内的建筑物都采取了较完善的常规防雷措施，但历史上该待保护区域内曾多次发生雷击事故。

接着，收集待保护区域所在地区历史预设年份的风向频率玫瑰图，用于了解该待保护区域内风向的频率，进而知道雷云运动的方向和频率。该风向频率玫瑰图的时间至少为1年，越长越能准确地反映待保护区域内风向频率的特性。

请参阅图3，图3为待保护区域所在地区近1年的风向频率玫瑰图。根据风向频率玫瑰图可确定雷电主要活动路径和待保护区域的上风向和下风向。由风向频率玫瑰图可知，待保护区域的东偏南方向雷云活动最强，东北方向次之，北面方向、西南方向和西北方向更次之，南面方向最弱。

如此，可确定接闪装置的安装位置位于所述待保护区域的上风向及雷电的活动路径上，并距离所述待保护区域10m-60m。

进一步，待保护区域内最高建筑为科技楼，高度为25m，科技楼曾多次被雷击，每次雷击都造成大楼内部网络交换机、计算机等电子设备不同程度损坏。如此，可确定接闪装置的安装高度应大于25m。

请结合参阅图4及图5，图5中，r为接闪装置的保护半径、h为接闪装置的安装高度、α为接闪装置的保护角。可以根据选用的接闪装置的型号，获取接闪装置的保护角α及保护半径r，根据所述接闪装置的保护角α、保护半径参数r、安装位置、安装高度h及待保护区域范围大小可以确定接闪装置的安装数量为7只，分别架设于待保护区域外围。如此，重点对风向频率高的东偏南方向、东北方向、北面方向和西南方向等上风向区域的雷电下行先导进行吸引、拦截和泄放，初步降低待保护区域内的地闪密度。接闪装置的具体型号以及计算过程可参阅现有技术，在此不做赘述。

s2，获取所述待保护物体的环境信息，根据所述环境信息确定所述可控回击放电直击雷防护装置的安装信息，其中，所述可控回击放电直击雷防护装置的安装信息包括所述可控回击放电直击雷防护装置的安装位置，其中，所述环境信息包括建筑物环境信息及构筑物环境信息。

其中，可控回击放电直击雷防护装置的安装信息包括，可控回击放电直击雷防护装置的安装位置、安装高度及安装数量。

在确定可控回击放电直击雷防护装置的安装信息前，还需要获取所述待保护区域内的待保护物体的环境信息及每个需要达到的防护等级。根据所述防护等级及分布信息，确定所述待保护区域内的待保护物体位置。使得可控回击放电直击雷防护装置安装在待保护区域的重点位置，有效保护待保护区域。

可选地，可通过以下方式获得可控回击放电直击雷防护装置的安装位置：

首先，获取所述待保护物体的位置。

接着，根据所述待保护物体的位置确定所述可控回击放电直击雷防护装置的安装位置，其中，所述可控回击放电直击雷防护装置的安装位置与所述待保护物体的位置一致。

可选地，可通过以下方式获得可控回击放电直击雷防护装置的安装高度：

首先，获取所述待保护物体的高度信息。

接着，根据所述待保护物体的高度信息确定所述防护装置的安装高度，其中，所述可控回击放电直击雷防护装置的安装高度大于所述待保护物体的高度。

可选地，可通过以下方式获得防护装置的安装数量：

首先，获取所述可控回击放电直击雷防护装置的保护角及保护半径参数。

接着，根据所述可控回击放电直击雷防护装置的保护角、保护半径参数、安装位置、安装高度及待保护物体的长度和高度信息确定所述可控回击放电直击雷防护装置的安装数量。

请继续参阅图2，下面结合本申请的区域主动防雷系统及安装信息确定方法对该地区待保护区域内部的雷电防护安排进行详细阐述。

由图2可知，该待保护区域内的建筑包括矿泉水厂1、污水处理厂2、科技楼3、冷冻中心4、无菌冷灌装厂5、物流中心6、幼儿园7、锅炉房8以及其他三个厂区9等。

由于上述待保护区域内的三个厂区9、矿泉水厂1、污水处理厂2、科技楼3、冷冻中心4、无菌冷灌装厂5、物流中心6及幼儿园7为重点保护建筑。因此，还需要获取它们的防护等级。

可选地，根据《建筑物防雷设计规范》gb50057-2010的规定要求，上述三个厂区和无菌冷灌装厂具有0区或20区爆炸危险场所，为第一类防雷建筑物，其它的建筑为第二类防雷建筑物。

同时，该设计规范还规定，设置于第一类防雷建筑物的避雷装置的接地电阻应不大于10ω，设置于第二类防雷建筑物的避雷装置的接地电阻应按50hz电气装置的接地电阻确定，不应大于按人身安全所确定的接地电阻值。

因此，为保证待保护区域内建(构)筑物的防雷效果，本申请实施例中安装于第一类防雷建筑物及第二类防雷建筑物的防护装置的接地电阻均不大于10ω。特别地，当待保护区域内土壤电阻率≥1000ωm或者接地面积不够时，设置于第二类防雷建筑物防护装置的避雷装置的接地电阻可以不大于30ω。

接着获取每个待保护物体的高度、长度及宽度信息，在确定可控回击放电直击雷防护装置的保护角及保护半径参数的情况下可以确定可控回击放电直击雷防护装置的安装数量。

请再次结合参阅图5，图5中，r为可控回击放电直击雷防护装置的保护半径、h同样为可控回击放电直击雷防护装置的安装高度、β为可控回击放电直击雷防护装置的保护角。假设本申请实施例中采用的可控回击放电直击雷防护装置的保护角为65°，通过公式r＝h×tan65°，结合需要防护的范围计算可以得到可控回击放电直击雷防护装置的数量为8只。

可以理解的是，此处的保护角度仅为举例，所述可控回击放电直击雷防护装置的保护角可以是60°、65°或70°，可根据需求选择相应的可控回击放电直击雷防护装置型号。

请结合参阅图6，上述8只可控回击放电直击雷防护装置分别架于待保护区域内的三个厂区9、矿泉水厂1、物流中心6、科技楼3以及冷冻中心4的建筑本体上或附近。每个可控回击放电直击雷防护装置的安装高度均高于对应的建(构)筑物高度，并确保待保护物体均在可控回击放电直击雷防护装置的保护范围内。

如此，可进一步减小待保护区域内的地闪密度，防止雷电流通过所述待保护物体泄放入地。有效减小了待保护区域内直击雷危害，同时减弱或消除雷击电流造成的雷电感应、高电位反击、闪击或侧击、接触电压、跨步电压等二次雷击危害，保证待保护区域内建(构)筑物、工业生产设备、信息系统、微电子设备等的运行安全和人员的生命安全，达到真正意义上待保护区域可靠防雷的目的。

综上所述，本申请实施例提供了一种区域主动防雷系统及安装信息确定方法，该区域主动防雷系统用于对待保护区域进行雷电防护，所述区域主动防雷系统包括多个接闪装置及可控回击放电直击雷防护装置。一方面，将各所述接闪装置设置于所述待保护区域外围，用于吸引、拦截并释放所述待保护区域的雷电。另一方面，通过将各所述可控回击放电直击雷防护装置设置于所述待保护区域内，用于减小雷电下行先导与待保护物体之间的电场强度，防止雷电流通过所述待保护区域内的待保护物体泄放入地。如此，有效减少了待保护区域内的地闪密度，提高了防雷效果。

以上所述，仅为本申请的各种实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。