实时雷电预警装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种实时雷电预警装置，包括依次通信连接大气电场仪、单片机和报警模块；所述大气电场仪包括电场传感器和信号处理单元，所述电场传感器感应大气中的电场强度，形成电信号并传输给所述信号处理单元，所述信号处理单元对所述电信号进行处理，转换成数据信号并传输给所述单片机；所述单片机对数据信号分析处理，并与预设的报警限值比对，根据比对结果驱动所述报警模块报警。本实用新型专利技术利用单片机直接对所述大气电场仪采集和传递的数据信号进行分析比对，根据比对结果由单片机直接驱动所述报警模块报警，不需要将数据远程传回控制中心即可直接预警，增强了大气电场仪的独立工作能力，简捷高效。

【技术实现步骤摘要】
实时雷电预警装置
本技术涉及雷电预警
，具体涉及到一种实时雷电预警装置。
技术介绍
雷电是大气中的放电现象，多形成在积雨云中，积雨云随着温度和气流的变化会不停地运动，运动中摩擦生电，就形成了带电荷的云层，如果电荷量变得足够强大，即地面与云层的电场强度变得足够大时，就会击穿空气放电，放电地点会出现强烈的闪光和爆炸的轰鸣声，这就是雷击，故监测雷云与地面的电场强度可预警即将发生的雷电。雷电预警对避免雷电对人体和财物的伤害有着重要的作用。现有的雷电预警方案基本是通过大气电场仪测量地面大气电场，然后将测量数据传回中央数据处理中心，由微型计算机进行处理，再根据情况发布雷电预警信号。这种预警方式不能在现场实时对大气电场仪采集到的数据进行分析，必须将数据信号传回中央数据处理中心，具有滞后性，且所述数据信号在传递的过程中容易受到干扰，从而影响预警的准确性。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本技术提供了一种实时雷电预警装置。本技术采用的技术方案如下：本技术公开了一种实时雷电预警装置，包括依次通信连接大气电场仪、单片机和报警模块；所述大气电场仪包括电场传感器和信号处理单元，所述电场传感器用于感应大气中的电场强度，形成电信号并传输给所述信号处理单元；所述信号处理单元用于对所述电信号进行处理，转换成数据信号并传输给所述单片机；所述单片机用于对数据信号分析处理，并与预设的报警限值比对，根据比对结果驱动所述报警模块报警。本技术的有益效果是：本技术利用单片机直接对所述大气电场仪采集和传递的数据信号进行分析比对，根据比对结果由单片机直接驱动所述报警模块报警，不需要将数据远程传回控制中心即可直接预警，增强了大气电场仪的独立工作能力，简捷高效。优选的：所述单片机为ARM32位Cortex-M4内核单片机。优选的：所述报警模块包括驱动装置和报警装置，所述驱动装置包括依次连接的电源、继电器和功率放大器，所述继电器与单片机连接，所述功率放大器与报警装置连接，所述单片机根据所述比对结果控制所述继电器的启闭。优选的：还包括本地数据终端和远程数据中心，所述本地数据终端用于本地短期数据的暂存，所述远程数据中心用于数据的汇总储存；所述本地数据终端和远程数据中心均与所述单片机通信连接。优选的：所述本地数据终端通过RS-485通信网络与所述单片机连接；所述远程数据中心通过无线网络与所述单片机连接。优选的：所述电源为12V。优选的：所述报警装置包括扬声器和/或警示灯。附图说明图1是本技术实施例结构示意图。图2是本技术实施例的算法示意图。具体实施方式下面结合附图与实施例对本技术作进一步说明。实施例中，如图1和2所示：本技术公开了一种实时雷电预警装置，包括依次通信连接大气电场仪、单片机和报警模块；所述大气电场仪包括电场传感器和信号处理单元，所述电场传感器感应大气中的电场强度，形成电信号并传输给所述信号处理单元，所述信号处理单元对所述电信号进行处理，转换成数据信号并传输给所述单片机；所述单片机对数据信号分析处理，并与预设的报警限值比对，根据比对结果驱动所述报警模块报警。本技术利用单片机直接对所述大气电场仪采集和传递的数据信号进行分析比对，根据比对结果由单片机直接驱动所述报警模块报警，不需要将数据远程传回控制中心即可直接预警，增强了大气电场仪的独立工作能力，简捷高效。实施例中，所述电场传感器根据导体在电场中感应电荷原理设计，由电机带动旋转的接地金属片周期性的屏蔽大气电场，形成稳定的交变电信号，并把信号传递给信号处理单元。所述信号处理单元是大气电场仪的关键部件，它由IV变换电路，滤波电路，相敏检波电路，A/D转化电路、中央处理器、GPS模块、数据存储、控制电路和接口等部分构成，其主要功能是负责处理所述电场传感器输出的电信号，并将其转换成数据信号，并传递给所述单片机，方便单片机进行处理。实施例中，所述单片机内集成有雷电预警算法。由于单片机性能的提升，运算速度得到了很大的提高，内部存储容量也大大增加，已经能够将雷电预警算法集成在单片机中，直接由单片机运行雷电预警算法，直接发布雷电预警警报，使得雷电预警更加及时有效。实施例中，具体的，可采用ARM32位Cortex-M4内核单片机，其具有较大的程序存储和运行空间，能够实现较高的运行速度，尤其是具有DSP和FPU单元，使其具备强大的数据处理能力，从而能够完成雷电预警算法，实现对所述大气电场仪采集和传递数据的现场处理，从而及时作出雷电预警。实施例中，如图1所示，所述报警模块包括驱动装置和报警装置，所述驱动装置包括依次连接的电源、继电器和功率放大器，所述继电器与单片机连接，所述功率放大器与报警装置连接，所述单片机根据所述比对结果控制所述继电器的启闭，从而控制所述电源对所述功率放大器和报警装置供电。实施例中，所述电源通常采用12V电池；所述报警装置可以是扬声器或警示灯，为了进一步提高警示效果，也可以将这两者结合使用。实施例中，如图1所示，所述实时雷电预警装置还包括本地数据终端和远程数据中心，所述本地数据终端通过RS-485通信网络与所述单片机连接，用于本地短期数据的暂存，所述RS-485通信网络系统运行稳定可靠，通信速率高，通信效果好；所述远程数据中心通过无线网络与所述单片机连接，用于数据的汇总储存，方便简捷，便于后期数据的分析和查询。实施例中，如图2所示，所述雷电预警算法具体如下：步骤1、大气电场仪每秒钟采集一个电场强度数据，每一秒钟时间更新后，对前一分钟内电场数值的绝对值取平均，记为E0，用作跟预设的电场强度报警限值比对。步骤2、计算相邻两秒钟的E0的差值，如果差值的绝对值大于当前E0的20%，计为一次抖动，统计一分钟的抖动次数D0，作为判断依据，用作跟预设的抖动频率报警限值比对。步骤3：进行报警判断：一级报警基本条件，一分钟电场均值E0大于限值3kv/m，抖动频率D0大于1次/分钟。二级报警基本条件，一分钟电场均值E0大于限值5kv/m，抖动频率D0大于3次/分钟。三级报警基本条件，一分钟电场均值E0大于限值8kv/m，抖动频率D0大于5次/分钟。电场强度报警限值和抖动频率报警限值的具体数值可根据实际情况进行调整。步骤4：雷电预警算法完成报警判断后，单片机向继电器发出接通信号，将电源接到报警电路中；同时，单片机内设有计时器，根据步骤3的判断结果，针对不同的报警等级，输出频率不同的PWM波给所述功率放大器，信号经过放大后，再传送至报警装置，实现较大范围的报警功能；满足一级报警条件时，单片机输出较低频率的PWM波至功率放大器，满足二级报警条件时，单片机输出中等频率的PWM波至功率放大器，满足三级报警条件时，单片机输出较高频率的PWM波至功率放大器，所述PWM波经所述功率放大器放大后传输至所述报警装置，信号更强更准确；所述报警装置根据收到的不同频率的PWM波作出不同的报警提示，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.实时雷电预警装置，其特征在于：包括依次通信连接大气电场仪、单片机和报警模块；所述大气电场仪包括电场传感器和信号处理单元，所述电场传感器用于感应大气中的电场强度，形成电信号并传输给所述信号处理单元；所述信号处理单元用于对所述电信号进行处理，转换成数据信号并传输给所述单片机；所述单片机用于对数据信号分析处理，并与预设的报警限值比对，根据比对结果驱动所述报警模块报警；/n所述报警模块包括驱动装置和报警装置，所述驱动装置包括依次连接的电源、继电器和功率放大器，所述继电器与单片机连接，所述功率放大器与报警装置连接，所述单片机根据所述比对结果控制所述继电器的启闭。/n

【技术特征摘要】
1.实时雷电预警装置，其特征在于：包括依次通信连接大气电场仪、单片机和报警模块；所述大气电场仪包括电场传感器和信号处理单元，所述电场传感器用于感应大气中的电场强度，形成电信号并传输给所述信号处理单元；所述信号处理单元用于对所述电信号进行处理，转换成数据信号并传输给所述单片机；所述单片机用于对数据信号分析处理，并与预设的报警限值比对，根据比对结果驱动所述报警模块报警；
所述报警模块包括驱动装置和报警装置，所述驱动装置包括依次连接的电源、继电器和功率放大器，所述继电器与单片机连接，所述功率放大器与报警装置连接，所述单片机根据所述比对结果控制所述继电器的启闭。


2.如权利要求1所述的实时雷电预警装置，其特征在于：所述单片机为ARM...

【专利技术属性】
技术研发人员：季鑫源，行鸿彦，徐伟，
申请(专利权)人：南京多基观测技术研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32