摘 要：京杭運(yùn)河蘇北段免維護(hù)智能化航標(biāo)燈及其外設(shè)遙測(cè)終端大范圍被雷電干擾失常、損壞，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)分析、室內(nèi)模擬雷電干擾實(shí)驗(yàn)等方法，查明原因，實(shí)施改造，研制出免維護(hù)智能化航標(biāo)燈抗雷電干擾的重大科技成果，并適用于內(nèi)河所有航標(biāo)燈及相關(guān)電器設(shè)備。

關(guān)鍵詞：航標(biāo)燈 模擬雷電干擾 屏蔽 浪涌保護(hù)

免維護(hù)智能化航標(biāo)燈是集燈座、透鏡、太陽(yáng)能板、蓄電池、閃光器、GPS、GPRS、LED光源等相關(guān)設(shè)備陣列于一體的新型航標(biāo)燈，是近年來(lái)我國(guó)內(nèi)河航標(biāo)管理機(jī)構(gòu)與相關(guān)廠家共同研制開(kāi)發(fā)的航標(biāo)燈重大科技成果。由于其具有體積小、重量輕、光效高、性能好、外形美、智能化、免維護(hù)、多功能等優(yōu)點(diǎn)，極大地滿足了航標(biāo)管理機(jī)構(gòu)現(xiàn)代化航標(biāo)管理的需要，在全國(guó)推廣應(yīng)用。

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查取樣

由于當(dāng)初研發(fā)這種航標(biāo)燈時(shí)沒(méi)有考慮配置有效的防雷電干擾措施，雷擊航標(biāo)事故呈頻發(fā)， 2009年6月3日，京杭運(yùn)河蘇北段404公里航道上約41盞新安裝的免維護(hù)智能化航標(biāo)燈和外接式遙測(cè)裝置，在雷雨中先后失常。事故發(fā)生后，在相關(guān)機(jī)構(gòu)組織專家們的共同努力下，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查取樣、電路設(shè)計(jì)剖析、模擬雷電干擾試驗(yàn)等方法，查明了航標(biāo)燈失常原因，研制出免維護(hù)智能化航標(biāo)燈抗雷電干擾的重大科技成果，有效解決了航標(biāo)燈與外接設(shè)備連接后雷電干擾的技術(shù)問(wèn)題。

對(duì)應(yīng)方法及成果鑒定

航標(biāo)燈與遙測(cè)終端的連接由原來(lái)大于2m非屏蔽電纜線改為小于0.7m的屏蔽電纜線，從而盡量減少電纜線引入電流的干擾。

航標(biāo)燈、遙測(cè)終端安裝在同一塊金屬板上，金屬板與大地相連，避免發(fā)生各設(shè)備因不供地而發(fā)生跨步電壓。

航標(biāo)燈、遙測(cè)終端、屏蔽電纜線的金屬屏蔽網(wǎng)均通過(guò)燈柱與大地相連，以保證可靠接地。

改進(jìn)穩(wěn)壓電路、增加雷擊浪涌防護(hù)電路、為單片機(jī)增加外部“看門狗”電路，改進(jìn)復(fù)位電路。

穩(wěn)壓電路的改進(jìn)。由于一般航標(biāo)燈器均為采用電池直接供電，且為單獨(dú)工作，故最初的電路中沒(méi)有穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì)，也很少發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。后更換的電路是采用原12V的燈器上的電路，該電路采用7805穩(wěn)壓，但在6V的燈器上使用時(shí)，只起到限壓的作用，不能起到較好的穩(wěn)壓作用，在雷電干擾中出現(xiàn)損壞。

改進(jìn)后的電路采用LDO穩(wěn)壓塊SPX2954，將單片機(jī)電壓穩(wěn)定在3.3V，使燈器在3.5V～12V之間穩(wěn)定工作，由于燈器額定工作電壓為6V，因此，燈器的工作電壓加寬，穩(wěn)定性將變的更好。

穩(wěn)壓電路改進(jìn)后，燈器上發(fā)光二極管的電流變化范圍變小（接近于恒流），有利于延長(zhǎng)燈泡的使用壽命。

新增雷擊浪涌防護(hù)電路和接地電路， 采用三級(jí)防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，同時(shí)將燈器的接地與燈柱相連接，可將12V以上的雷擊浪涌干擾信號(hào)予以吸收，具有最大吸收1KA浪涌脈沖的能力。

新增“看門狗”電路改進(jìn)復(fù)位電路，有效解決傳統(tǒng)的阻容復(fù)位電路易受干擾，導(dǎo)致單片機(jī)復(fù)位不可靠，以及單片機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，受到強(qiáng)干擾后，易“跑飛”，或進(jìn)入死循環(huán)，甚至死機(jī)停止工作等問(wèn)題。

成果鑒定及應(yīng)用

免維護(hù)智能化航標(biāo)燈與外接式遙測(cè)裝置對(duì)接方法通過(guò)改進(jìn)后，具備了較好的抗雷電干擾功能，通過(guò)地方政府技術(shù)監(jiān)督部門組織檢驗(yàn)和科技局組織相關(guān)專家進(jìn)行成果鑒定，符合國(guó)家相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在抗雷電干擾性能方面達(dá)到50萬(wàn)伏電場(chǎng)直接施加至航標(biāo)燈器接口、聯(lián)接線等外部任何部位都不會(huì)造成其損壞和停機(jī)的技術(shù)要求。該成果獲得了國(guó)家實(shí)用新型專利證書(shū)。

由于目前國(guó)內(nèi)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)直接雷擊航標(biāo)的案例，也無(wú)法做相關(guān)的模擬實(shí)驗(yàn)，因此航標(biāo)燈抗雷擊成果，在技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中只限于抗雷電干擾和設(shè)備自身保護(hù)。如果航標(biāo)設(shè)置地點(diǎn)處在位置較高，且被確定為雷區(qū)的岸上，周邊又沒(méi)有任何高于航標(biāo)的建筑設(shè)施，單憑航標(biāo)燈器自身保護(hù)功能理論上仍不能能保證航標(biāo)整體的安全。因此，航標(biāo)管理機(jī)構(gòu)在實(shí)際應(yīng)用中還需要根據(jù)實(shí)際情況，按照國(guó)家規(guī)范和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)安裝專用的避雷器，以保護(hù)航標(biāo)及其周邊的設(shè)施安全。

（作者單位：蘇北航務(wù)管理處）