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雷电监测仪数据转存系统的研发与设计摘要：以内蒙古地区现已投入业务运行的20个雷电监测仪为核心，以雷电监测定位系统为基础，设计了雷电监测仪状态文件转存系统，并成功应用于内蒙古雷电监测仪运行监控与技术保障业务。
实际应用表明，该系统可稳定可靠地完成雷电监测仪状态文件的转接与存储。
本文对该系统的功能、架构及主要技术路线做了较详细的介绍。
关键词：雷电监测仪；状态文件；转发；存储中图分类号：tp274 文献标识码：a引言近年来，为了实时监测雷电活动范围，精确定位雷电区域并确定其强度，内蒙古气象局先后在呼伦贝尔、兴安盟等地建设了20余套雷电监测定位系统，已基本形成一张覆盖内蒙古雷电灾害多发区的雷电定位监测网。
与此同时，内蒙古气象信息中心安装部署了“雷电监测定位系统（即数据处理中心站）”，用于实时接收全区雷电监测站运行状态信息与雷电回击数据[1]。
笔者对“雷电监测定位系统”仔细研究后发现：雷电监测站每隔30s向内蒙古气象信息中心搭建的“雷电监测定位系统”发送一条状态信息数据。
“雷电监测定位系统”只是将各雷电监测站上传的状态信息在软件界面滚屏显示，并未对各站上传的运行状态信息数据进行本地化存储处理（文件存储或数据库存储）。
鉴于上述原因，无法借助该套系统开展全区雷电监测站运行状况实时监控、连续监控、综合分析评估等工作。
为了有效开展全区雷电监测站运行监控工作，笔者在充分调研雷电监测站状态数据转存频次、文件命名规则与编码方式的基础上，研发设计了雷电监测仪数据转存系统。
本文将从系统的功能、架构及技术路线阐述雷电监测仪数据转存系统的设计与实现。
1 系统功能目前，雷电监测定位系统（数据处理中心站）接收的是雷电监测站每隔30s上传的二进制状态信息帧[1]，为了实时获取全区雷电监测站状态信息，以满足雷电监测站运行监控业务所需。
笔者在北京华云东方探测技术有限公司的帮助下，研发设计了“雷电监测仪数据转存系统”，实现了全区雷电监测仪状态实时监测、状态报警、数据接收、数据存储、连接设置与测试、站点管理等功能。
防雷检测方案I. 引言防雷检测是一种重要的技术手段，用于识别并评估雷电风险，保护人员和设备免受雷击的伤害。
本文将介绍一种有效的防雷检测方案，旨在提供全面的保护措施和准确的风险评估，确保安全性和可靠性。
II. 方案概述本方案旨在通过以下几个关键步骤来实现防雷检测：雷电风险评估、监测系统安装、数据采集和分析、报警和保护措施。
III. 雷电风险评估首先，在特定区域内进行雷电风险评估是至关重要的。
通过考虑地理和气象条件以及设备敏感度，可以确定风险等级，从而决定所需的保护措施。
这包括建筑物高度、设备类型、地形和周围环境等因素的综合考虑。
IV. 监测系统安装为了实现准确的防雷检测，监测系统的正确安装至关重要。
这包括雷达天线、接地系统、传感器和数据采集设备等的配置和定位。
雷达天线应位于合适的高度，并考虑不同类型的雷电强度和距离。
接地系统应确保有效地将雷电能量引入地下，以减少损害和危险。
V. 数据采集和分析监测系统应系统地采集雷电活动相关的数据，包括雷电频率、强度、距离和持续时间等。
这些数据将被传输到集中管理系统中进行分析和处理。
利用现代技术，如数据挖掘和模式识别算法，可以发现潜在的雷电风险和趋势，并对可能的危险进行预测。
VI. 报警和保护措施一旦检测到雷电活动超出安全阈值，监测系统将触发报警机制，以便及时采取保护措施。
这可能包括自动关闭设备、疏散人员、切断电源和通知相关人员等。
保护措施应根据具体情况进行定制，并演练以确保其有效性和及时性。
VII. 人员培训和维护对于该防雷检测方案的成功实施和持续运行，必须进行适当的人员培训和设备维护。
人员应了解系统的工作原理、操作流程和急救措施，并掌握相应的应急预案。
设备需要定期检查和维护，以确保其正常运行和准确性。
VIII. 结论本文介绍了一种有效的防雷检测方案，包括雷电风险评估、监测系统安装、数据采集和分析、报警和保护措施、人员培训和维护等关键步骤。
通过全面的安全措施和准确的风险评估，该方案可为人员和设备提供有效的保护。
菏泽市闪电定位探测与人工观测雷暴对比分析作者：程萌来源：《安徽农学通报》2016年第10期摘要：该文通过对2007-2013年菏泽地区9个区县人工观测雷暴资料和闪电定位系统监测资料的数理统计，重点分析了人工观测雷暴日、闪电定位系统监测的雷暴日特征。
结果表明：闪电定位系统监测获取的雷暴日数远大于人工观测的数据；闪电定位系统监测的雷电日局限于探测方法和设备的灵敏性，而人工观测的雷暴日局限于个人差异和地形影响，均不能完全客观反映各地区雷电活动规律；两者综合筛选后的雷暴日能客观真实反映各地雷电活动特征，在此基础上获得了有效反映雷电活动规律的雷暴日及雷击大地密度参数，为雷击风险评估与防雷设计提供参考。
关键词：闪电定位；人工观测；雷暴日；菏泽市中图分类号 P427.3 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2016）10-0151-03雷电是自然界大气中发生的瞬间放电过程，并伴有声、光、电的出现，它被联合国公布为十大自然灾害之一。
在现代生活中，雷电不仅对人畜的生命安全构成威胁，还对电力、通信、电子、建筑等许多行业都有着大影响，因此雷电活动规律及其防护问题一直为人们所关注[1-2]。
雷暴日是反映雷电活动规律的重要参数，是雷电科学研究和防雷工程设计的重要参数指标。
20世纪70年代，Nishino、Noggle和Proctor等科学家采用高频、甚高频、低频技术的天线定位系统测量闪电位置[3]。
而近年来闪电定位系统的建设，为该项工作的检验研究提供了基础。
问楠臻等利用广州市雷电监测网数据，按1km2的网格进行区域划分，通过加权得到地闪密度[4]；陈家宏等提出了网格法统计雷电日方法，并与传统人工观测雷电日进行了对比分析[5]；樊荣等从落雷密度的概念出发，利用克里金（Kriging）插值法，计算任一经纬度上的多年平均雷暴日数，并使用C#语言编制出计算落雷密度的软件[6]；还有些学者通过对各地的雷击大地年平均密度和多年平均雷暴日的分析，总结出了符合当地特点的两者的关系[7-10]。
大型油气储存基地雷电预警系统基本要求（试行）一、适用范围本文件明确了大型油气储存基地雷电预警系统的基本功能、系统构成、技术指标和预警分级、应急响应、运行维护等基本要求。
二、标准依据GB/T27962气象灾害预警信号图标GB/T38121雷电防护雷暴预警系统GB/T40619基于雷电定位系统的雷电临近预警技术规范T/CECS688雷电预警系统技术规程T/CMSA0012爆炸和火灾危险场所雷电监测预警技术要求QX/T262雷电临近预警技术指南三、基本功能雷电预警系统通过实时采集雷电相关信息，实现对大型油气储存基地及邻近区域雷电活动的实时监测、全面感知、临近预警，基本功能如下：1.雷电实时监测，具备实时探测地面大气电场等雷电特征参数功能。
2.雷电临近预警，包括雷电预警级别、雷电预警时间、预警区域、预警解除等信息。
3.雷电历史数据统计查询，具备覆盖区域内雷电预警信息查询、统计分析功能。
4.具备与全国危化品风险监测预警平台进行数据交互功能。
四、系统构成雷电预警系统由雷电探测模块、数据处理模块和用户端等部分组成。
1.雷电探测模块：由大气电场仪、闪电定位系统、多普勒雷达等一种或多种方式组成，其中大气电场仪应在大型油气储存基地本地装设，闪电定位系统和多普勒雷达探测数据宜通过第三方获取。
2.数据处理模块：应配置支持雷电探测数据的通信、接收、存储、计算与应用发布的硬件和软件。
3.用户端：包括电脑端、移动端、数据接口服务等一种或多种不同类型。
五、技术指标1.雷电预警提前时间不低于10分钟。
2.雷电平均有效报警率不低于80%。
3.探测半径不小于10千米。
4.大气电场探测精度优于±5%。
5.具备三级雷电预警功能。
6.雷电预警历史数据储存时间不低于3年。
7.现场安装的雷电探测模块应满足大型油气储存基地电气防爆要求，防护等级不低于IP65。
8.雷电探测模块寿命不小于3年。
六、预警分级雷电预警信息分为三级： 1.一级预警：可能有雷电活动，覆盖区域的大气电场正在增强，电场出现波动，地闪回击点发生位置位于距大型油气储存基地10千米以外的临近区域，有造成雷击事故的可能。
大气探测学_国防科技大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.雾的水平能见度小于1.0km。
参考答案:正确2.全天空成像仪WSI可以实现云量的昼夜连续观测。
参考答案:错误3.云幕灯在白天和夜间均可实现云底高度的测量。
（X）参考答案:错误4.积云云块垂直向上发展不旺盛，厚度小于其水平宽度，从侧面看似小土包，为淡积云。
参考答案:正确5.由于自身冷却或气团沿锋面缓慢抬升而形成的云常呈均匀幕状为（）参考答案:层状云6.在红外波段，以下哪些不是主要的吸收气体？参考答案:氧气（O2）7.在微波波段，氧气的强吸收带位于（）和118GHz附近，通常用来遥感大气温度廓线。
参考答案:60GHz附近8.在微波波段，水汽的强吸收带位于（），通常用来遥感大气湿度廓线。
参考答案:183GHz附近9.降水现象是指（）的水凝（冻）物从空中下落到地面上的现象参考答案:固态_混合态_液态10.利用同一时刻由前向散射仪接收到的（）与雨水检测器接收到的降水强度之比可以区分降水类型。
参考答案:散射光强11.全天空成像仪WSI采用双可见光波段法测量云量，即通过测量天空（）两个窄可见光波段的辐射值确定云量。
参考答案:650nm和450nm12.冷镜式露点仪是目前唯一一种可以在全温湿量程范围内达到较高准确度的测湿仪器，一直作为湿度标准器。
参考答案:正确13.风杯响应风速的变化是一个一阶过程，且响应风速上升和下降的时间常数不同，因此造成“过高效应”。
参考答案:错误14.“日晕三更雨，月晕午时风”描述的下列哪类云的特征？参考答案:卷层云15.下述云中，不属于低云族的是（）参考答案:Ac tra16.激光气象雷达通常由（）等组成。
参考答案:控制与数据处理单元_供电单元_光学接收单元_数据采集单元17.激光气象雷达可以用于探测（）。
参考答案:云底高_风廓线_气溶胶种类_湿度廓线18.散射辐射=总辐射-直接辐射参考答案:正确19.层积云属于一种典型的积状云。
防雷检测的内容防雷检测是指在建筑物、工厂、桥梁、船舶等场所，对雷电设施和安全设备进行检测，以确保其能够有效地抵御雷电，保护人员和设备的安全。
防雷检测包括对建筑物和设备的外观、结构、材料和接地系统进行测量和分析，以评估其防雷能力和安全性能。
下面是防雷检测所需的主要内容。
一、建筑物外形建筑物外形对于抵御雷电具有重要作用。
在防雷检测时，需要对建筑物的高度、形状、角度和介质特性进行评估。
同时，需要检测建筑物表面是否存在凸出物、角度、边缘等细节设计，以及是否存在裂缝等缺陷，这些细节设计可能会导致雷击。
建筑物表面的各种防风险措施，如避雷针、避雷网络、接地系统等也需要进行检测，以确保它们能够满足安全要求并进行合理维修或更新。
二、建筑物内部建筑物内部的电线和电器设备容易在遭受雷电伤害时受到损害。
在防雷检测过程中，需要对建筑物内部的电线和电器设备进行评估，并确认它们是否符合雷电保护标准。
需要检测建筑物内的电气装置的绝缘、导体安全距离等重要指标，以及安全保护措施的有效性等。
还需要检测设备支架、接地电气道路、插头插座等部件的安全性，以及紧急退出方式、自然通风通道等舒适性因素。
三、接地系统接地系统是防雷措施中最重要的一环。
接地系统是通过合理的设计和规范的安装来引导过电压和电流，从而使接触表面受到雷击时的电流不会通过设备和人体产生危险。
在防雷检测时，需要查看接地系统的引入、耳thing点及其接地电阻、桩式接地、塔杆接地、绝缘介质损耗等指标是否符合标准。
此外，需要检测接地系统的传递网络，以及检测接地体与构建结构材料（场地土壤）之间的导电接触。
同时，需要确保接地系统的可靠性，及时维护和更新。
四、避雷针和避雷网络避雷针和避雷网络是防雷措施中最常见的工具。
避雷针主要是通过把建筑物的上部电势放于地面电势之下，形成一条通路，使建筑物受到雷击时，电势能够沿着避雷针走向地面和大气，从而达到减少电压、电荷和电流的效果。
在防雷检测中，需要对避雷针的摆放、材料、长度等进行评估，并确保其符合防雷标准。
雷电监测定位系统 ADTD 雷电探测仪 用户手册
中国科学院空间科学与应用研究中心 ADTD雷电监测定位系统课题组 二○○四年十月 。 精选资料，欢迎下载 。
精选资料，欢迎下载 目 录 页号 一、 概论 2 1.1 ADTD 雷电探测仪的工作原理 2 1.2 雷电监测定位系统的构成 3 1.3 雷电探测仪的结构 4
二、 ADTD 雷电探测仪的技术功能指标 11 2.1 每个雷电探测仪布站配置 11 2.2 雷电探测仪布站连接简图 11 2.3 雷电探测仪的主要技术指标 11
三、 雷电探测仪的安装 13 3.1 安装场地要求 13 3.2 安装基座 13 3.3 探头供电 13 3.4 探头接地 13 3.5 通讯标准及波特率 17 3.6 探头与中心数据处理站间的通信 17 3.7 通讯电缆 18 3.8 探头的安装及水平调节 18 3.9 探头NS磁场天线环方位的调整 18 3.10 探头的初次通电 22 3.11 探头的密封 22
四、 雷电探测仪运行设置和操作 23 4.1 DIP开关的设置 23 4.2 探头的运行方式 25 4.3 探头的数据输出及帧格式 25 4.4 自动自检 28 4.5 探头命令 28 4.6 CPU板、PDL板以及电源/接口板上的LED灯的涵义 39
五、 雷电探测仪维修 41 5. 1探头的检修维护 41 2维修程序设置及测试终端连接 44 5. 3探头故障修理 47
。
精选资料，欢迎下载 一、概 论
1.1 ADTD 雷电探测仪的工作原理 ———闪电物理特性，探测原理，处理技术
大量的气象观测、卫星探测仪以及很多国家的电学测量等综合分析表明，全球在
任一时刻都有上千个雷暴在活动，大多数发生在较低纬度地区，但两极地区也时有发生。由于雷电在现代生活中，仍然威胁着森林、引燃火工品、造成人员的伤亡，对航天、航空、通讯、电力、建筑等国防和国民经济的许多部门都有着很大的影响。因此各国都很重视雷电的研究与防护。 闪电可以分为：云闪（包含云与云、云与空气、云内放电）、云地闪、诱发闪电、球闪等多种，其中对地面设施危害最大的是云地闪电。云地闪电又可以细分为：正闪（正电荷对地的放电）和负闪（负电荷对地的放电）。目前，闪电探测仪主要用来探测云地闪，并且能区分正负极性。 一次闪电的放电过程如下所述： 云层荷电形成电分布—初始击穿—梯级先导—联结过程—第一回击—K过程—J过程—直窜先导—第二回击—………。 闪电的放电过程中最重要的是回击过程，因为回击的电流大，辐射的电磁场强，是形成故障造成危害的主要原因。回击的放电特征参量为： 1. 回击的放电时间：指回击发生时的自然时间。 1. 闪电的回击数：每次闪电的回击次数。 1. 回击发生的位置：回击通道取垂直分量在地面或者在目标上的投影。 1. 回击的电流值：指回击电流波形的峰值。 1. 回击电流波形陡度最大值：指回击放电过程中单位时间内电流变化的最大值，它反映了闪电回击放电最剧烈时的状况。 1. 回击波形前沿持续时间：指回击电流波形中，从2KA到峰值电流的过渡时间。 1. 放电电荷：指每次回击放电所释放出的电荷，即电流对时间的积分。 闪电监测定位系统从理论上讲，其核心是通过几个站同时测量闪电回击辐射的电磁场来确定闪电源的电流参数。Maxwell方程组和特殊路径上的传播影响，将两者联系起来。高精度雷电定位系统将测量每次回击放电辐射的电磁脉冲的下列参量： * 回击的放电时间 。 精选资料，欢迎下载 * 回击发生的位置 * 100公里处回击波形的强度峰值 * 100公里处回击波形陡度值 * 100公里处回击波形陡点时间 * 100公里处回击波形前沿上升时间 * 100公里处回击波形宽度 * 另外，根据100公里处辐射场的波形，可以近似计算出回击的放电电荷、辐射能量。 其中，探测仪的探测参量与指标如下表所示： 参数 回击波形到达精确时间 方位角 磁场峰值 电场峰值 波形特征值（四个） 陡度值
指标 精度优于10-7秒 优于±1° 优于3% 优于3% 精度优于10-7秒 优于3%
组网后的雷电监测定位系统的探测参量与指标如下表所示： 参数 回击发生的精确时间 回击位置（经纬度） 强度 波形特征参量 陡度值 放电量 峰值功率
单位 0·1μS 度 KA 0·1μS KA/μS 库仑 兆瓦 指标 精度优于10-7秒 网内精度优于300米 相对误差优于15% 精度优于10-7秒 相对误差优于15% 相对误差优于30% 相对误差优于30%
1.2 雷电监测定位系统的构成 ———ADTD 雷电探测仪+中心数据处理站+用户数据服务网络+图形显示终端 由布置在不同地理位置上的两台以上的雷电探测仪（以下简称探头）可以构成一个雷电探测定位系统网。如图1-1所示： 中心数据处理站经通信信道可和多达16个探头相连，对接收到的闪电回击数据实时进行交汇处理，给出每个闪电回击的准确位置、强度等参数，由其图形显示终端设备随时存储、显示、打印或拷贝成图；中心数据处理站也可经通信系统对各个探头进行参数设置、调出探头工作状态等等；中心数据处理站可通过数据服务网络或设置多个图形显示终端，以便多个部门共享雷电的信息资源。 。 精选资料，欢迎下载 显然，这样的一个系统网，除探头，中心数据处理站，图形显示终端专用设备外，其通讯系统也是个重要组成部门，通讯的好坏直接影响整个系统网的可靠性，通讯可以
用多种途径来实现，如长途电话线，超高频通讯，电力载波通讯，微波接力通讯，甚至现代化的卫星通讯等等。我们推荐采用微波通讯，或专用有线线路。 一般而言，多站交汇误差要比两站交汇误差小，因此多站布置可以提高雷电定位精度，同时可以扩大探测范围。从交汇原理的合理性通常希望把探头布置成三角形，正四边形........更为有利，然而站的数量，站址的布置，站间的距离等的选取要从系统 雷电的定位精度要求，覆盖面积，场站的通讯条件以及场址背景条件等诸多因素综合分析决定。场地环境也是非常重要的，经过测试如果背景噪声很大也不宜用作站点，否则探头将不能正常运行，对于雷电定位将带来较大误差。站与站间的站距通常选为150公里至180公里为宜，平原地区可以适当拉开一些，山区可以适当缩短一些。
1.3 雷电探测仪的结构 探头的主要部件有支柱和仪器舱。这些部件以及探头的其它单元分别表示在图 1-2到图1-4中。 1.3.1 支柱 探头的支柱是一根厚壁钢管（9，图1-3），它有精密机加工的顶端表面和焊接的底部安装盘。仪器舱安装在它的顶端。用三根螺栓，通过支柱安装盘上的三个安装孔，将
1#探头 2#探头 N#探头 通信系统 中心数据处理站系统 图形显示终端 图1-1 雷击监测定位系统
………… 。
精选资料，欢迎下载 整个探头安装在水泥墩上，或用槽钢制成的“井”字架上。 1.3.2 仪器舱 仪器舱是一个组合部件，它是由电源腔（6，图1-3），电子盒（4，图1-3），天线部件（2，图1-3），密封圈（5，图1-3）以及玻璃钢罩（1，图1-3）组成。仪器舱被四颗特殊螺丝固定在支柱顶端的槽内，固定螺丝松开后，整个仪器舱可以用手转动，以便安装时校准天线部件的正北方向。在仪器舱的安装托盘上，设计有气压卸压阀。在要打开玻璃钢罩前，用于平衡罩内外的气压。 1.3.2.1 内部主连接电缆 内部主连接电缆，从电源/接口盒背面上的P901-19插座一直引到仪器舱安装托盘底部的P900-19插座上。 1.3.2.2 电子盒 电子盒（4，图1-3）是由五块印制电路板，长方形盒及连接电缆组成。电子盒用四个滚花螺钉固定在安装托盘上，整个部件可容易拆卸更换。 图1-4表示取去顶盖的电子盒。取去顶盖后，可取出盒内的四块印制电路板。另外电子盒还有四个(P505-6、P506-10、J401-1、J801-1)和探头其它部件连接的插座。 电子盒中的五块印制电路板是： 1.AFE板 2.PDL板 3.CPU板 4.时基TIME板 5.母板 整个电子盒是用两块半园柱面金属板（3，图1-3）和一个园形金属平板进行电屏蔽的。两块半园柱面金属板装在安装托盘上面的一个园形导槽中，可自由滑动，当打开时，可从内部取出被屏蔽的电子盒。 1.3.2.3 天线部件 天线部件（2，图1-3）由四个天线组成： 1.平板电场天线 2.东-西磁场环天线 3.北-南磁场环天线 4.GPS接收天线 。 精选资料，欢迎下载 平板电场天线是由上下两块园形印刷电路板的顶表面上的铜皮和四根特殊机加工 。
精选资料，欢迎下载
通信电缆电源电缆
地线接至地桩 接地电阻<5Ω
图1-2 ADTD雷电探测仪
仪器舱支柱安装基座最大直径35cm高度155cm 。
精选资料，欢迎下载 1 玻璃钢罩21 GPS天线2 天线部件
3 射频屏蔽罩5 密封圈6 安装托盘及电源腔7 电源腔前盖板
9 支柱
10 AFE板11 屏蔽板12 PDL板13 CPU板14 时基板
4 电子盒19 P506-1020 P505-6
15 电源开关16 保险丝17 MOV压敏电阻
18 电源/接口板
8 电源/接口盒
图 1-3 ADTD雷击探测仪主要组成单元
