本发明专利技术公开一种基于雷电预警的提前放电避雷针及其雷电环境报警系统，包括大气电场仪、大气电场测量判别装置、雷电预警记录装置、尖端放电装置、声光报警装置、通信模块、远程监测系统和雷电环境参数采样装置，所述大气电场仪、大气电场测量判别装置和雷电预警记录装置依次连接，所述尖端放电装置和声光报警装置分别与雷电预警记录装置连接，所述尖端放电装置搭配有提前放电避雷针，所述大气电场仪和提前放电避雷针组合成一个整体；该基于雷电预警的提前放电避雷针及其雷电环境报警系统能提前预警，主动接闪和现场报警，提高了提前放电避雷针主动产生尖端放电的准确性和稳定性，保障人员和财产安全。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于雷电预警的提前放电避雷针及其雷电环境报警系统。
技术介绍
依据雷电接闪理论，当雷电云层形成时，地面与云层之间产生一个电场强度可达到5KV/M以上的电场；从而使地面凸起部份或金属部件上开始出现电晕放电。雷电云层形成后，雷电云层电荷产生下行先导电荷，下行先导电荷以阶梯形式向地面移动，下行先导携带的电荷使地面形成强电场，在电场作用下，避雷针产生电晕放电形成上行的先导电荷，地面的避雷针与大地接地基础电气连接，上行先导向上传播与雷云层下行先导会合，并发展成对地闪电，闪电电流通过避雷针及接地装置所形成的通道，将雷电流引入接地系统泄放到大地。传统的避雷针依据这一原理，在电场作用下，安装在相对高处的避雷针尖端金属电子逃离产生上行的先导电荷，依靠避雷针高度优势率先与下行先导电荷会合形成接闪，完全依赖于尖端电晕现象。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种能提前预警，主动接闪和现场报警，在应用大气电场仪的基础上，提高了提前放电避雷针主动产生尖端放电的准确性和稳定性，同时对避雷针活动范围的人员作出声光报警，保障人员和财产安全的提前放电避雷针及其雷电环境报警系统。为解决上述问题，本专利技术采用如下技术方案: 一种基于雷电预警的提前放电避雷针及其雷电环境报警系统，包括大气电场仪、大气电场测量判别装置、雷电预警记录装置、尖端放电装置、声光报警装置、通信模块、远程监测系统和雷电环境参数采样装置，所述大气电场仪、大气电场测量判别装置和雷电预警记录装置依次连接，所述尖端放电装置和声光报警装置分别与雷电预警记录装置连接，所述尖端放电装置搭配有提前放电避雷针，所述雷电环境参数采样装置与雷电预警记录装置连接，所述通信模块与雷电预警记录装置连接，所述远程监测系统与通信模块连接，所述大气电场仪和提前放电避雷针组合成一个整体。进一步的，所述大气电场测量判别装置基于对大气电场测量值的变化趋势的跟踪作出是否发生雷电的判断。进一步的，是否发生雷电的判断结果用于驱动提前放电避雷针提前放电的发生和声光报警。进一步的，所述尖端放电装置设立有2-8个相互独立的尖端空气放电间隙。通过引入通信模块，结合互联网系统应用，可以构成基于本专利技术避雷针的远程在线雷电监测系统。本专利技术的有益效果是:构建了基于大气电场强度变化和大气电场变化率为基础的雷电报警判别装置，以判定本专利技术的避雷针所在的小范围是否有雷电发生，在可能发生雷电的情况下，发出雷电即将发生的声光警示，并通过本专利技术的尖端放电装置，电离避雷针尖端附近的空气，加速避雷针尖端电晕现象的发生，使避雷针提前接闪，有效增加避雷针的保护范围，同时记录接闪参数，且还引入了通信模块，通过互联网系统构成了一个雷电监测体系O【附图说明】图1为本专利技术一种基于雷电预警的提前放电避雷针及其雷电环境报警系统的总体结构图。图2为本专利技术一种基于雷电预警的提前放电避雷针及其雷电环境报警系统的安装结构图。图3为本专利技术一种基于雷电预警的提前放电避雷针及其雷电环境报警系统的提前放电避雷针结构图。图4为本专利技术一种基于雷电预警的提前放电避雷针及其雷电环境报警系统的算法示意图。【具体实施方式】参阅图1-4所示，一种基于雷电预警的提前放电避雷针及其雷电环境报警系统，包括大气电场仪1、大气电场测量判别装置2、雷电预警记录装置3、尖端放电装置4、声光报警装置5、通信模块6、远程监测系统7和雷电环境参数采样装置8，所述尖端放电装置4搭配有提前放电避雷针15，其主要包括有主针9、侧针10、触发信号一 11、触发信号二 12和太阳能电池13，所述主针9和侧针10置于顶部，构成尖端空气放电间隙，所述主针9贯通连接至接地网(未图示)；所述主针9搭配有高压发生器14，所述高压发生器14的次级一端与主针9相连，另一端与侧针10相连，所述高压发生器14的初级串联可控硅开关后连接到太阳能电池13上，可控硅开关由报警装置的触发信号一 11触发，或者由预放电针自身能量收集的触发信号二 12触发，太阳能电池13可与雷电预警记录装置3共用，安装于雷电预警记录装置3上，所述大气电场仪1、大气电场测量判别装置2和雷电预警记录装置3依次连接，所述尖端放电装置4和声光报警装置5分别与雷电预警记录装置3连接，所述雷电环境参数采样装置8与雷电预警记录装置3连接，所述通信模块6与雷电预警记录装置3连接，所述远程监测系统7与通信模块6连接，所述提前放电避雷针15下方设有接闪杆16，所述提前放电避雷针15位于接闪杆16的顶部，所述大气电场仪I和雷电预警记录装置3置于接闪杆16离地面2M左右，但也可根据实际情况进行调整，雷电预警记录装置3通过接闪杆16内部的通信线路(未图示)与顶部的提前放电避雷针15相连。所述大气电场测量判别装置2基于对大气电场测量值的变化趋势的跟踪作出是否发生雷电的判断，雷电发生前的10-30分钟，其周围的大气电场产生变化，并且在接闪前发生比较快速的变化，本专利技术的雷电判别及其装置模拟这种变化做出判断，而不是单纯的电场阀值的判定，其判别装置算法如图4所示，在未有雷暴发生时，大气电场测量值在EO-El之间，设t时刻的大气电场测量值为Et，如图，假定在TO时刻电场值发生变化，在TO-Tl时间内Et绘制的曲线分别在①A区，②B区，③C区；并且Et的曲线总体是上升的，则分别发出A\B\C三级报警。参阅图4所示，所述大气电场测量判别装置2的判别过程为: 1)在TO-Tl时间Et曲线总体单调上升，如Et整体在A区，提示有雷电发生可能，应加强观测；如Et到达B区，提示有雷电发生可能性较高，现场发出一般警示，停止高危活动；如Et达到C区，提示有雷电即将发生，提前放电避雷针产生尖端放电，同时发出人员撤离警报； 2)在Tl时间之后，重复一Etl为测量起点，判别方式同上述I); 3)如果有在TO-Tl更短的时间内Et发生更加急剧变化，要剔除其数据； 4)图中EO-El是安装位置晴朗天气电场值变化范围，E2，E3，E4依据EO-El值做加权运算得出。所述尖端放电装置4设立有2-8个相互独立的尖端空气放电间隙。所述大气电场仪I采用MEMS无磨损电场传感器，系统以每15秒为一个采样周期，传感器信号经数字化处理后进入到数值处理器，数据处理器剔除异常数据，然后得出每60秒的加权平均大气电场数据值Et。本专利技术的有益效果是:构建了基于大气电场强度变化和大气电场变化率为基础的雷电报警判别装置，以判定本专利技术的避雷针所在的小范围是否有雷电发生，在可能发生雷电的情况下，发出雷电即将发生的声光警示，并通过本专利技术的尖端放电装置，电离避雷针尖端附近的空气，加速避雷针尖端电晕现象的发生，使避雷针提前接闪，有效增加避雷针的保护范围，同时记录接闪参数，且还引入了通信模块，通过互联网系统构成了一个雷电监测体系O以上所述，仅为本专利技术的【具体实施方式】，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本专利技术的保护范围内。【主权项】1.一种基于雷电预警的提前放电避雷针及其雷电环境报警系统，其特征在于:包括大气电场仪、大气电场测量判别装置、雷电预警记录装置、尖端放电装置、声光报警装置、通信模块、远程监测系统和雷电环境参数采样装置，所述大气电场仪、大气电场测量判别装置和雷电预本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于雷电预警的提前放电避雷针及其雷电环境报警系统，其特征在于：包括大气电场仪、大气电场测量判别装置、雷电预警记录装置、尖端放电装置、声光报警装置、通信模块、远程监测系统和雷电环境参数采样装置，所述大气电场仪、大气电场测量判别装置和雷电预警记录装置依次连接，所述尖端放电装置和声光报警装置分别与雷电预警记录装置连接，所述尖端放电装置搭配有提前放电避雷针，所述雷电环境参数采样装置与雷电预警记录装置连接，所述通信模块与雷电预警记录装置连接，所述远程监测系统与通信模块连接，所述大气电场仪和提前放电避雷针组合成一个整体。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：潘冰，冉丹婷，
申请(专利权)人：广东立信防雷科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44
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