場磨式、電子式、固態(tài)式、閃電定位

目前常見的雷電預警系統(tǒng)有場磨式、電子式、固態(tài)式和基于閃電定位的雷電預警系統(tǒng)，本期將從這4種系統(tǒng)的原理、優(yōu)缺點及準確性等方面進行分析，看看哪種雷電預警報警準確。

一、國家政策要求

2024年11月28日發(fā)布的GB 17681-2024《危險化學品重大危險源安全監(jiān)控技術規(guī)范》中，針對危險化學品生產經營企業(yè)，如大型油氣儲存企業(yè)、地屬多雷區(qū)或強雷區(qū)的二級以上石油庫要求設置雷電預警系統(tǒng)。

注——6.6.1雷電預警系統(tǒng)

6.6.1.1：大型油氣儲存企業(yè)、地屬多雷區(qū)或強雷區(qū)的二級以上石油庫應設置雷電預警系統(tǒng)。公安部在16個城市試點基礎上，在全國分兩批推廣機動車檢驗標志電子化，為機動車所有人。（注:大型油氣儲存企業(yè)是指單罐罐容不小于100000m'且總庫容不小于1000000m’的原油庫;單罐罐容不小于5000m'且總庫容不小于50000m'的成品油庫;單罐罐容不小于10000m*且總庫容不小于100000m”的液化天然氣接收站;單罐罐容不小于1000m'且總庫容不小于10000m’的液化石油氣儲存企業(yè)。）

6.6.1.2：雷電預警系統(tǒng)不能替代雷電保護裝置。

6.6.1.3：雷電預警系統(tǒng)應由雷電探測模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和應用終端等組成。雷電預警系統(tǒng)應具備下列基本功能：實時監(jiān)測地面雷電特征參數(shù)；雷電臨近預警,包括雷電預警級別、雷電預警時間、預警區(qū)域、預警解除等信息；雷電歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計、查詢。

6.6.1.4：雷電探測模塊應自帶抗雷擊、過電壓保護措施。

6.6.1.5：雷電預警過程應包含預警啟動、預警持續(xù)、預結束階段。

6.6.1.6：雷電預警提前時間不應小于10min,平均有效報警率不應低于80%。

二、各種雷電預警系統(tǒng)分析

1、場磨式雷電預警系統(tǒng)

場磨式雷電預警系統(tǒng)是基于大氣電場測量的原理設計的，它通過電機帶動轉子勻速旋轉，實現(xiàn)對定子的屏蔽與非屏蔽切換產生感應電荷來測量電場強度和方向。場磨式雷電預警系統(tǒng)能夠實時監(jiān)測大氣電場強度，并通過融合雙算法技術實現(xiàn)高精度預警。

預警算法成熟，準確性高，是唯一能探測到雷電從初始-成長-成熟-消散4個全生命周期的雷暴探測儀，其漏警率為零?？垢蓴_能力也強，即使在復雜環(huán)境中，也能穩(wěn)定運行，可在雷電臨近前30分鐘發(fā)出預警。

由于場磨式雷電預警系統(tǒng)存在暴露式機械轉動部件，所以需要定期進行維護保養(yǎng)。

2、電子式雷電預警系統(tǒng)

電子式雷電預警系統(tǒng)也是基于靜電感應原理，是通過測量電場變化率來判斷雷電活動，其核心部件為全電子芯片式組件。

響應速度快，可靠性較高，平時不需要維護。但預警準確性較低，僅依靠電場變化率進行預警，容易受到外界干擾，存在零點漂移，且誤報率較高，預警有滯后，常常是在雷電發(fā)生后報警。

3、固態(tài)式雷電預警系統(tǒng)

固態(tài)式雷電預警系統(tǒng)采用固態(tài)電子元件，其內部設有一次和二次電極和固態(tài)材料等，通過電極感應大氣電場的變化實現(xiàn)雷電預警。

無機械運動部件，因此具有較高的可靠性，使用壽命長，可用于多種復雜環(huán)境。但預警精度有限，目前關于固態(tài)式系統(tǒng)的具體預警精度數(shù)據(jù)較少，但整體精度可能不如場磨式，有效預警率低，也是在雷電發(fā)生后報警。

4、基于閃電定位的雷電預警系統(tǒng)

閃電定位系統(tǒng)是通過其大范圍的監(jiān)測來判斷雷云移動軌跡的，雷云放電會產生電磁輻射，定位云閃、地閃來提供高精度的雷電位置和強度信息，從而實現(xiàn)預警。

使用高精度定位技術，能夠準確判斷雷電發(fā)生的位置和強度，且覆蓋范圍廣，適用于大面積數(shù)千公里區(qū)域的雷電監(jiān)測。

但設備成本高，對于以點為單位的企業(yè)來說，其預警技術存在一定得隱患，即首雷無法預警，預警準確性不能保障，特別是山區(qū)或海邊單位。另一方面，基于其探測及預警原理，其警報持續(xù)時間往往長于電場儀預警，影響企業(yè)生產效率。

綜合分析這幾款雷電預警系統(tǒng)，從預警精度和準確率來看，場磨式雷電預警系統(tǒng)是較好的選擇。同時也可以將多種系統(tǒng)技術結合使用，如在場磨式雷電預警系統(tǒng)中融入多普勒雷達、閃電定位數(shù)據(jù)，可以達到更準確的雷電預警效果，為人們的生命財產安全保駕護航。