江西机场集团公司机场雷电预警组网方案(2012)

1、江西省机场集团公司 机场雷电预警组网方案江西五和技术有限公司2013 年01月03日目录一、前言 1二、目前阶段不同的雷电预警系统 2三、雷电预警系统技术发展过程 3四、新型雷电预警系统鹰眼 YJ10 介绍 34.1 、鹰眼 YJ10 雷电预警系统的设计理念 34.2 、鹰眼 YJ10 雷电预警系统的设计标准 44.3、 鹰眼YJ10雷电预警系统的工作原理 54.4、 鹰眼 YJ10 雷电预警系统的产品优势 74.5、 鹰眼YJ10雷电报警系统组成 104.6、 鹰眼雷电报警系统产品型号 10五、江西省城市雷暴日介绍： 11六、雷电预警方案 11七、鹰眼雷电预警系统配置 17八、结束语 18机

2、场雷电预警组网方案江西五和技术有限公司、前言雷电灾害被联合国确定为世界最严重的十大自然灾害之一，全球每年因雷击造成人员伤亡、财产损失不计其数。在我国，每年因雷击造成的人员伤亡约为3000 -4000人，财产损失在50 - 100亿元左右。多年来，对雷电防护工作的开展，国家政府一直给予了高度的关注和支持，建国以来我 们的雷电防护研究不断深入发展，各种规范、标准日臻完善，近年来防雷技术水平已经跨入 世界先进行列；但鉴于以往的技术手段限制，对于大型户外运动休闲场所、旅游景区、易燃 易爆物储存场所以及某些重点区域的防护，但对于目前的防雷技术手段（接闪，过电压保护， 接地，等电位连接，屏蔽）仍不能满足实

3、际客观的需求，依然停留在闪电发生之后的措施， 并受到种种条件的限制。在闪电发生前应采取的手段和措施仍然是空白，从而使上述场所依 然处于雷电的危险之中。进入21世纪，随着我国经济和科技的高速发展，以电力和电子为基础的现代化生活日渐 普及，微电子器件和信息技术的应用越来越广，雷电灾害造成的经济损失也会越来严重，特 别是对通信、媒体，计算机网络等设施呈现上升的趋势，一些重要设施、区域等都迫切需要 雷电的监测和预报，特别是一些户外重大活动更需要雷电和空间电环境的监测和短时预报。 因此，对雷电灾害的监测预警和防御的科学认识提出了更高、更广泛的需求。7要技能型操作员才能操作二、目前阶段不同的雷电预警系统1

4、、利用多普勒效应进行定位，测速，测距等工作的雷达。所谓多 普勒效应就是，当声音，光和无线电波等振动源与观测者以相对 速度相对运动时，观测者所收到的振动频率与振动源所发出的频 率有所不同。2、“大气电场运算监视器”-这些监视器测量潜在的地球电场的电 压梯度差，并且当阈值增加到雷电击穿值时它们会对变化做出报告。 但是，此种雷电技术实施十分困难，因为它需要针对每个安装地点进 行校准，即按照安装的区域、安装的高度、天线的位置以及安装周围 环境（建筑物的高低等）等因素对系统进行校准，才能使其在正确时 间触发警报。此外，使用此系统时，每次情况发生变化时都要对它再 次校准，如天线位置改变，附近出现新建的更高

5、建筑等。3、专业雷电监测网络-如美国国家雷电监测网络或法国的Meteorage，在大地区或国家安装了大量的传感器。 但是，只有通过订购才能获取当地的雷暴数据。该网络对以前的雷击信息进行了存档，可以按用户需求取得这些信息4、Inferometers-这类设备是多站点设备，价格比射频（RF）监测仪昂贵。这类设备测量的雷击数据比较精确，但是通常需5、“个人用雷电监测仪”系统-结构简单且十分不可靠。由于该系统 是由EMP（即电磁脉冲）触发，所以，来自于其它电磁发射的设备（如 电子设备、电器或者甚至汽车引擎）会导致它误报警或者错失雷击而未 报警。而且，因受电磁干扰影响，使得“个人用雷电监测仪”在室外经

6、常不能正常工作。三、雷电预警系统技术发展过程对于雷云的监测，在很长的时间里是由能够判断雷云体积、运动速度和方向的，多普勒 雷达系统来进行的，但多普勒雷达不能准确判断雷云带电量，且准确性较低，造价昂贵。近 年来还出现了监测雷云电场量的大气电场仪和能够通过接收雷电发生时的电磁脉冲接收仪， 大气电场仪监测范围较大，但操作复杂、需要针对每个安装地点进行校准，每次情况发生变 化时都要对它再次校准，所以精准性较差，容易产生误报；而电磁辐射接收仪准确率100%没有误报，但需依据发生首次雷击后才能监测雷电，监测范围有限，因此，以上的雷电预警系统在一定程度上还存在时间性、准确性方面的欠缺。四、 新型雷电预警系统

7、一鹰眼YJ10介绍4.1、鹰眼YJ10雷电预警系统的设计理念为了搞好雷电防护工作，江西五和技术有限公司与深圳市中科源能达电子技术有限公司长期合作关系，组织多位业内专家共同开发出中国第一套有自己主知识产权的新型雷电预警系 统。公司在2006年开始与重点大学和研究团队开展合作。公司研发部从2008年就开始参与现场雷电的测试活动，从而在雷电现象及其物理特性方面积累了丰富经验。依靠这些经验和 专业知识，致力于研发创新型雷电预警系统。该系统符合以下要求：? 提前报警：可定位落雷电点，提前预报雷击，让人有时间停止工作，有时间保持操作安全， 有时间让人员撤离到安全区域，有时间进行信息沟通。? 雷电监测仪的准

8、确性，电场仪的传感器采用垂直辐动， 直接监测雷云，不受流水与动物等 影响。?“即插即用”技术，安装时无需校准。? 组网灵活：可以利用现有的网络资料或公共网络资料组建雷电预警信息网。? 操作简单：中文操作系统、用户友好，日常使用不需人工干预，系统自动完成报警，不同级别的报警发出不同的预警。4.2、鹰眼YJ10雷电预警系统的设计标准所有防雷产品都有现行标准依据，但是，针对雷电预警系统，国际上还没有雷电预警系 统方面的标准颁布，所以研发人员即将公布的欧洲标准EN50-536 （现未公布）作为设计参考标准。虽然该标准尚未公布，但是已经被欧洲电子技术标准委员会（CENELEC批准应用于以下范围：“物理现

9、象的鉴定，这些物理现象是预先监测雷暴的基础；传感器技术要求的制定，这些 传感器实时收集雷电跟踪和范围的相关参数的准确数据；以及对传感器进行的测试”。该标准提供传感器和网络的技术要求，传感器和网络实时收集雷电跟踪和范围的相关参 数的准确数据。该标准描述传感器和网络收集的警报和历史数据的用途。该标准应用的领域 是雷暴监测系统通过大气电活动获取信息，从而达到监测与预防的目的。如图1所示，该标准根据雷暴形成的不同阶段提出雷电预警不同的类别，依据该标准，我司研发的鹰眼 YJ10属于一类雷电预警系统。兰1_書_90S0E kV/m-WUsLW4E 50海平TETcf仝离空O 1 k 23(4, s (7

10、M 8A1 okV/m.*9O Lkm一类：目的是监测雷暴整个生命周期（第1至4阶段）二类：监测闪电（第2至4阶段）三类：只监测云对地闪电（第 3和4阶段）。图1雷电预警系统类别4.3、鹰眼YJ10雷电预警系统的工作原理太阳风、等离子体以及磁气圈中地磁场的交互作用，形成了太阳风与磁气圈之间的大气电场层。正常条件下，大气电场强度为每米几百伏，但是暴风雨的来临能推进大气电场强度到每米几千伏。在晴朗的天气里，电场强度范围是：+500V/m到-500V/m。接近雷暴的时候，电场强度随着闪电能量的增加而逐渐增加。电场强度达到+/-2kV/m，说明闪电的能量高。而当雷暴产生时，大气电场强度能增大到15kV

11、/m以上。由于这个变化过程较为缓慢，大概需要30分钟左右的时间，所以我们可以使用地面电场仪来了解其周围地区雷暴的 发展活动状况，并预测严厉暴风雨的可能性。雷云完全成形. 正负电荷完全 分篦积雨云雷运消散（只育正 雷云消敲成卷云层 电荷存留在云层和窩层云的形式中图2暴风雨过程中云层结构的演变如图3所示，与云底部相反的电荷会被地面电场仪感应到，而在地面电场仪灵敏度范围内，地面电场 仪上的感应电荷强度与云底部附近的电荷成正比，因此 地面电场仪可以帮助我们实时探测其周围地区的大气电 场信号。图3雷云产生的电场电场仪室夕(2)戳据处理转換室卩I主机1、r主机2控制器早(3)数据分析并预警，数 据查询分析

12、團务器口(1)实时采集两个雷电. 参数畫电电磁 番云的电场强度音箱等但是仅仅了解雷云的电荷量还是无法确定雷电的发生的时间及地点，所以，研究人员根 据多年来世界各地所记录的相关气象资料发现，当雷雨云产生时，其电活动会按照特定的电 磁频谱和时间在大气中产生电磁场，这些电磁频谱和时间与雷电现象相关，有关的研究工作 能够对雷电的电活动规律做出评估：即提供电磁频谱和时间相关的参数。这么说来，雷电发 生需要一定的条件，并且具有规律性。所以，鹰眼系统依据雷电的规律及发生的特性，通过采取双传感器即电场仪与雷电探测 器相结合,前者监测本地的电场值，后者监测较远距离雷击情况及雷击漂移的方向速度等，确 定雷电漂移轨

13、迹，分析该雷云是否将漂移到本地。排除了周边飘过或徘徊的雷云引起的误报 警，大大提高了预警准确率。(4)声光报警实现各种自动 控制图4 YJ10鹰眼雷电预警的工作原理4.4、鹰眼YJ10雷电预警系统的产品优势1、系统分析鹰眼雷电监测预警系统不仅能实现对近距离雷暴的预警， 同时还可以监测电场仪周边一 定距离范围内的闪电发生状况。由于观测人员能够同时很直观地看到闪电的移动趋势和电场 的变化，因此，比起以往仅靠地面电场来对雷暴进行预警。 鹰眼雷电监测预警系统能够让观 测人员更直观地了解雷暴的发展状况，从而实现更准确的短时预报。鹰眼雷电监测预警系统是一种高集成度的产品，设备安装简便，易于维护维修。仪器机

14、加 工大部分采用数控加工，保证各部件的尺寸精度和互换装配要求；仪器各连接处用硅胶密 封圈进行密封，防水性能绝佳。电路部分元器件均选用工业级和军品的器件， 保证能够在宽 温度范围内长时间稳定可靠运行，系统平均无故障运行时间达到了一年以上。因此，鹰眼雷电监测预警系统是一套稳定可靠的系统，只要保障设备的供电正常和网络 的畅通，系统就可以长时间稳定运行。2、应用范围鹰眼雷电监测预警系统可用于常规气象业务预报、森林雷击火预警、航空航天保障、电 力系统安全、建筑施工、工厂、油库、游景点、体育场所、娱乐场和矿区等重要场所的短时 雷暴监测和预报。在得到预警信息以后，现场操作人员可根据实际情况，决定采取相应的措

15、 施。如撤离现场人员、暂时关闭正在运行的设备、取消计划的作业、提醒操作人员采取相应 的避雷措施等。3、鹰眼雷电监测预警系统的经济效益和社会效益相比从结构上，单靠地面电场仪对雷电进行短时预警是不行的，而鹰眼雷电监测预警系统采用 双传感器进行监测，能够实现更精确、更直观地观测和预报。通过一定时间的经验积累，可 以使观测人员对雷暴的局部活动习性有一个更加深刻的了解，为小尺度雷暴活动与地面电场关系的研究提供准确的资料。从另一方面来讲，对于雷击比较敏感的单位，由于人工观测毕竟存在着很大的局限性， 且误判率比较高，不能作为一种科学的手段指导工作。而鹰眼雷电监测预警系统能够实时提 供更科学、更准确的雷电预警

16、信息，能够有效的减少人员和财产的损失，在保障生产安全的 前提下，将因雷击造成的经济损失降到最低。建立有效的短时雷电预警系统，对整个社会也是一个很大的贡献。目前一个鹰眼就可以 对半径20100公里范围内的闪电进行预警，这样的话可以像发布短期灾害性天气预报一样发 布短时雷电预警信息，让人们及时采取必要的防护措施，如关闭手机、家用电器，不在易受 雷击的场所逗留等，将能够有效的减少因雷击对人民生命财产造成的损失。因此建立雷电短 时监测预警系统有着很大的社会效益。此外，由于安装该系统以后，各站点就会实时接收当地的闪电数据，在发生雷击事故以后，还可以利用该系统查询分析事故的原因。4、利用该系统可开展的业务

17、1、 为油库、电力部门、大型办公场所、室外运动场、学校等提供如手机短信或广播形 式的预警信息。如建立以鹰眼为中心一定距离范围内建筑的详细信息数据库，根据不同部门 对防雷安全要求的不同，在不同的危险等级为相应的部门提供短时雷电预警信息服务。2、为社会提供公益预报服务。如在电视台或广播台的短时天气预报中发布短时雷电预警 信息，提醒广大市民采取相应的防雷措施。3、森林防火中的应用。在林区安装多个地面电场仪，通过多站雷电监测预警系统监测各 点雷暴发生的可能性，在防火重点区域 提前采取措施，保证一旦发现火点，能够及时采取行 动，避免火势进一步扩大。机场雷电预警组网方案江西五和技术有限公司4.5、鹰眼YJ

18、10雷电报警系统组成1曲 4 it雷电探测器电场仪1 A陆黑“？ I数据处理器控制服务器系统软件174.6、鹰眼雷电报警系统产品型号鹰眼雷电预警系统型号型号鹰眼YJ10型鹰眼YJ11型传感器雷电探测器与电场仪组合传感器电场仪预警方式黄、橙、红三级电脑自动声光报警黄、橙、红三级电脑自动声光报警最大监测范围监测300公里，预警范围100公里预警范围20公里预警时间提前大于30分钟提前20分钟预警率100%100%使用寿命20年20年价格较咼实惠应用范围全功能型的雷电预警系统， 米用组合式传 感器监测雷电，监测范围大，预警准确率 咼，可应用在一切露天作业场合，特别适 合于军队、石化、码头、矿山、移动

19、通信 等场合.单电场仪传感器预警系统，功能完善，预警准确率咼，价格实惠，适用于一 般的露天作业场合， 民用建筑，码头、 矿山、移动通信等场合五、江西省城市雷暴日介绍:01南昌市56.402景德镇市59.8 03上饶市65.004吉安市71.6 05宁岗78.206广昌69.407九江市45.708新余市59.409鹰潭市70.0 10赣州市67.211广昌县70 .7 12彭泽57.213庐山48.314修水67.815玉山65.716宜春67.517萍乡68.718南城71.119乐安65.020遂川69.721大余74.522寻乌84.6由以上资料可以看出江西省所有城市都处于多雷区，有些城

20、市甚至处于强雷区。六、雷电预警方案江西省机场集团公司机场分布在江西六个地方，分别是昌北机场、九江机场、赣州机场、景 德镇机场、宜春机场、井冈山机场，而上饶机场尚在规划中。鹰眼YJ10的预警范围为100公里，鹰眼YJ11的预警范围为20公里，一般来说，安装一个鹰 眼YJ11完全满足预警需求，但机场的地域面积较大，且设有远近观测站，离机场较远，例如江西 昌北机场的南远台距机场就有 32.9公里远，南近台距机场有11.75公里远，所以单鹰眼YJ11无 法满足机场的需求，如何进行合理的布置，如何实现最大范围的监测，如何组建一个全面覆盖各 个地方民航的雷电预警网络，这是一种技术难点。因此，我们从客户角度

21、出发，深入探讨，建议在其机场的信息中心点各安装一套鹰眼YJ10和一套鹰眼YJ11,这样在每个机场就组成一套整体的雷电预警网，由鹰眼YJ11监测整个机场内的雷击，鹰眼YJ10预测机场较远外的雷击，两者彼此通过智能联网来共享雷电数据，当有雷云接近100公里时，鹰眼YJ10开始工作发出警报，然后通过网络提供数据给 YJ11，从而警示机场工作人 员时刻关注雷击动态，并做好预防准备。当雷云接近20公里时，鹰眼YJ11开始工作发出警报，机场工作人员停止户外作业，飞机停飞及设备断电等措施。这样，不但解决机场地域较大的问题，还提高了预警机制，提高精准度，并可通过互联网与 其它机场的鹰眼雷电预警系统相连，时时了

22、解本地的或外地机场雷击情况，从而组建一个全面覆 盖各个地方民航的雷电预警网络。ih仙hO YJIOffi眼雷电预警系统O VJItffi眼雷电预書系统南北全长约匕620公里东西全长约：49Q公里图5江西省鹰眼雷电预警示意图具体方案如下:1、首先在江西省昌北机场、九江机场、赣州机场、景德镇机场、宜春机场、井冈山机场六个 机场平台设置六个中心机房，在各中心机房安装一组雷电探测器（室外雷电探头及室内主机）、 一组电场仪（室外电场仪及室内主机），型号YJ10。雷电探头与电场仪安装在室外楼顶上，主机及计算机安装在室内。操作系统采取鹰眼V1.3.6操作系统，数据源都是本地传感器。为了其他平 台的系统稳定地

23、获取本中心机房雷电探测器的雷电数据，以上六个城市的中心机房需要一个固定 的IP。2、其次在江西省昌北机场、九江机场、赣州机场、景德镇机场、宜春机场、井冈山机场所在 候机楼楼顶各安装一台电场仪，型号 YJ10。室内安装主机及计算机，操作系统采取鹰眼V1.3.6操作系统，雷电数据通过网络从本地中心机房的获取，电场数据从本地电场仪获取。昌北机场九江机场景德績机场0 Internet宜睜机场轄州机场图6江西省鹰眼雷电预警系统网络拓朴图3、雷电预警系统安装鹰眼雷电预警系统配置了专用的安装附件， 现场不需采购任何安装附件，安装简便。见如下照 片。片轉:片I* BE* 3F : 世1 nmi . itn腎常

24、鼻童嗨 fl贏IeHbMma Ail litt4 dm it 4梅聲會出1N hffg )H| 囊土H 曷YJ10型J11 型电场仪室外安装探测仪室外安装软件界面室内主机与计算机安装鹰眼专业软件功能界面鹰眼YJ10雷电预警系统显示界面历史数据查询功能314虫1 口工时卄M I Brar-fr ”2.炉ax*- n |pO * XI 74 tfa Vrtu 门 ts M W3T- PMB- . J5 悅 A * 44 uv-v-31 ti n- 3IHM4心3 W t V h 乍 rlHi 2 i p.ir-n-W ft Jrt ZW =伦声 L- -i !+*H* HI.|J Fi li*!*- 烧记录查询功能，可根据年 月曰查询雷击记录江西省广播电视台雷电预警组网方案江西五和技术有限公司19图表分析功能按年份图表分析雷击状况 及电场峰值电场波形图：可将记录 中的电场频率数据实时 回放，从而了解当时的 雷电强度。雷击数据回放：可将记录 中的雷击数据实时回放， 从而了解当时的落雷点。七、鹰眼雷电预警系统报价1、在江西省昌北机场、九江机场、赣州机场、景德镇机场、宜春机场、井冈山机场六个机场平台 设置六个中心机房，在各中心机房安装一组雷电探测器（室外雷电