[实用新型]一种应用于气象台站的雷暴日自动记录系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及自然雷电监测与防护技术领域，特别涉及一种应用于气象台站的雷暴日自动记录系统。 

背景技术

作为现有防雷工程领域和气象业务的一个重要基础数据，雷电参数(如雷暴日、雷电频数、雷电密度等)可直接表明某一区域雷电活动的强弱特征。而其中的雷暴日参数是目前唯一有长期记录且在现有工程领域广泛使用的基础数据，具有重要价值。《建筑物防雷设计规范》(GB50057-2010)中就广泛使用了雷暴日这一参数，如： 

“A.0.2雷击大地的年平均密度，首先应按当地气象台、站资料确定；若无此资料，可按下式计算。 

Ng＝0.1×Td        (A.0.2) 

式中：Td—年平均雷暴日，根据当地气象台、站资料确定(d/a)。” 

据申请人查询知，《地面气象观测规范》第4部分：天气现象观测(QX/T48-2007)中对雷暴日的记录方式做了规定： 

“(9)雷暴应从整体出发判别其系统，记录其起止时间和开始、终止方向，切忌零乱记载”。 

雷暴的观测与记录通常是依靠观测员是否听到雷声来记录雷暴的发生时间及相对方位，1天中只要听到1次或以上的雷声即计为1个雷暴日，即人工雷暴日。人工雷暴日依赖于观测员的主观判断，跟他对雷声敏感度、听觉能力、所处地形与环境有关。国外科学研究表明，听力好的人可以听到20km以外的雷声，听力不好的人连5km处发生的雷声都听不到，从而造成了现有人工记录雷暴日的方式不够客观准确。同时，在国家一般气象站由于没有24h值班制度，夜间发生的雷电很容易漏记，也会导致雷暴日数少于实际发生雷电的天数。所以急需一种自动记录雷暴日的方法与装置来替代人工记录。 

专利申请号201110000685.6的申请文件提供了一种自动记录年雷暴日的装置，能够自动记录雷暴发生的时间和次数，并通过软件计算观测站辖区的年雷暴日。而根据《地面气象观测规范》的要求，该装置的缺陷就在于，该装置缺少辨别雷暴方位的方法与功能，所以，并不能起到替代人工记录雷暴日的作用。 

另据申请人所知，文献《雷电日统计方法》中使用了网格法来对雷电定位系统自动监测数据进行统计，实现了对雷暴日参数的非人工统计。但是无论是雷电灾害风险评估还是建筑物选址等雷电防护工程所用到的雷暴日资料，都要求反映历史上的气候平均状况，因此要用 多年的监测资料。该方法的缺陷就在于，区域性的雷电定位资料积累的年数短，为便于气象业务和防雷工程领域在现有防雷设计规程下参考，仍需用气象雷暴日资料延长网格法分析雷电定位资料得到的雷暴日资料，且长期积累的气象雷暴日资料是确定网格法中网格大小选取的唯一标尺。另外，网格法也不能避免部分气象台站观测点处于网格边缘的不合理性。 

长期积累的雷暴日参数对于防雷工程设计和气象历史数据研究有重要的价值，将来也会与其他新的雷电参数并存。因此，提高其监测手段，完善其统计方法是首要任务。 

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是，针对现有雷电监测存在的上述不足，提供一种应用于气象台站的雷暴日自动记录系统，利用雷电发生时伴随的电场信号和雷声信号作为判定标准，两种信号同时出现时才进行记录雷电的发生时间，并将雷电的发生时间数据发送给远程服务器。 

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是： 

一种应用于气象台站的雷暴日自动记录系统，包括一台或多台雷暴日自动记录装置和一个远程服务器， 

所述雷暴日自动记录装置包括电场平板天线、麦克风阵列、太阳能电池板、GPS天线、终端和支架，所述电场平板天线、麦克风阵列、太阳能电池板、GPS天线、终端均安装在支架上；所述电场平板天线用于探测雷电发生时的电场信号，所述麦克风阵列由若干个对称平均分布在绕所述支架一定距离的平面圆形阵列上的麦克风组成；所述终端包括调理电路、单稳态触发电路、与门电路、电源控制器模块、蓄电池和通信记录单元，所述调理电路由放大器和滤波器组成，所述通信记录单元由GPS时间模块、中央处理模块、3G通信模块和存储模块组成，所述电场平板天线经过调理电路、单稳态触发电路与各个与门电路的一个输入端连接，所述各个麦克风阵列分别经过调理电路、单稳态触发电路与对应一路与门电路的另一个输入端连接，各个与门电路的输出端均连接到中央处理模块，所述GPS天线通过GPS时间模块与中央处理模块连接，所述太阳能电池板和蓄电池分别通过电源控制器模块与中央处理模块连接，所述3G通信模块和存储模块分别与中央处理模块连接；