[发明专利]一种感应式雷电预警装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及雷电预警领域，特别是涉及一种感应式雷电预警装置及方法。

背景技术

近年来，雷电灾害作为自然界中影响人类活动的重要灾害，已经被联合国列为“最 严重的十种自然灾害之一”。雷电灾害可引起森林和油库火灾，造成供电、通讯信息系统 故障或损坏，对航空航天、采矿等产业的一些重要而敏感的高科技装备产生重大威胁， 也常常造成人员伤亡。另外，由于雷电成灾迅速，且雷电发生的时间和空间具有很大的 随机性，从而对其的研究、预警和防治带来了极大的困难。

现有技术中，雷电预警技术主要是依靠电场仪来监测大气静电场的变化。电场仪实 时监测大气电场值，并送达计算机进行结果分析。当计算机计算出的大气电场值大于预 设值时，发出报警信息，以此完成预报雷电活动。利用电场仪预测雷电活动，具有操作 简单、成本低的优点。

然而，电场仪所在当地的地形、地质、空气潮湿度、雷暴云的移动速度、雷暴云的 大小或体积、当天的风速等等都会对雷暴云对地放电造成影响，也就是说同样大小的电 场值在不同地方或不同时候可能产生雷击，也可能不产生雷击，因此单一的比较电场值 的大小来预警雷电的准确率比较低。另外，电场仪由于自身带有数据的存储装置，容量 有限，只能对雷电在短时间内进行监测，而不是雷电发生的整个过程，因此，利用现有 技术对雷电进行监测还存在对雷电数据获取率低的问题。

发明内容

本发明实施例中提供了一种感应式雷电预警装置及方法，以解决现有技术中应用电 场仪进行雷电预警时，准确率低及对雷电数据获取率低的问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：

本发明实施例提供的感应式雷电预警装置，包括雷电感应探头和控制箱，其中，雷 电感应探头包括依次串联连接的雷电传感器、I/V转换器、第一差分放大器、高通滤波 器、第一低通滤波器、相敏检波器、第二低通滤波器、第二差分放大器和A/D转换器， 雷电传感器与直流电机电连接；控制箱包括微处理器、电源和GPS北斗双星模块，微处 理器分别与GPS北斗双星模块、电源和A/D转换器电连接，且微处理器与远端主机通信 连接。

优选的，雷电传感器为MEMS传感器和/或感应式传感器。

优选的，雷电传感器包括MEMS传感器和感应式传感器，且MEMS传感器与感应式传 感器组成双热备模式。

优选的，与雷电传感器电连接的直流电机为无刷直流电机。

优选的，本发明实施例公开的感应式雷电预警装置，还包括光电开关和调速模块， 其中，光电开关分别与相敏检波器和微处理器电连接，调速模块串接在微处理器和直流 电机之间。

优选的，控制箱还包括通信模块，通信模块与微处理器电连接，微处理器通过通信 模块与远端主机进行通信连接。

优选的，微处理器与通信模块之间还设置有光电耦合器，光电耦合器分别与微处理 器和通信模块电连接。

本发明实施例提供的一种感应式雷电预警方法，包括以下步骤：雷电感应探头获取 并处理大气的静电场信号，将处理后的静电场信号发送至微处理器；根据静电场信号， 微处理器计算静电场的幅值并判断极性；微处理器获取GPS北斗双星模块中的时间信息 和坐标信息；微处理器将幅值、极性、时间信息和坐标信息分别发送至远端主机，以使 远端主机根据幅值、具体极性、时间信息和坐标信息判断是否预警。

由以上技术方案可见，本发明实施例提供的感应式雷电预警装置，在现有技术的基 础上，通过设置雷电感应探头和GPS北斗双星模块，能及时感应静电场的变化并与雷电 定位系统进行时钟同步，可提高雷电预警的准确性，另外，雷电感应探头本身不带有存 储功能，因此该雷电感应探头对雷电的监测数据都存置于远端主机，可长时间连续监测 地面电场，对雷暴云的初生阶段、成熟阶段和消散阶段进行全程记录，有效提高对雷电 数据的获取效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有 技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而 言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种感应式雷电预警装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种感应式雷电预警装置雷电感应探头的结构示意图；