李鵬飛 林于翔 郭媛 何寬

摘?要：廣西雷電監(jiān)測(cè)站網(wǎng)自2016年8月投入運(yùn)行以來(lái)，為廣西雷電業(yè)務(wù)服務(wù)及災(zāi)害防御工作發(fā)揮增效收益作用的同時(shí)，對(duì)站網(wǎng)維護(hù)及運(yùn)行保障工作的需求也突顯出愈發(fā)高的要求，基于近3年來(lái)的站網(wǎng)維保工作經(jīng)驗(yàn)，提出進(jìn)一步做好廣西雷電監(jiān)測(cè)站網(wǎng)設(shè)備維護(hù)工作的建議。

關(guān)鍵詞：雷電監(jiān)測(cè);設(shè)備;維護(hù)保障

自雷電監(jiān)測(cè)網(wǎng)站建成以來(lái)，到目前為止，大部分設(shè)備的運(yùn)行良好，期間也不斷對(duì)其進(jìn)行完善與維護(hù)，有統(tǒng)計(jì)以來(lái)，自2017至今，已對(duì)全區(qū)近200多套（次）設(shè)備進(jìn)行了不同程度的維護(hù)與修復(fù)，導(dǎo)致設(shè)備無(wú)法正常運(yùn)行的原因有很多，諸如雷擊、蟻蟲侵蝕、產(chǎn)品缺陷、及周遭環(huán)境影響，都有可能導(dǎo)致設(shè)備“罷工”。綜合氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)體系保障能力建設(shè)是服務(wù)社會(huì)各個(gè)行業(yè)的現(xiàn)實(shí)需要，其在人們生產(chǎn)生活中發(fā)揮著十分重要的作用。雷電綜合觀測(cè)作為氣象觀測(cè)相對(duì)還較為缺失的部分，應(yīng)該并行業(yè)務(wù)加快發(fā)展，進(jìn)一步滿足人們雷電防御的防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)需求。

一、雷電對(duì)監(jiān)測(cè)站網(wǎng)設(shè)備的影響及措施

由于廣西較為特殊的雷電氣候環(huán)境，廣西大氣電場(chǎng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)設(shè)備投入運(yùn)行以來(lái)，導(dǎo)致部分設(shè)備出現(xiàn)不同程度的“水土不服”，部分臺(tái)站的大氣電場(chǎng)儀設(shè)備遭受到雷擊，造成設(shè)備損壞，無(wú)法正常工作。為了保障雷電監(jiān)測(cè)預(yù)警網(wǎng)正常運(yùn)行，在不影響觀測(cè)場(chǎng)及其周邊環(huán)境的基礎(chǔ)上，對(duì)85個(gè)使用市電電源的大氣電場(chǎng)儀監(jiān)測(cè)站點(diǎn)進(jìn)行防雷改造[1]，主要內(nèi)容為：將大氣電場(chǎng)儀的防雷措施改為獨(dú)立接地、在探頭安裝電源浪涌保護(hù)器（SPD）和信號(hào)浪涌保護(hù)器（SPD）：

（一）獨(dú)立接地

1、改造前。改造前是用扁鋼與觀測(cè)場(chǎng)或自動(dòng)站地網(wǎng)連接，敷設(shè)到大氣電場(chǎng)儀基座，再用10 mm2多股銅芯線（接地線）從基座電纜保護(hù)管中引出，長(zhǎng)度為300 mm?；娎|保護(hù)管平基座表面（見圖1）。

2、改造后。改造后將原來(lái)大氣電場(chǎng)儀設(shè)備接地線與觀測(cè)場(chǎng)地網(wǎng)的焊接口斷開，即與觀測(cè)場(chǎng)地網(wǎng)系統(tǒng)分離。在大氣電場(chǎng)儀設(shè)備基座旁安裝獨(dú)立接地極。獨(dú)立接地極采用直徑16 mm的圓鋼，長(zhǎng)1 500 mm，在基座旁挖一個(gè)直徑150 mm、深300 ～ 400 mm的坑，將圓鋼打入坑中，地極低于地面，再用10 mm2多股銅芯線從地下引到基座并固定在基座上，供設(shè)備接地（詳見圖2）。施工完畢，回填泥土，恢復(fù)草皮，不裸露，不影響觀測(cè)場(chǎng)美觀。

改造完成后，大氣電場(chǎng)儀地極與觀測(cè)場(chǎng)地網(wǎng)分開，互不影響[2]。

（二）探頭加裝電源SPD和信號(hào)SPD

在大氣電場(chǎng)儀的電源、信號(hào)線路上加裝相應(yīng)的SPD模塊，SPD模塊安裝于金屬箱內(nèi)，該金屬箱固定于大氣電場(chǎng)儀探頭金屬桿下方（詳見圖3-圖4）。

（三）改造效果

在實(shí)施了防雷改造措施后，從日后的維護(hù)效果來(lái)看，收效甚微，反而增加的運(yùn)行的難度及成本，容易造成信號(hào)傳輸中斷，譬如增加的信號(hào)SPD，極易出現(xiàn)故障，如出現(xiàn)故障，探頭信號(hào)就無(wú)法傳輸，整套設(shè)備就無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。本意作為探頭端的浪涌保護(hù)，在真正遭受雷擊后，也沒能發(fā)揮應(yīng)有的作用，在眾多雷電監(jiān)測(cè)站點(diǎn)雷擊案例中，僅僅發(fā)現(xiàn)富川站的防雷改造能起到一定的防護(hù)作用。而探頭下端增設(shè)的金屬盒子，極易成為蟻蟲筑巢的對(duì)象，維護(hù)的難度和成本也會(huì)因此大大增加。因此，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，此整改措施并非是最佳解決方案。

二、不同傳輸方式下監(jiān)測(cè)設(shè)備的保障運(yùn)行

根據(jù)諸多有線傳輸設(shè)備的維護(hù)經(jīng)歷，我總結(jié)了如下幾點(diǎn)，① 設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)應(yīng)該遵從如下環(huán)節(jié)：1）電源：220V交流電→電源適配器→24V直流電;2）信號(hào)：信號(hào)SPD→通訊模塊探頭，這其中某個(gè)環(huán)節(jié)出了問題都可以讓設(shè)備無(wú)法正常運(yùn)行，而在探頭端又增加一套SPD，也就多了一分不確定性，進(jìn)而導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性不高;② 運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)相對(duì)復(fù)雜，可以對(duì)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)做些整合，以期提升設(shè)備運(yùn)行時(shí)效和質(zhì)量。

相對(duì)于市電電源的有線傳輸設(shè)備，太陽(yáng)能供電的無(wú)線傳輸設(shè)備穩(wěn)定性則要高一些，除開因?yàn)椴糠至悴考睦匣枰鼡Q，其他問題倒是少了許多。但是，因?yàn)樘?yáng)能供電設(shè)備的特殊性，它的運(yùn)行就很容易受天氣的影響，廣西每年的三、四月份大部分時(shí)間都處于陰雨的狀態(tài)，這個(gè)時(shí)候很多太陽(yáng)能設(shè)備因?yàn)楣饽懿蛔?，進(jìn)而導(dǎo)致無(wú)法正常運(yùn)行[3]。再者，由于信號(hào)是無(wú)線傳輸?shù)模鶕?jù)信號(hào)傳輸原理，雷雨天云層的分布以及一些極端天氣影響會(huì)不會(huì)導(dǎo)致信號(hào)傳輸滯后，是否達(dá)到預(yù)警的目的，這有待進(jìn)一步探討[4-5]。

三、雷電監(jiān)測(cè)站網(wǎng)維護(hù)的經(jīng)驗(yàn)和建議

（一）雷電監(jiān)測(cè)站網(wǎng)維護(hù)的經(jīng)驗(yàn)

1、在探頭中嘗試集成SPD裝置。直接在探頭端做好避雷設(shè)施，這樣也可以降低不少信號(hào)傳輸環(huán)節(jié)，增強(qiáng)傳輸效率，使設(shè)備簡(jiǎn)單化，才更能有效的降低維護(hù)成本，以期提高設(shè)備的穩(wěn)定性;

2、采用防蟲材料或提高設(shè)備的密閉性。可以考慮在生產(chǎn)部分零部件的同時(shí)加入防蟻蟲材料或提高設(shè)備的密閉性，這樣放在野外的設(shè)備得以不受蟻蟲侵蝕，減少不必要的損失;

3、提高設(shè)備的穩(wěn)定性。設(shè)備的安裝-運(yùn)行-維護(hù)，在各環(huán)節(jié)里，數(shù)據(jù)傳輸通訊模塊長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行容易出現(xiàn)死機(jī)，或者傳輸不暢等問題，太陽(yáng)能供電設(shè)備出現(xiàn)類似問題極多，可能是因?yàn)樵趹敉獾木壒?，長(zhǎng)期遭受風(fēng)吹日曬雨淋，再加上廣西的濕熱大環(huán)境，更顯得設(shè)備“水土不服”了，因此，通訊模塊的品控就尤為關(guān)鍵了，不僅要做好散熱，防潮，更要做好高溫狀態(tài)下還能長(zhǎng)期、穩(wěn)定的運(yùn)行，期望能在新一代的通訊模塊能夠有效的解決這些問題[6];

4、增加設(shè)備配備件及周轉(zhuǎn)件儲(chǔ)備。自2015年建網(wǎng)以來(lái)，隨著時(shí)間的推移，不少設(shè)備因?yàn)槔匣碴懤m(xù)進(jìn)入更換周期。根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2018年3月至今，更換雷電監(jiān)測(cè)設(shè)備零部件如下表（表1、表2）所示。

極端天氣的影響，設(shè)備的損壞率還會(huì)有所增長(zhǎng)。因此，在站網(wǎng)維護(hù)的工作環(huán)節(jié)中，備配件的儲(chǔ)備尤為關(guān)鍵，備件的不足將會(huì)影響全區(qū)整個(gè)雷電監(jiān)測(cè)網(wǎng)站的正常運(yùn)行。

5、充分發(fā)揮雷電防御的效能。在經(jīng)歷幾次站網(wǎng)維護(hù)保障整改，依然很難做到有效的避雷。因此，在處理幾次雷擊事故中，往往都慘不忍睹，但經(jīng)歷多了，也能發(fā)現(xiàn)一些能夠免遭雷擊的設(shè)備，在梧州觀測(cè)場(chǎng)里的大氣電場(chǎng)儀，在去年的一次雷擊中得以幸免，其他如三維閃電定位儀，等其他一些氣象設(shè)備都遭受到不同程度的損壞，因此，在現(xiàn)場(chǎng)的勘察中發(fā)現(xiàn)其構(gòu)造有別于其它設(shè)備，在此之前該設(shè)備經(jīng)歷了幾次整改，如配電箱外置、改為光纖傳輸、增設(shè)SPD，等等。但因?yàn)橥ㄓ嵞K無(wú)法兼容光纖而改成了無(wú)線傳輸，使得線路就變成了僅僅只對(duì)設(shè)備供電，這一下就從先前的回路變成單向傳輸。綜合上述分析，會(huì)不會(huì)因?yàn)槿绱?，設(shè)備才會(huì)得以幸免感應(yīng)雷的侵入呢？就像太陽(yáng)能供電設(shè)備，因?yàn)樵馐芾讚舳S護(hù)的頻次就很少。正如化繁為簡(jiǎn)了，性能也就會(huì)隨著越發(fā)穩(wěn)定。

（二）雷電監(jiān)測(cè)站網(wǎng)維護(hù)的建議

1、加大雷電監(jiān)測(cè)站網(wǎng)維保資金投入。為了確保雷電監(jiān)測(cè)設(shè)備使用的安全性和穩(wěn)定性水平，以期更好的實(shí)現(xiàn)雷電綜合觀測(cè)業(yè)務(wù)體系保障能力建設(shè)，應(yīng)加大雷電監(jiān)測(cè)站網(wǎng)維保資金投入力度，確保有充足的資金投入雷電監(jiān)測(cè)站網(wǎng)設(shè)備周轉(zhuǎn)及管護(hù)工作。定期做好氣象觀測(cè)站儀器設(shè)備的保養(yǎng)和維護(hù)，使其可以正常穩(wěn)定的運(yùn)行。一旦發(fā)現(xiàn)觀測(cè)儀器設(shè)備出現(xiàn)故障問題應(yīng)及時(shí)進(jìn)行更換，避免影響雷電業(yè)務(wù)的正常進(jìn)行。

2、加強(qiáng)雷電監(jiān)測(cè)站網(wǎng)維保人才隊(duì)伍建設(shè)。氣象局及各級(jí)防雷機(jī)構(gòu)應(yīng)不斷增強(qiáng)防雷業(yè)務(wù)人員綜合素質(zhì)。注重做好新技術(shù)、新方法和新裝備等方面的業(yè)務(wù)培訓(xùn)工作，爭(zhēng)取落實(shí)雷電業(yè)務(wù)人員和綜合觀測(cè)業(yè)務(wù)人員的輪訓(xùn)工作[7]。

積極開展青年人才和骨干人才培育，定期組織雷電業(yè)務(wù)人員進(jìn)行技術(shù)交流等活動(dòng)，確保相關(guān)人員對(duì)雷電綜合觀測(cè)業(yè)務(wù)全面掌握，不斷增強(qiáng)業(yè)務(wù)人員適應(yīng)現(xiàn)代化觀測(cè)業(yè)務(wù)發(fā)展能力，以提升整體素質(zhì)。

3、加強(qiáng)雷電綜合觀測(cè)業(yè)務(wù)管理。觀測(cè)業(yè)務(wù)管理中涵蓋了多方面的內(nèi)容，其中最重要的就是對(duì)相關(guān)工作人員的管理和業(yè)務(wù)工作流程的規(guī)范[8]。對(duì)于綜合業(yè)務(wù)管理人員來(lái)說，應(yīng)加強(qiáng)同上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)之間的溝通交流，以方便業(yè)及時(shí)了解觀測(cè)工作的開展情況和存在的問題，并根據(jù)實(shí)際情況制定出科學(xué)有效的管理規(guī)范，降低綜合氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)運(yùn)行問題。

四、結(jié)語(yǔ)

觀測(cè)儀器設(shè)備能否正常運(yùn)行直接影響觀測(cè)工作的順利進(jìn)行和數(shù)據(jù)可用率，只有避免觀測(cè)儀器設(shè)備出現(xiàn)故障問題，才能達(dá)到提升綜合觀測(cè)業(yè)務(wù)質(zhì)量的目的，同時(shí)才能為防雷服務(wù)工作提供有代表性、正確性的雷電資料信息。

在開展雷電綜合觀測(cè)業(yè)務(wù)中，除了做好日常巡視工作外，還要做好觀測(cè)儀器設(shè)備的日常維護(hù);做好質(zhì)量監(jiān)控，可通過業(yè)務(wù)軟件系統(tǒng)第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)故障問題和異常數(shù)據(jù)，并采取科學(xué)有效的對(duì)策進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)綜合觀測(cè)業(yè)務(wù)一體化，不斷增強(qiáng)綜合雷電觀測(cè)質(zhì)量。

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基金項(xiàng)目：2019年度廣西氣象軟科學(xué)研究項(xiàng)目（雷電監(jiān)測(cè)站網(wǎng)現(xiàn)代化建設(shè)實(shí)施及保障體系研究）（編號(hào)[2019]第M04號(hào)）

作者簡(jiǎn)介：李鵬飛（1985-），男，學(xué)士，助理工程師，主要從事防雷工程，雷電防御、設(shè)備維護(hù)等方面工作。