芬蘭Vaisala雷電預(yù)警系統(tǒng)技術(shù)方案TSS928是針對(duì)小區(qū)域（半徑55公里范圍）內(nèi)的人員設(shè)施的防雷預(yù)警提出的解決方案，適用于城市，重要設(shè)施如油庫(kù)、機(jī)場(chǎng)、化工場(chǎng)、通訊基站，露天公共場(chǎng)所如體育場(chǎng)、游樂(lè)場(chǎng)、高爾夫球場(chǎng)等的防雷預(yù)警。系統(tǒng)運(yùn)行基于對(duì)閃電的提前判斷、盡早發(fā)現(xiàn)，及時(shí)告警的原則，在盡量保障正常生產(chǎn)、生活的情況下，將由雷電災(zāi)害造的人民生命財(cái)產(chǎn)損失的可能性降到低。

雷電預(yù)警系統(tǒng)技術(shù)方案　型號(hào)：TSS928　品牌：芬蘭Vaisala

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一、建議書(shū)

本方案是針對(duì)小區(qū)域（半徑55公里范圍）內(nèi)的人員設(shè)施的防雷預(yù)警提出的解決方案，適用于城市，重要設(shè)施如油庫(kù)、機(jī)場(chǎng)、化工場(chǎng)、通訊基站，露天公共場(chǎng)所如體育場(chǎng)、游樂(lè)場(chǎng)、高爾夫球場(chǎng)等的防雷預(yù)警。系統(tǒng)運(yùn)行基于對(duì)閃電的提前判斷、盡早發(fā)現(xiàn)，及時(shí)告警的原則，在盡量保障正常生產(chǎn)、生活的情況下，將由雷電災(zāi)害造的人民生命財(cái)產(chǎn)損失的可能性降到低。

二、雷電預(yù)警系統(tǒng)
2.1 雷電預(yù)警系統(tǒng)簡(jiǎn)介

本系統(tǒng)由一臺(tái)TSS928雷電傳感器，三臺(tái)EFM550和一臺(tái)ALARM工作站組成。TSS928雷電傳感器通過(guò)探測(cè)閃電放電所輻射的磁場(chǎng)、電脈沖和光信號(hào)，計(jì)算出放電的距離和方向，探測(cè)范圍內(nèi)的雷暴進(jìn)行預(yù)警。EFM550大氣電場(chǎng)儀通過(guò)測(cè)量云地之間的大氣場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)周?chē)赡馨l(fā)生的閃電進(jìn)行監(jiān)測(cè)。ALARM是一臺(tái)計(jì)算機(jī)工作站，負(fù)責(zé)將以上兩種傳感器獲取的信息以地圖的方式呈現(xiàn)給用戶，用戶可以在ALARM上對(duì)告警級(jí)別，門(mén)限和方式進(jìn)行設(shè)置，實(shí)現(xiàn)雷電預(yù)警、人員撤離、設(shè)備防護(hù)的目的。下面將就系統(tǒng)中的硬件設(shè)備和軟件的主要功能進(jìn)行逐一說(shuō)明。

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2.2 TSS928 雷電傳感器

TSS928型雷電傳感器內(nèi)置環(huán)形天線和光傳感器能捕捉到閃電釋放出的磁場(chǎng)、電脈沖和光信號(hào)，經(jīng)過(guò)邏輯電路的判斷（是否為閃電或干擾信號(hào)），識(shí)別（云閃或地閃），計(jì)算（方位和范圍）從而得到閃電信息，是一種經(jīng)濟(jì)、可靠的單點(diǎn)雷電探測(cè)傳感器。由于TSS928本身具有計(jì)算處理數(shù)據(jù)功能，它可獨(dú)立地與一臺(tái)個(gè)人電腦連接通過(guò)I/O口直接實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話以及閃電信息的顯示和保存。TSS928通過(guò)串口輸出ASCII碼，也可與自動(dòng)氣象站集成使用。設(shè)備的外觀如圖1所示：

    圖1 TSS928設(shè)備外觀

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TSS928可以探測(cè)并區(qū)分云地閃和云間閃。它可以探測(cè)并估算出發(fā)生在56公里半徑內(nèi)云地閃所處的范圍。它對(duì)云間閃不做定位，只記錄次數(shù)。TSS928可以探測(cè)云地閃的回?fù)?。在正常模式下，傳感器根?jù)時(shí)間和角度將同一個(gè)閃電的回?fù)魵w為一次閃電。每探測(cè)到一次閃電，閃電計(jì)數(shù)器的記錄就增加一個(gè)。TSS928根據(jù)一次閃電距離近的回?fù)魣?bào)告閃電的范圍。它的云地閃探測(cè)效率通常高達(dá)90％，并按照距離劃分將云地閃為三類，頭頂雷，附近雷和外場(chǎng)雷：

頭頂雷：0~9公里

附近雷：9~19公里

外場(chǎng)雷：19~56公里

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除了報(bào)告地閃的范圍，TSS928還按照8個(gè)方位報(bào)告地閃的方向：北、東北、東、東南、南、西南、西、西北。

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2.3 EFM550大氣電場(chǎng)儀

EFM550大氣電場(chǎng)儀通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片切割磁力線產(chǎn)生電磁感應(yīng)，可以實(shí)時(shí)探測(cè)，記錄并報(bào)告云地之間的電場(chǎng)強(qiáng)度。它通過(guò)探測(cè)周?chē)髿怆妶?chǎng)強(qiáng)弱變化來(lái)監(jiān)測(cè)在中心位置頭頂形成的雷暴，雷暴來(lái)臨之前當(dāng)大氣電場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)一定閥值時(shí)設(shè)備會(huì)自動(dòng)告警，從而起到預(yù)警作用。

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2.4 ALARM-自動(dòng)閃電告警和風(fēng)險(xiǎn)管理工作站

ALARM是一個(gè)閃電預(yù)警應(yīng)用軟件。它的用戶界面如圖2所示。

圖2 ALARM閃電預(yù)警應(yīng)用軟件界面

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ALARM具有以下功能：

（1）實(shí)時(shí)閃電和電場(chǎng)活動(dòng)

Ø包圍某個(gè)特定區(qū)域的云地閃活動(dòng)軌跡

Ø在三個(gè)區(qū)域內(nèi)顯示云地閃活動(dòng)，使用TSS928傳感器時(shí)，則在不同方向的八分圓扇形區(qū)域內(nèi)顯示

Ø使用TSS928傳感器時(shí)，計(jì)算云間的閃電次數(shù)

Ø在使用多達(dá)7個(gè)EFM 550傳感器的情況下，測(cè)量電場(chǎng)強(qiáng)度

Ø以TSS928所在點(diǎn)為圓心， 56公里范圍內(nèi)數(shù)據(jù)的顯示

Ø支持地圖覆蓋

Ø。

（2）用戶警報(bào)設(shè)置

Ø為各區(qū)域特定閃電活動(dòng)級(jí)別或云間閃級(jí)別設(shè)置警報(bào)

Ø為不安全電場(chǎng)強(qiáng)度級(jí)別設(shè)置警報(bào)

Ø自動(dòng)聲音、能見(jiàn)和e-mail信號(hào)警報(bào)選擇

Ø向任何能夠接收 e-mail或呼機(jī)發(fā)送警報(bào)

Ø將云地閃、云間閃和電場(chǎng)強(qiáng)度信息進(jìn)行邏輯關(guān)聯(lián)以根據(jù)各地*的環(huán)境特征進(jìn)行設(shè)置

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（3）可選擇自動(dòng)繼電器

Ø觸發(fā)警笛或指示燈

Ø發(fā)電機(jī)

Ø關(guān)閉脆弱設(shè)備

Ø多可使用8個(gè)繼電器

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（4）工作計(jì)算機(jī)配置應(yīng)當(dāng)不低于：

ØCPU: Pentium-III, >= 500 MHz

ØOS: Windows NT 或 2000

ØRAM: >= 128 Mbytes

Ø硬盤(pán): >= 20 Gbytes

Ø顯示分辨率: 1024 x 768,  24 bit color

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2.5 雷電預(yù)警系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)

（1）TSS928雷電傳感器：

Ø探測(cè)范圍：以觀測(cè)點(diǎn)為圓心，30海里（56千米）范圍內(nèi)

Ø距離分辨率：0-9公里，9－19公里，和19-56公里（用戶可以自行設(shè)置海里或千米）

Ø軸分辨率：1o遞增，0 o -360 o ，以扇區(qū)為單位

Ø探測(cè)效率：10 公里內(nèi)100%，三次放電

Ø電源指標(biāo)：AC交流電：180-240 VAC （可選 90-120VAC ）

Ø功耗：大100W

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（2）通信：

Ø金屬或光纖聯(lián)接

Ø串行ASCII格式

ØRS-232和 RS-422串聯(lián)速率9600bps

Ø自動(dòng)1分鐘雷電信息，同時(shí)報(bào)告發(fā)生事件的數(shù)據(jù)報(bào)告，或按用戶要求輸出

Ø標(biāo)準(zhǔn)/認(rèn)可：UL, CSA, CE 和MILSTD45208

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（3）安裝配置

Ø地面：標(biāo)準(zhǔn)支柱

Ø風(fēng)桿：風(fēng)桿安裝支架，外徑3.5英寸

Ø高度：建議大高度3.0米

Ø。

（4）環(huán)境條件

Ø操作/儲(chǔ)存溫度：-50C至+50C（帶加熱器）

Ø大風(fēng)負(fù)荷：0-120海里，222千米/小時(shí)

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（5）EFM550大氣電場(chǎng)儀

Ø精度 ：±10％

Ø相應(yīng)時(shí)間：1秒

Ø信號(hào)接口：8位二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)RS－485（兼容RS－422〕全雙工

Ø取樣：固定2/秒信息率

Ø范圍：大±10kV/m

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（6）環(huán)境條件

Ø工作/儲(chǔ)存溫度范圍：-23 °C 到＋46 °C

Ø濕度：0％到100％

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（7）機(jī)械

Ø電動(dòng)機(jī)：無(wú)刷型；平均*時(shí)間25，000小時(shí)以上

Ø電纜：4雙鉸線，小24AWG

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（8）電力

Ø電壓：100－240VAC，50－60赫茲；或20－30VDC

Ø電源保護(hù)：多級(jí)瞬時(shí)保護(hù)

Ø耗電：2.3瓦

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三、系統(tǒng)組成和使用

圖3 系統(tǒng)配置圖

TSS928單點(diǎn)雷電預(yù)警系統(tǒng)所覆蓋的區(qū)域面積約9000平方公里，大體相當(dāng)于一個(gè)直轄市的行政范圍。通常建議安裝在受保護(hù)區(qū)域的中心位置。TSS928探測(cè)的中心區(qū)（頭頂區(qū)）是一個(gè)半徑9公里的圓，是TSS928重點(diǎn)防護(hù)的區(qū)域，而以外的附近區(qū)（半徑19公里）和外圍區(qū)（半徑56公里）是中心區(qū)的緩沖地帶，在這兩個(gè)地區(qū)發(fā)生的云地閃都能被TSS928識(shí)別、定位（范圍和方向）和記錄，而云間閃只計(jì)數(shù)不做方向和距離的判斷。假設(shè)雷暴由外圍區(qū)以外生成并向中心區(qū)域接近，當(dāng)它相繼經(jīng)過(guò)外圍區(qū)和附近區(qū)時(shí)，其距離范圍和方向就被TSS928探測(cè)到。經(jīng)過(guò)對(duì)無(wú)數(shù)次雷暴的統(tǒng)計(jì)分析，雷暴從外圍區(qū)到達(dá)中心區(qū)域之前約有10~45分鐘的時(shí)間，TSS928在這段時(shí)間內(nèi)向用戶定義的區(qū)域發(fā)出告警，包括發(fā)Email、屏幕顏色提醒，通過(guò)繼電器觸發(fā)燈光、警笛，也可以關(guān)閉（及恢復(fù)）脆弱設(shè)備的運(yùn)行。

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TSS928支持RS-232-C和RS422串口輸出經(jīng)過(guò)計(jì)算的閃電信息。當(dāng)工作站與TSS928的距離不超過(guò)15米時(shí)可以通過(guò)計(jì)算機(jī)RS-232串口與TSS928相連。如果超過(guò)15米不超過(guò)1公里，則可以通過(guò)RS422方式。而本方案中的TSS928和其中一臺(tái)EFM550通過(guò)增加MODEM實(shí)現(xiàn)超過(guò)10公里距離內(nèi)的傳輸。

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EFM550通常作為T(mén)SS928的輔助設(shè)備安裝在中心區(qū)以及需要重點(diǎn)保護(hù)的地點(diǎn)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)這些區(qū)域的大氣電場(chǎng)強(qiáng)度并通過(guò)RS232（也支持RS422或RS485）串口將數(shù)字信號(hào)傳送到ALARM工作站。頭頂雷，作為雷電預(yù)警的另一個(gè)依據(jù)。

ALARM工作站通過(guò)串口多可與一臺(tái)TSS928和7臺(tái)EFM550電場(chǎng)儀相連。

芬蘭Vaisala雷電預(yù)警系統(tǒng)技術(shù)方案TSS928本方案是針對(duì)小區(qū)域（半徑55公里范圍）內(nèi)的人員設(shè)施的防雷預(yù)警提出的解決方案，適用于城市，重要設(shè)施如油庫(kù)、機(jī)場(chǎng)、化工場(chǎng)、通訊基站，露天公共場(chǎng)所如體育場(chǎng)、游樂(lè)場(chǎng)、高爾夫球場(chǎng)等的防雷預(yù)警。系統(tǒng)運(yùn)行基于對(duì)閃電的提前判斷、盡早發(fā)現(xiàn)，及時(shí)告警的原則，在盡量保障正常生產(chǎn)、生活的情況下，將由雷電災(zāi)害造的人民生命財(cái)產(chǎn)損失的可能性降到低。