雷电预警系统
《雷电监测预警》课程建设与发展
二 、 学 特 点 教
采用启发式 、 研讨 式的教学方法 ， 激发兴 趣 。鼓励 不 囿于固定 的模式或秩 序 ， 活调整思路 ， 灵 找到打破常 规 的解法 ，并在 文献 检索 、动手和动脑等方 面得到锻
炼， 树立创新意识 。在教学过程 中注意运用Ｐｗ ｒｏ ｔ ｏｅ ｉ 、 Ｐ ｎ Ｆｏｔａｅ 电视 录像 片等现代 教学手段使学 生接受 的 ｒｎ ｇ和 Ｐ 教学信息更 加一致 ， 通过课 堂上播 放表格 、 图像 、 画 动 等， 不仅提供了大量的信息 ， 而且 给学 生提供 了感性材 料， 使教学过程形象 、 生动 。搜集大量 的 国内外相关 的
一
、
课程 目的
研 究资料 ， 制作完 整 、 动的雷 电监测预警 课件 ， 生 反应 最新 的国内外研究现状 ， 以阅读研究论 文为课外作业 ， 通过学 生 自己归纳 总结 和老 师讲 解相互 弥补 的方式 ， 培养学生 的 自学能力 。课堂演示 国 内较先进 的雷 电监 测预警系统 ， 使学生对此课程有更感性 的认识 ， 加深对 课程 内容的理解 。 三、 师资培 养 目前 该 教学 队伍 已形成 了以课 程组 负 责人 为 核 心， 骨干教师为主要教学力量 ， 助教和研究生为辅 导教
在此基础上 ，系统介绍利用不 同观测资料对雷 电活动 进 行不同时空尺度预警 的方法 。多媒 体课件从权威期 刊上收集近几年来 国内外发表 的最具 代表性 的科研 内 容， 反映当前学科 的最新成果和雷 电的新进展 ， 如闪电 最新定位技术 ， 强对流识别 、 踪和外推方法 等 。在具 跟 体制定教学大纲 中体现 如下基 本原则 ：了解雷 电探测 的 主要 仪器 、 仪器 ｌ Ｔ作原 理 、 器采 集到 的数 据运用 ， 仪 能掌握基本 的风暴预报方法 ，了解 国内对雷 电监测预 警 的需求情况及发展现状 ，能 对几个雷 电监测 预警系 统 的主要工作思路有所 了解 。在教授学生基本 的雷 电 探测及预警 知识 的同时 ， 重在引导学生学会查 阅文献 ， 了解 国内外 的发展现状 。 培养学生 的基本科学素养 、 激 发学生学 习雷 电的兴趣 、 培养 独立思考 的能力 。掌握雷 电的基本探测仪 器工作 原理及其数据运 用 ，掌握对流
风电雷电防护与检测标准
风电雷电防护与检测标准
风电雷电防护与检测标准是为了确保风力发电机组在雷电环境下能够安全、可靠地运行而制定的一系列标准和规范。
这些标准涉及到风电机组的防雷设计、施工、检测和验收等各个环节，具体包括以下几个方面：
1.接地系统：规定了风电机组接地系统的设计、施工和检测要求，包括接地
电阻的测量和计算、接地线的选择和连接方式等。
2.防雷装置：规定了风电机组防雷装置的设计、施工和检测要求，包括避雷
针、引下线、接地网等的布局、安装和材料选择等。
3.电气系统：规定了风电机组电气系统的防雷要求，包括电源系统、控制系
统、通信系统等的防雷措施和设备选择等。
4.雷电预警与监测：规定了风电机组雷电预警和监测系统的设计、施工和检
测要求，包括雷电预警系统的布局、安装和运行，以及雷电监测数据的处理和分析等。
5.验收与评估：规定了风电机组防雷工程的验收和评估要求，包括验收程序、
评估标准和安全性能测试等。
总之，风电雷电防护与检测标准是为了确保风电机组在雷电环境下能够安全、可靠地运行而制定的一系列标准和规范。
在实际工作中，风电企业应该遵循这些标准，加强风电机组的防雷保护，提高其运行的安全性和可靠性。
贺州学院综合防雷系统
贺州学院综合防雷系统摘要利用雷电定位仪产生数据，形成贺州市雷击密度分布图，在对贺州学院土壤电阻率测量及分析的基础上，结合学校所处的地理地貌、人文背景、气象环境、雷暴活动规律等条件以及被保护建筑物自身特点，建立具有针对性的雷电灾害风险资料库，为学校提供最科学、最有效、最经济的建筑物雷电防护措施，利用gis技术并绘制出校园雷电灾害风险区划，并定期对校园防雷应急小组进行雷电灾害风险知识培训，根据学校的不同雷电灾害风险等级，建立起雷电监测预警机制，做出具有针对性的指导工作，使得雷电风险评估和雷电监测预警在业务中有机地结合。
关键词校园；防雷；风险划分；预警中图分类号tn95 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2011）52-0095-020引言雷电是一种美丽又迷人的大气放电现象，有着超长而耀眼的放电轨迹。
当雷暴云积累了足够强的正（负）电荷，使得空间或者地面某处的电场达到了击穿大气的数值时，就产生了雷电。
虽然雷击过程只有几十微秒，但雷电电流高达几万至几十万安培，电弧温度也可达几千摄氏度以上，对建筑群中高耸的建筑物及尖形物、空旷地区内孤立物体以及特别潮湿的建筑物、屋顶内金属结构的建筑物及露天放置的金属设备等有很大威胁，可能引起坍塌、火灾等事故。
全球每秒钟约有46次雷电发生，而我国每一分钟发生70余次雷电，频繁的雷击造成生命和财产的巨大损失。
依法防雷、科学防雷，建立防雷安全保障体系，减少雷灾危害，已成为社会经济发展的要求。
雷电灾害属于非确定性突发灾害，世界各国处理和解决非确定性突发灾害的实践表明，采取预警技术对灾害实行分级防御是一种有效的减灾方法。
近年来，预警的思想和模式已在我国各种突发社会事件、自然灾害、经济运行等社会公共安全领域得到了广泛的应用。
1 贺州学院概况概况贺州学院（英文：hezhou university）是具有60多年办学历史经国家教育部批准设立的一所全日制公办本科院校。
校园占地总面积781亩，校舍建筑总面积22万余平方米，在校师生超过12 000人。
防雷电措施及其应急预案(通用)
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加强对建筑物、设施和设备等的 防雷电措施，确保其安全可靠。
制定科学合理的应急预案
结合实际情况，制定具有可操作 性的防雷电应急预案，并加强演 练和培训，提高应急处置能力。
加强防雷电宣传教育
通过广泛宣传和教育，提高公众 对防雷电的认识和重视程度，增 强防范意识和技能。
加强国际合作与交流
加强与国际组织和其他国家的合 作与交流，共同应对雷电灾害的 挑战，推动防雷电技术的创新与 发展。
雷电对设备的危害
直击雷、雷电感应、雷电波侵入和雷 击电磁脉冲。
常见防雷设施及作用
01
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避雷针
将雷电引向自身并安全导入大 地，保护建筑物免受直接雷击。
避雷线
用于保护输电线路，减少雷击 对线路造成的危害。
避雷带和避雷网
用于保护建筑物，拦截直击雷 和感应雷。
接地装置
将雷电流安全地泄入大地，降 低雷击对设备和人员的危害。
3
屏蔽措施
对建筑物内的电子设备和电气线路采取屏蔽措施， 减少雷电电磁脉冲的干扰和损坏。
特殊建筑物防雷要求
易燃易爆场所
高层建筑
在易燃易爆场所，应采取更为严格的防雷措 施，如增加接闪器数量、提高接地装置标准 等。
高层建筑应设置均压环、防雷网格等措施， 以降低侧击雷的危害。
古建筑
弱电设备
古建筑多为木结构，应设置避雷带、避雷针 等外部防雷装置，并加强内部防雷措施，如 等电位联结、屏蔽等。
05
应急预案制定与实施
明确组织结构和职责分工
成立应急指挥部
负责统一指挥、协调应急处置工 作。
设立现场处置组
负责现场应急处置，包括人员疏 散、设备关停等。
雷电灾害防御业务系统定位
１ ４ 雷 电研 究 ＿
我 国雷电研究起步较晚， 近几年来有了一些进展， 在雷 电活动规律、 雷电灾害预测 、 闪电定 位资料 、 雷电预警预报等方面进行了研究并取得了一些成果 。
１ 广西壮族 自 ） 治区气象局． 中国气象事业发展战略研究成果学习纲要． ０６ ２０．
・
４ ・ ７
维普资讯
１３ 雷 电防护技术服 务 ．
《 中华人 民共和国气象法＞ 颁布实施以来 ， 各级气象主管机构和地方政府高度重视 ， 气象 部 门均成立 了专 门防雷 技术服 务机构 ， 本形成 了一支专业 防雷 技术服务 队伍 ， 防雷装置检 基 在
进一步提高我国雷电灾害防御的水平和能力 ， 中国气象事业发展战略研究》 《 已经提出了“ 公 共气 象 、 安全 气象 、 源气象 ” 资 理念 ， 明确提 出要加 强 建设 地 基 、 还 空基 、 天基立 体 化 的覆 盖 全 国的雷 电综 合探测 网 ， 开展雷 电探测 试验 和资料 的应 用研 究 ， 展 我 国雷 电 的预警 、 发 预报 新方
析， 以期 有助于提 高气 象部 门防 雷技 术服务 水平 的科技 含 量 ， 强社会 防御 雷 电灾害 增
的能力 。
关键 词 ： 雷电监 测 ； 预警预报 防护技 术 ； 电研 究 雷
雷 电是 伴随着 对流天气 过程发 生 的一 种灾 害性 天气 现象 ， 因具有强 大的 电流 、 它 炙热 的高 温、 猛烈 的冲击波 以及强烈 的 电磁辐 射等 物理效 应 而能够 在 瞬 间产 生 巨大的 破坏 作用 。为 了
方法和技 术 ， 出 ０～ 电活动发生 概率预 警 、 给 ３ｈ雷 重点 区域雷 电危险度 等级 预警 ， 以及 雷 电活
固原机场6iALPS全域智能防雷系统解决方案
固原机场6iALPS全域智能防雷系统解决方案摘要：本文通过对固原机场防雷现状存在的普遍性问题分析，提出6iALPS全域智能防雷系统解决方案，搭建机场智能防雷监测大数据云平台，从监测、管理及服务三个方面的实际需求出发，实现对机场的防雷装置运行状态实时动态监测管理，提升机场防雷效能。
关鍵词：机场；智能防雷；在线监测引言随着民用航空事业的蓬勃发展，作为运输终端的各地机场的规模不断扩展。
由于机场地理环境开阔，其塔台航管楼、航站楼、油罐、机车、导航台、气象雷达站以及人员雷击伤害概率远远高于一般公共区域，如何降低雷击伤害事件概率，提升安全运营，构建平安机场，是机场雷电安全致力研究方向。
怎样降低雷击伤害事件概率，提升运行、服务水平，构建平安机场，是机场安全管理工作之一。
针对机场复杂且高精度要求的监测控制和传输系统，作为专注于雷电防护研究开发的宁夏中科天际防雷股份有限公司以防雷装置监测与雷电临近预警保护为出发点制定了基于物联网的6iALPS全域智能防雷系统解决方案。
一、雷电防护目前存在的问题随着各行各业超大规模信息化、数字化电子设备的应用，各类防雷设施越来越全面，保护越来越精细，但是雷击事故依然频繁，造成的损失依然严重。
主要表现在以下几个方面：（一）缺乏防雷管理或管理不到位管理者、维护者人员和职责不明；管理人员欠缺专业的防雷知识和经验；传统的人工管理工作量大；管理人员交接不方便；（二）不能及时有效的掌握防雷信息不知道本单位做了哪些防雷措施；不能及时知道防雷设施是否运行正常；不能及时对防雷设备进行维护，该怎样去维护；不清楚防雷措施是否符合相关国家标准规范；（三）缺乏专业化的防雷预警服务系统目前，在防雷领域不仅在防雷设施、设备的监控管理方面缺乏有效手段，同时更缺乏能根据气象预报和天气实况等综合气象数据为雷电高危场所或单位提供精准化、精细化、专业化的雷电防护预警服务系统。
系统防雷作为雷电防护综合解决方案，已经能够较全面的满足雷电防护要求，但是它依然存在诸多不足。
GBT 41089-2021《基于雷电临近预警的电子
GB/T 41089-2021《基于雷电临近预警的电子系统隔离防雷技术规范》标准解读朱 彪1,2 曾金全1 刘 冰1 林彬彬1（1.福建省气象灾害防御技术中心；2.中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室）摘 要：2021年12月31日，国家市场监督管理总局和国家标准化管理委员会正式发布了GB/T 41089-2021《基于雷电临近预警的电子系统隔离防雷技术规范》，标准于2022年7月1日开始实施。
本标准是为降低电子系统雷击灾害风险损失而制定的，对提升电子系统雷电灾害防御能力具有现实的指导意义。
本文介绍了标准制定的背景和意义，对标准的主要内容与技术考虑作了解读，以更好地用于指导电子系统雷电防护工作，推动标准的贯彻落实。
关键词：GB/T 41089-2021，雷电临近预警，电子系统，隔离防雷DOI编码：10.3969/j.issn.1674-5698.2022.12.018Interpretation of GB/T 41089-2021, Technical specificationsfor isolated lightning protection of electronic system based onlightning nowcasting and warningZHU Biao1,2 ZENG Jin-quan1 LIU Bing1 LIN Bin-bin1（1. Fujian Key Laboratory of Severe Weather;2. State Key Laboratory of Severe Weather, Chinese Academy of Meteorological Science）Abstract: SAMR and SAC officially issued the national standard GB/T 41089-2021, Technical specification for isolated lightning protection of electronic system based on lightning nowcasting and warning on December 31, 2021 which was implemented on July 1, 2022. This standard is developed to reduce the risk loss of electronic system lightning disaster, and has practical guiding significance for improving the defense capability of electronic system against lightning disaster. This paper introduces the background and significance of the standard development, and explains the main contents and technical considerations of the standard, so as to better guide the lightning protection work of electronic systems and promote the implementation of the standard.Keywords: GB/T 41089-2021, lightning nowcasting and warning, electronic system, isolated lightning protection基金项目：本文受灾害天气国家重点实验室开放课题（项目编号：2021LASW-B07）和国家电网公司总部科技项目（项目编号：5500-202221143A-1-1-ZN）资助。
雷暴云地面电场特征和基于多源观测资料的雷电预警研究
雷暴云地面电场特征和基于多源观测资料的雷电预警研究雷暴云地面电场特征和基于多源观测资料的雷电预警研究雷暴是常见的天气现象，带来了丰富的降水、狂风和雷电等天气元素。
其中，雷电是由于强烈的云内垂直气流作用下，云间大量水滴、冰晶的碰撞和摩擦，产生巨大静电能而形成的自然现象。
雷电的产生与大气中大规模水汽的存在有关，虽然地球上蕴藏的水汽总量很大，但地球大气中的水汽分布很不均匀，大部分水汽集中在热带和亚热带地区。
在这些地区，强热力作用和大气扰动的影响下，产生了较强的对流和垂直气流运动，为雷电的形成提供了条件。
雷电的形成和发展是一个复杂的过程，涉及到大气中水汽的运动、云微物理过程、电荷的产生和分布等多个方面。
由于雷电的突发性和破坏性，能够准确预警雷电活动对于社会的安全和经济发展具有重要意义。
因此，基于多源观测资料的雷电预警研究成为科学家们的关注焦点。
地面电场是雷电活动的一个重要特征之一，通过对地面电场的观测可以了解雷电云的垂直发展过程和活动强度。
地面电场观测用到的仪器是闪电探测器，它通常由一个接收天线和相关的信号处理系统组成。
当闪电发生时，雷电放电的电流会引起感应电场的变化，闪电探测器通过接收感应电场信号，可以实时监测到雷电活动并进行预警。
除了地面电场观测，雷电预警研究还需要其他多源观测资料的支持。
例如，雷达观测可以提供雷暴云的立体结构和降水特征等信息，红外卫星观测可以提供雷暴云顶温度和云顶高度等指标，地闪观测可以揭示雷电活动的时空分布规律。
这些观测资料能够为雷电预警研究提供丰富的基础数据，并结合气象模型和预报技术，对雷电活动进行准确预测。
雷电预警研究的核心是要建立起雷电活动与各种观测资料之间的联系。
首先，需要分析和研究雷暴云的形成和发展机制，了解它们的演变规律和影响因素。
根据雷达观测、红外卫星观测和地闪观测等数据，可以对雷暴云进行特征分析，揭示雷电形成的机制和规律。
同时，还需要对不同类型的雷电活动进行分类和分析，例如云地闪电、云云闪电和地云闪电等，以便更好地建立雷电活动的统计学模型。
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集成电路模块
前置放大电路
数据传输模块
数据传输可选有线（NPort）和无线(CDMA)两种， 负责将探测数据发送到有固定IP地址的终端进行显示。
NPort
CDMA DTU
电场仪设置及故障检测
拨码开关 为了区分是哪个电场仪发送的数据，在数字 电路板上采用一个8bit的拨码开关作为设备的编号， 嵌入到发送字段的固定位置。因此，一个多站点 中心显示终端最多可以接收256个电场仪的数据。 电场仪发送数据帧格式 电场仪远程数据传输采用UDP方式。由于没 发送一次数据，因IP包头和UDP包头产生的字节 数就多达60个左右，为了减少数据流量，DNDY 地面电场仪每采集10秒数据发送一次。 下面是数据帧格式：
雷电监测定位系统
全国雷电监测定位网覆盖范围
主要内容
闪电定位网介绍 地面电场仪介绍 大气电场仪系统各模块介绍 电场仪设置及故障检测 雷电监测预警系统预警方法介绍 雷电监测预警系统软件介绍 雷电监测预警系统的应用
雷电短时预警预报可有效减少因雷击 造成的损失，可以为相关行业提供短时防 雷信息服务 中科院空间中心开发的DNDY雷电监测 预警系统 （包括闪电监测定位系统 和 DNDY型地面电场仪系统） 覆盖全国24个主要雷击区域省市的闪 电定位网，并有全国统一数据处理中心站 提供综合定位数据
室内设备主要是通信部分，负责将探 测数据通过网络发送到当地或远程显示终 端。 通信模块可选有线和无线两种，如果是 无线，则可将传输模块放到电源盒里面， 从而省去了中间的通信传输线。 此外，在供电不方便的地方，还可选 则太阳能供电。
DNDY地面电场仪三维视图和实物照片
大气电场仪系统各模块介绍
电源模块
ADTD闪电定位网介绍
闪电定位系统是一种云地闪探测系统， 能够实时对云地闪的发生位置进行定位。 闪电发生的时候都会向外辐射电磁波， 通过人们对大量观测数据的统计发现，云 地闪辐射的电磁波有其固有的特征，正是 基于这一原理，通过设置多个探测点，检 测波形特征点到达每个探测站的准确时间， 从而实现对云地闪的精确定位。
图3 雷雨云产生的大气电场
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/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。
DNDY型地面电场仪介绍 DNDY型地面电场仪是一种高集成度的 探测设备，室外设备直接将探测结果进行 AD转换，通过串口传给远程通信模块。室 内的通信模块将收到的数据实时发送到远 程终端进行显示。如下图所示：
DNDY地面电场仪结构框图
室外探头主要包括电源和探头两部分。 探头负责对地表附近的大气电场进行测 量，在完成一次数据采集以后将转换结果 打上时标发送出去。 电源部分主要完成对探头进行供电，电 路板上的指示灯显示电源和数据发送是否 正常。此外，电源部分还包括对市电和串 口的防雷，抵抗因雷击或电网中大功率设 备通断电产生的浪涌侵袭，保护设备不DTD闪电定位系统参数
图2 ADTD闪电定位网站点分布
DNDY地面电场仪介绍
电场仪对雷电进行预警原理介绍 地面电场仪是直接安装在地面上进行 电场测量的。如图所示，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。
雷电监测预警系统结构
闪电数据由全国或者各省闪电定位网数 据处理中心分批发送。雷电监测预警系统 软件分为单站和多站两种。 多站主要是提供对大面积范围内的综合 观测，如一个中等以上城市的监测预警中 心。 单站应用于安装地面电场仪的当地，对 其周边一定范围内的雷暴进行监测和预警。
雷电监测预警系统软件将地面电场仪 系统探测的数据和全国闪电定位数据相结 合，应用于短时雷电预警当中，大大提高 了雷电预警的的精度 进一步综合全国闪电定位网、地面电场 仪、天气雷达多种探测手段，进行雷电预 警
闪电定位仪通过设定阀值、波形前沿时 间、波形后沿时间、多峰干扰、尖峰干扰、 反峰干扰六个特征判据将云地闪信号选出 来，记录主峰到达的精确时间，将数据发 送到远程中心站进行多站综合定位处理。
云地闪波形
如上图所示。六个波形判据为：阀值根据探 测仪站点周围环境确定，特征值为100mV；波形 前沿 ≤18us，波形后沿 ≥10us；尖峰干扰 ≤25% 主峰，多峰干扰 ≤125% 主峰，反峰干扰 ≤115% 主峰。 当一个电磁波信号的波形满足以上六个判据 以后，系统就认为这是一个云地闪放电辐射出的 信号。通过以上六个波形判据，可以滤除95%以 上的电磁波干扰信号和80%以上的云间闪信号。 通过的云地闪信号再经过采集电路，将主峰到达 的精确时间，信号波形的前沿陡度、极性、强度 记录下来，交送数据处理单元进行运算处理。
序 号 1 2 3
数据名称
数据内容
数据 类型 byte byte
字节 偏移 数 量 1 1 1 00H 01H 02H
FrameStartID1 帧起始标志第一字节(EBH) FrameStartID2 帧起始标志第二字节(90H) NumberFlag
探测效率 探测范围 测向精度
80％－90％ 0—600ＫＭ、平均300KM 理论随机误差是0.5度
时间精度
回击分辨率 环境温度： 工作温度： 相对湿度： 降雨：
相对世界时130ns，探测仪之间小于50 ns
云地闪为3ms，云闪1ms -40度到+55度 -40度到+80度 0-100% 7.6cm/hr 在风速为65km/h