劉向科，黃志濤（山東省雷電防護技術(shù)中心，山東濟南 250031）

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油氣庫雷電預(yù)警服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用

劉向科，黃志濤
（山東省雷電防護技術(shù)中心，山東濟南 250031）

摘 要：選取濟南某油庫作為服務(wù)對象，通過安裝雷電預(yù)警系統(tǒng)探測雷云的運動情況，對所在該油庫雷電預(yù)警系統(tǒng)進行系統(tǒng)設(shè)計，在雷暴來臨前提醒用戶做好安全防護措施，同時以2015年7月30日濟南市一次強降水過程為例，進行系統(tǒng)應(yīng)用測試，跟蹤檢測系統(tǒng)運行情況及服務(wù)效果。結(jié)果表明，油庫雷電預(yù)警系統(tǒng)閃電監(jiān)測準確，預(yù)警信息發(fā)布及時，服務(wù)對象較為滿意。

關(guān)鍵詞：油氣庫；雷電預(yù)警；系統(tǒng)設(shè)計；服務(wù)效果

目前，雷電對石油、化工行業(yè)造成的安全事故在全國多地均有發(fā)生，給國家造成了嚴重的經(jīng)濟損失。國家氣象局已經(jīng)實現(xiàn)了雷電發(fā)生后的閃電定位廣域網(wǎng)建設(shè)，能夠?qū)σ呀?jīng)發(fā)生的雷電在二維氣象地圖上進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計、標記，給雷電防護堤供參考依據(jù)。氣象系統(tǒng)由衛(wèi)星、雷達提供的是大區(qū)、大范圍、大云團的天氣預(yù)報，更具危害性的局部雷暴云團還無法實時預(yù)報。氣象系統(tǒng)建設(shè)的閃電定位系統(tǒng)目前暫時提供已經(jīng)發(fā)生的雷電分布數(shù)據(jù)，不能有針對性地為企業(yè)提供雷電將要在何時、何地發(fā)生的預(yù)報服務(wù)。此次我們依托中國氣象局雷電監(jiān)測網(wǎng)山東省氣象局布點的雷電閃點定位資料，為該某油庫建設(shè)一套廣域網(wǎng)局部閃電預(yù)警系統(tǒng)，對局部雷暴云將要在何時、何地發(fā)生進行預(yù)防性預(yù)報，對處在工作狀態(tài)的易燃易爆場所提供預(yù)警信息，保障工作人員能夠有充分的時間對儲油罐區(qū)、煉油廠、輸油泵站、裝卸碼頭、加油站等易燃易爆場所施加防范措施，減少危害的發(fā)生。

1 系統(tǒng)設(shè)計

單點探測器采用固態(tài)雷電預(yù)警裝置，單點探測器實時采集大氣電場雷電信號并通過無線傳輸模塊將相關(guān)信息傳輸至控制中心。固態(tài)預(yù)警裝置探頭包含一次電極和二次電極，兩電極間采用高速電子開關(guān)。一次電極感應(yīng)大氣靜電場，MCU控制高速開關(guān)的高速通斷在二次電極上感應(yīng)產(chǎn)生交變信號。鑒相模塊對交變信號進行鑒相鑒別靜電場極性，而交變信號經(jīng)采樣保持電路及信號運算放大電路處理后輸出至A/D轉(zhuǎn)換模塊，A/D轉(zhuǎn)換模塊將轉(zhuǎn)換完成的數(shù)字量實時傳輸至MCU處理。

固態(tài)預(yù)警裝置探頭MCU處理完成雷電電場值后通過通信模塊將數(shù)據(jù)傳輸至固態(tài)預(yù)警裝置智能處理單元，智能處理單元通過CDMA模塊利用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議將數(shù)據(jù)發(fā)送至控制中心。固態(tài)預(yù)警裝置預(yù)留擴展接口可供系統(tǒng)擴展增加溫度、濕度、風向、風速、雨量等氣象信息數(shù)據(jù)或其他數(shù)據(jù)信息測量、分析及數(shù)理統(tǒng)計。

固態(tài)預(yù)警裝置電源管理系統(tǒng)由工頻AC/DC電源模塊、太陽能電池板、鋰電池、鋰電池充放電維護電路等模塊組成。鋰電池充放電維護電路除可利用工頻市電或太陽能電池板有效為鋰電池充電維護，還可監(jiān)控市電過欠壓、AC/DC電源模塊和太陽能電池板工作狀態(tài)。當智能處理單元通過鋰電池充放電維護電路模塊監(jiān)測到AC/DC電源模塊、太陽能電池板或鋰電池充放電回路出現(xiàn)工作異常，智能處理單元將通過CDMA模塊發(fā)送故障報警信息至控制中心?？刂浦行囊嗫赏ㄟ^網(wǎng)絡(luò)主動尋址訪問到單個雷電探測器的各項參數(shù)信息見圖1。

圖1 雷電預(yù)警系統(tǒng)傳輸架構(gòu)圖

2 系統(tǒng)應(yīng)用實例

2.1 預(yù)警探頭安裝位置選擇

由于探測頭安裝地點周圍環(huán)境所帶的電場，在一定程度上對電場探頭所偵測的雷云電場場強值疊加干擾。此疊加干擾包括：

1）常量電場疊加干擾：與探頭安裝地周圍的地形，地面物體構(gòu)造性質(zhì)，地質(zhì)等有關(guān)的電場干擾。

2）變量電場疊加干擾：與周邊植被的生長，車輛流動，生物通行，新建筑物，電纜通過，物體的擺動，地表水的流動等有關(guān)的電場干擾。

為盡量避免疊加干擾，該油庫預(yù)警系統(tǒng)的電場探頭和數(shù)據(jù)處理卡屏蔽腔安裝在1m立桿上探頭的視野立體角α為150°，以保證天空和云層都在探測范圍內(nèi)。，探頭在最大程度地發(fā)揮其作用，同時便于以后對探頭的維護。

2.2 閃電定位對比分析

結(jié)合山東省閃電定位系統(tǒng)分析，2015年7月30日12h—15h強雷電活動過程中山東省閃電定位監(jiān)測網(wǎng)監(jiān)測到的整個濟南市地閃分布。從中可以看到，整個濟南市共發(fā)生781次地閃。在此期間，及時告知服務(wù)對象其周邊范圍內(nèi)雷電實時監(jiān)

測情況，雷電活動趨于結(jié)束時發(fā)送了雷電警報解除短信，告知服務(wù)對象其周邊10 km范圍內(nèi)未再監(jiān)測到雷電活動。該過程中，雷電警報及解除短信的發(fā)送準確及時，從服務(wù)對象對其反饋信息看，其服務(wù)效果較好。

3 結(jié)語

1）通過油氣庫雷電預(yù)警服務(wù)系統(tǒng)實際應(yīng)用，了解到該系統(tǒng)試運行期間，其應(yīng)用效果較好，并能滿足服務(wù)對象的相關(guān)需求。

2）該系統(tǒng)所目前對雷電預(yù)警的初步嘗試，今后可引數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品，并在雷電活動與雷達回波的關(guān)系、雷電潛勢預(yù)報等方面進行深入研究，提高雷電預(yù)警的準確性、時效性和雷電防護能力。

參考文獻

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Fuel Storage Services Lightning Warning Service System Design and Application

Liu Xiang-ke，Huang Zhi-tao

Abstract：Select a depot Jinan as clients，by installing lightning warning system to detect the movement of thunderclouds on the depot where the lightning warning system for system design，before the arrival of thunderstorms alert the user to do a good job safety measures while July 2015 May 30，Jinan City a heavy rainfall，for example，system application testing，tracking and detection system operation and service effectiveness.The results show that the depot lightning lightning warning system to monitor accurately and timely warning information release，higher user satisfaction.

Key words：fuel storage services；lightning warning；system design；effect of service

中圖分類號：TE88

文獻標志碼：A

文章編號：1003–6490（2016）02–0032–02

收稿日期：2016–02–14

作者簡介：劉向科（1981—），男，山東濟南人，工程師，主要從事雷電防護工作。