捷力通雷電預(yù)警系統(tǒng)
自然界每年都有幾百萬次閃電。雷電災(zāi)害是“國際減災(zāi)十年”公布的最嚴重的十種自然災(zāi)害之一。統(tǒng)計資料表明,雷電造成的損失已經(jīng)上升到自然災(zāi)害的第三位。每年因雷擊造成人員傷亡、財產(chǎn)損失不計其數(shù)。據(jù)不統(tǒng)計,我國每年因雷擊以及雷擊負效應(yīng)造成的人員傷亡達3000~4000人,財產(chǎn)損失在50億元到100億元人民幣。
雷電災(zāi)害所涉及的范圍幾乎遍布各行各業(yè)。現(xiàn)代電子技術(shù)的高速發(fā)展,帶來的負效應(yīng)之一就是其抗雷擊浪涌能力的降低。以大規(guī)模集成電路為核心組件的測量、監(jiān)控、保護、通信、計算機網(wǎng)絡(luò)等*電子設(shè)備廣泛運用于電力、航空、國防、通信、廣電、金融、交通、石化、醫(yī)療以及其它現(xiàn)代生活的各個領(lǐng)域,這些電子設(shè)備普遍存在著對暫態(tài)過電壓、過電流耐受能力較弱的缺點,暫態(tài)過電壓不僅會造成電子設(shè)備產(chǎn)生誤操作,也會造成更大的直接經(jīng)濟損失和廣泛的社會影響。
油庫作為接收、儲存和發(fā)放原油或原油產(chǎn)品的企業(yè),是國家石油儲備和供應(yīng)的基地,它對于保障國防和促進國民經(jīng)濟高速發(fā)展具有相當重要的意義。1989年8月12日上午,中國石油總公司黃島油庫遭雷擊發(fā)生特大爆炸事故,19人死亡,100多人受傷,直接經(jīng)濟損失3540萬元;1998年7月13日下午,遭遇直擊雷雷擊,造成庫區(qū)油罐爆炸,燒毀0號柴油125噸及1000m3柴油罐1座,造成重大經(jīng)濟損失。由此可見,油庫做好防雷設(shè)施的預(yù)防是多么重要。
在傳統(tǒng)防雷(接地泄流)日益完善的今天,現(xiàn)實生活中往往還是依舊遭受雷災(zāi)(人群無法及時疏散、設(shè)備隔離電源未及時保護等等),及時了解雷電何時到達顯得對后續(xù)防雷工作尤為重要,而雷電預(yù)警系統(tǒng)則能補全這一短板。
雷電預(yù)警系統(tǒng)是目前的能大幅降低雷擊傷亡與災(zāi)害的措施之一,能及時、準確地預(yù)報當?shù)?/span>30分鐘內(nèi)雷擊活動情況,為企業(yè)的安全生產(chǎn)管理提供科學的依據(jù);在我國“雷電預(yù)警”現(xiàn)在還只處在一個起步階段,國家雷電標準委員會對于雷電預(yù)警的標準剛于2019年10月定初稿,形成國家標準,標準名稱為“雷電防護 雷暴預(yù)警系統(tǒng) GB/T 38121-2019/IEC62793:2016”。
大型油氣儲存基地雷電預(yù)警系統(tǒng)基本要求
一、適用范圍本文件明確了大型油氣儲存基地雷電預(yù)警系統(tǒng)的基本功能、系統(tǒng)構(gòu)成、技術(shù)指標和預(yù)警分級、應(yīng)急響應(yīng)、運行維護等基本要求。
二、標準依據(jù)
GB/T 27962 氣象災(zāi)害預(yù)警信號圖標
GB/T 38121 雷電防護 雷暴預(yù)警系統(tǒng)
GB/T 40619 基于雷電定位系統(tǒng)的雷電臨近預(yù)警技術(shù)規(guī)范
T/CECS 688 雷電預(yù)警系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程
T/CMSA 0012 爆炸和火災(zāi)危險場所雷電監(jiān)測預(yù)警技術(shù)要求
QX/T 262 雷電臨近預(yù)警技術(shù)指南
三、基本功能雷電預(yù)警系統(tǒng)通過實時采集雷電相關(guān)信息,實現(xiàn)對大型油氣儲存基地及鄰近區(qū)域雷電活動的實時監(jiān)測、全面感知、臨近預(yù)警,基本功能如下:1.雷電實時監(jiān)測,具備實時探測地面大氣電場等雷電特征參數(shù)功能。2.雷電臨近預(yù)警,包括雷電預(yù)警級別、雷電預(yù)警時間、預(yù)警區(qū)域、預(yù)警解除等信息。3.雷電歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計查詢,具備覆蓋區(qū)域內(nèi)雷電預(yù)警信息查詢、統(tǒng)計分析功能。4.具備與全國危化品風險監(jiān)測預(yù)警平臺進行數(shù)據(jù)交互功能。
四、系統(tǒng)構(gòu)成雷電預(yù)警系統(tǒng)由雷電探測模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和用戶端等部分組成。1.雷電探測模塊:由大氣電場儀、閃電定位系統(tǒng)、多普勒雷達等一種或多種方式組成,其中大氣電場儀應(yīng)在大型油氣儲存基地本地裝設(shè),閃電定位系統(tǒng)和多普勒雷達探測數(shù)據(jù)宜通過第三方獲取。2.數(shù)據(jù)處理模塊:應(yīng)配置支持雷電探測數(shù)據(jù)的通信、接收、存儲、計算與應(yīng)用發(fā)布的硬件和軟件。3.用戶端:包括電腦端、移動端、數(shù)據(jù)接口服務(wù)等一種或多種不同類型。
什么是“雷電預(yù)警”?
基本定義:在雷擊發(fā)生前的10~30分鐘左右發(fā)出警告訊號,提醒或告知那些在野外作業(yè)的人員,及時采取適當?shù)拇胧┍芾住?/span>
國家雷電標準委員會研究認為,“雷電預(yù)警”主要有三個方面的作用:
1、 提醒野外作業(yè)人員及時停止火暫停室外作業(yè),進入安全地帶避雷,防止雷擊傷害;
2、 對某些可能造成重大危害的作業(yè),雷擊前及時采取適當措施,防止重大雷擊事故發(fā)生。比如:易燃易爆場所的室外作業(yè),此時必須停止或暫停;
3、 采取自動分合閘系統(tǒng)使供電線路隔離雷電,對一些重要設(shè)備進行保護。
怎么判斷自己是否需要“雷電預(yù)警系統(tǒng)”?
國家雷電標準委員會定義了四種類別來輔助用戶自己判斷
表格1 – 關(guān)于人員保護的雷電風險分類
風險類型 | 風險等級 |
可能造成人員生命的傷害 | A |
可能造成人員嚴重的傷害 | B |
可能造成人員輕微的傷害 | C |
無傷害 | - |
表格2 – 關(guān)于物品損失的雷電風險分類
風險類型 | 風險等級 |
可能造成高價值物品的損失 | A |
可能造成一般價值物品的損失 | B |
可能造成低價值物品的損失 | C |
無損失 | - |
表格3 – 關(guān)于有價值的服務(wù)的雷電風險分類
風險類型 | 風險等級 |
可能造成高價值服務(wù)的中斷 | A |
可能造成一般價值服務(wù)的中斷 | B |
可能造成低價值服務(wù)的中斷 | C |
無損失 | - |
表格4 – 關(guān)于環(huán)境災(zāi)害的雷電風險分類
風險類型 | 風險等級 |
可能造成嚴重環(huán)境災(zāi)害事故的發(fā)生 | A |
可能造成環(huán)境影響 | B |
對環(huán)境影響較小 | C |
無影響 | - |
當有任何一類的風險等級達到A,即表示你應(yīng)該選擇安裝雷電預(yù)警系統(tǒng),當有二類風險等級達到B,你也應(yīng)該選擇安裝雷電預(yù)警系統(tǒng)。
2.1系統(tǒng)概述 雷電預(yù)警系統(tǒng)主要由大氣電場偵測探頭、預(yù)警主機和監(jiān)測軟件組成。 (1)預(yù)警系統(tǒng)特點 ● 基于靜電場原理測量電場強度; ● 通過不同的方法來測量電場強度并消除工業(yè)干擾信號; ● 在惡劣環(huán)境下有效的保護測量電極; ● 機械部分由電極和螺旋電機組成, 抵御酸性污染; ● 寬廣的檢測范圍; ● 產(chǎn)品無噪音、高隱蔽性,適合惡劣氣候下連續(xù)工作、使用壽命長; (2) 適用范圍 雷電預(yù)警系統(tǒng)是一整套全自動、大面積、高精度、實時雷電監(jiān)測系統(tǒng),曾為會、世博會、青奧會、上合組織峰會等大型活動提供雷電預(yù)務(wù)保障,也曾為各類危化、重點場所提供預(yù)警保護。其適合文保單位、旅游景區(qū)、學校、車站、廣場、高爾夫球場、太陽能發(fā)電站、地鐵站等地,以及油庫、加油站、化工廠等易燃易爆場所安裝使用。 2.2設(shè)計依據(jù) IEC 62305 雷電防護(Protection against lightning) GB/T 38121-2019/IEC 62793:2016 雷電防護 雷暴預(yù)警系統(tǒng) Q/CH010-2018 大氣電場儀一般功能規(guī)格技術(shù)要求 2.3組成部分 主要包含以下4個內(nèi)容: 1、安裝于中控樓頂?shù)膽敉獯髿怆妶霰O(jiān)測裝置 2、安裝于值班室或中控室的聲光報警主機 3、軟件 2.4工作原理 ,靜電場是由電荷建立的,雷暴的發(fā)生來源于雷雨云內(nèi)部的電荷累積;只要能夠準確檢測空間靜電場的變化,就可以間接了解雷雨云電荷累積的情況。根據(jù)多年來世界各地所記錄的相關(guān)氣象資料表明,雷暴的發(fā)生需要一定條件,并且具有規(guī)律性:以在平地距地面約1.5m處設(shè)立的檢測點為例,在一個無云天氣檢測到的平均場強約為250V/m,而當場強檢測值達到2KV/m以上時,通常意味著該地點上方雷雨云已經(jīng)產(chǎn)生;如果場強持續(xù)增大至4kV/m,發(fā)生雷暴現(xiàn)象的可能性就將超過90%;雷暴發(fā)生時,場強會增大至14KV/m以上。一般情況下,獨立雷雨云或雷雨云群的產(chǎn)生需要至少約20分鐘。 基于上述原理設(shè)計的高性能雷暴預(yù)警系統(tǒng),它能夠?qū)崟r檢測其所在位置的靜電場場強變化,然后反映在輸出結(jié)果中并與預(yù)設(shè)的三個場強門限相比較,以確定警報等級。系統(tǒng)的檢測半徑在10–20km范圍。 當雷云形成或靠近的時候,對地靜電場的電場強度會呈現(xiàn)顯著變化特征。如圖所示: 捷力通雷電預(yù)警系統(tǒng)采用大氣電場偵測傳感器運用測量環(huán)境靜電場的原理來對雷云進行偵測分析。在任何時候,系統(tǒng)都可以根據(jù)對環(huán)境靜電場的變化來偵測15公里以內(nèi)靠近的雷雨云。當靜電場的電場強度逐漸升高的時候,這就意味著在測量區(qū)域范圍很可能出現(xiàn)雷電。 大氣電場偵測傳感器處理完成雷電電場變化數(shù)據(jù)值后,分析雷電預(yù)警等級,通過通信模塊將數(shù)據(jù)無線傳輸至預(yù)警控制主機智能處理單元,主機智能處理單元可通GPRS將數(shù)據(jù)發(fā)送至控制中心,并通過上位機軟件顯示預(yù)警信息。 2.5設(shè)備參數(shù) 本項目設(shè)備選擇型號:JLT-storm 2.0 主要技術(shù)參數(shù): 參數(shù)名稱及單位 參數(shù)值 材質(zhì) 鋁合金,澆灌樹脂 尺寸(mm) L:240 ; H :100; P:240 重量 (kg) 2.5 保護指數(shù) (IP) 53 固定 圓支撐桿及支撐 功耗(mA) 130 運行溫度(°C) -40 到60 有效探測半徑(km) 20 或根據(jù)現(xiàn)場特征 連接 可插拔連接頭 分辨率(V/m) 10 動態(tài)變化(KV/m) +/-300 供電電源(V dc) 24(18 至36) 連接線 4芯屏蔽電纜 符合標準 安全認證標準,CE,CEM(電磁兼容)
2.6通信控制
本項目采用移動通信公網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸及控制,雷電預(yù)警子系統(tǒng)、終端控制子系統(tǒng)、自動接閃桿子系統(tǒng)分別配置通信模塊和遠程控制模塊。
2.7供電及終端處理子系統(tǒng)
2.5.1 電源
大氣電場傳感器供電電壓:DC24V。
預(yù)警主機供電:AC220V或100W 38AH太陽能。
2.5.2 功耗
大氣電場傳感器:3.5W
預(yù)警主機:3.5W
2.8軟件
雷電預(yù)警專業(yè)版控制軟件,與電腦連接實現(xiàn)雷云監(jiān)測的目的,通過對監(jiān)測到的雷云數(shù)據(jù)的分析,對雷云電場強度和極性變化做出更準確的判斷。
雷電預(yù)警專業(yè)版控制軟件系統(tǒng)主要包括設(shè)備的添加、刪除、數(shù)據(jù)分析、維護管理和權(quán)限管理等豐富的功能。預(yù)警點的群組等功能。當聯(lián)機運行后,即可在主窗口實時顯示當前的電場強度,各個預(yù)警點的工作狀態(tài)并在軟件界面上對當天的電場情況進行預(yù)覽顯示。
預(yù)警控制軟件系統(tǒng)功能
▲ 預(yù)警設(shè)置功能
系統(tǒng)允許用戶根據(jù)需要設(shè)置雷電預(yù)警時段,在設(shè)置時段內(nèi),如發(fā)生雷電預(yù)警情況,將進行雷電預(yù)警的聲光報警。
▲ 雷電預(yù)警提示功能
在主界面中,實時顯示各預(yù)警點工作狀態(tài)信息。
在主界面可顯示當前預(yù)警強度的級別。
在主界面可顯示大氣電場實時監(jiān)測曲線圖。
▲ 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)功能
雷電預(yù)警系統(tǒng)軟件,具備了完善的網(wǎng)絡(luò)傳輸功能,可以通過有線或無線進行雷電預(yù)警的數(shù)據(jù)傳輸,數(shù)據(jù)的傳輸遵循TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。
▲ 蜂窩網(wǎng)群組
可將同個區(qū)域內(nèi)的多個監(jiān)測點組建成蜂窩網(wǎng)群組,實時觀測雷云軌跡變化,可有效減少環(huán)境因素干擾,更加清晰準確的判斷雷電發(fā)生。
▲ 歷史記錄查詢
▲ 時間設(shè)置功能
系統(tǒng)自帶記錄雷電預(yù)警發(fā)生時刻,用戶可進行校準。
三、儀器的維護
1)偵測探頭(室外傳感器)
保持探頭電機葉片表面清潔、平整。建議定期清潔保養(yǎng),清理葉片表面灰塵及其他影響電機旋轉(zhuǎn)的雜物。可用清潔水噴灑葉片表面用軟毛刷子清洗(清洗時,請先關(guān)閉電源)。
保持探頭電機部分旋轉(zhuǎn)正常。檢查電機是否正常(轉(zhuǎn)速為26轉(zhuǎn)每秒),是否有異響。
2)室內(nèi)控制箱
市電部分 檢查市電輸入及開關(guān)電源直流輸出是否正常(工作電壓為DC23~27V)。
檢查線路是否松動、空氣開關(guān)是否斷開、避雷器是否正常。
3)箱內(nèi)通訊設(shè)備
有線部分檢查網(wǎng)口是否松動、網(wǎng)絡(luò)線路是否完好、網(wǎng)絡(luò)配置是否正確。檢查最近交換設(shè)備是否正常工作。(可觀察箱內(nèi)通訊模塊YFB-01網(wǎng)口燈及Lan燈)
如上述情況都正常,則可判斷是通訊設(shè)備是否故障。
485通訊部分 檢查探頭信號輸出端、RS485信號避雷器以及通訊模塊串口輸入端。(可觀察箱內(nèi)通訊模塊YFB-01上TX、RX燈)
4)其他設(shè)備維保
檢查防水、防蟲、太陽能板積灰、各部件之間連接。