胡登耀

摘要：以數(shù)字傳感技術(shù)、數(shù)字網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)、數(shù)字存儲技術(shù)、數(shù)字化分析技術(shù)為核心，通過前端傳感器將雷電波形、雷電數(shù)據(jù)、電壓、電流、溫濕度、場強等模擬信號或開關(guān)信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再經(jīng)過數(shù)字處理、存儲系統(tǒng)對監(jiān)測參數(shù)進行統(tǒng)一的處理，從而實現(xiàn)對大足石刻防雷設(shè)施實時雷電參數(shù)、SPD運行狀態(tài)、接地電阻阻值和設(shè)備運行環(huán)境監(jiān)測的系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：智能防雷、在線監(jiān)測

一、大足石刻摩崖造像概況

大足石刻位于重慶市大足區(qū)境內(nèi)，是唐、五代、宋時所鑿造，明、清兩代亦續(xù)有開鑿?，F(xiàn)為世界文化遺產(chǎn)，世界八大石窟之一。

以北山、寶頂山、南山、石篆山、石門山（簡稱“五山”）摩崖造像為代表的大足石刻是中國石窟藝術(shù)重要的組成部分，也是世界石窟藝術(shù)中公元九世紀末至十三世紀中葉間中國晚唐景福元年至南宋淳佑十二年最為壯麗輝煌的一頁。大足石刻始建于公元650年唐永徽元年，興盛于公元九世紀末至十三世紀中葉，余緒延至明、清，是中國晚期石窟藝術(shù)的代表作品。

本文以寶頂山、北山、南山、石門山、石篆山摩崖造像防雷工程為調(diào)研對象。

大足石刻物聯(lián)網(wǎng)防雷技術(shù)應(yīng)用

根據(jù)“閃電定位系統(tǒng)與人工觀測雷電日參數(shù)對比分析 ”大足區(qū)年平均雷暴日為46天。

根據(jù)“基于ADTD系統(tǒng)的閃電頻次分布特征分析”大足是重慶市閃電密度最高的區(qū)域，平均年25KM2最大值為225次，位于石篆山摩崖造像所在地三驅(qū)鎮(zhèn)。

大足石刻研究院于2021年9月實施完成了大足石刻五山防雷工程，工程經(jīng)重慶市防雷中心檢測合格正式投入使用。在此基礎(chǔ)上建設(shè)智能防雷在線檢測物聯(lián)網(wǎng)平臺系統(tǒng)。

該系統(tǒng)是一套以數(shù)字傳感技術(shù)、數(shù)字網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)、數(shù)字存儲技術(shù)、數(shù)字化分析技術(shù)為核心，通過前端傳感器將雷電波形、雷電數(shù)據(jù)、電壓、電流、溫濕度、場強等模擬信號或開關(guān)信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再經(jīng)過數(shù)字處理、存儲系統(tǒng)對監(jiān)測參數(shù)進行統(tǒng)一的處理，從而實現(xiàn)實時雷電參數(shù)、SPD運行狀態(tài)、接地電阻阻值和設(shè)備運行環(huán)境監(jiān)測的系統(tǒng)。在現(xiàn)代防雷系統(tǒng)的監(jiān)控中具有無可替代的作用。

1、對于被保護設(shè)備的必要性

智能防雷在線監(jiān)測物聯(lián)平臺系統(tǒng)布置在寶頂山、北山、南山、石門山、石篆山，不但為雷電防護技術(shù)的發(fā)展提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并且我們可以通過在建筑物易遭雷電侵入地方安裝防雷監(jiān)測設(shè)備后可對各點侵入的雷電數(shù)據(jù)進行記錄，從而分析出該建筑雷電侵入點及侵入雷電的能量。后期根據(jù)這些數(shù)據(jù)，在易受雷電侵入點加強雷電防護，更好的保護系統(tǒng)安全。

2、對于防雷系統(tǒng)可靠運行的必要性

防雷屬于易損系統(tǒng)，如地網(wǎng)接地電阻的上升甚至斷開，電源防雷器的老化甚至失效等，所以防雷系統(tǒng)在安裝后需要做定期的檢查。而傳統(tǒng)的防雷檢查主要靠人力完成，不僅需要大量人力并且存在巡檢覆蓋率差、間隔時間長等弊端，極易出現(xiàn)防雷系統(tǒng)劣化或損壞而未能檢查到，從而導(dǎo)致被保護設(shè)備不可逆的損壞現(xiàn)象。由于缺乏相關(guān)數(shù)據(jù)，當防雷設(shè)備損壞后也無法分析具體原因，造成后期大量的重復(fù)投資。

在寶頂山、北山、南山、石門山、石篆山安裝智能防雷在線監(jiān)測物聯(lián)平臺系統(tǒng)后，我們可通過終端的監(jiān)測設(shè)備實時采集到防雷器的各種工作參數(shù)、工作環(huán)境參數(shù)、地網(wǎng)接地阻值等信息。并將采集到的數(shù)據(jù)通過數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)傳送至安防中心，從而實時了解防雷系統(tǒng)各設(shè)備運行狀態(tài)、使用壽命等信息。一旦發(fā)現(xiàn)防雷系統(tǒng)劣化、老化或損壞時便可及時安排人員到現(xiàn)場進行精準維護，以防止防雷系統(tǒng)在雷暴過程中損壞而導(dǎo)致的防護失效問題。還可以通過采集到的數(shù)據(jù)分析出防雷器質(zhì)量和損壞原因。

3、運行維護及故障響應(yīng)的必要性

傳統(tǒng)設(shè)備的操作需要人員到現(xiàn)場進行，操作時間長，效率低，尤其是當防雷器發(fā)生損壞時，被保護設(shè)備被長時間暴露在危險環(huán)境中，增加了設(shè)備損壞的可能性。

在安裝智能防雷在線監(jiān)測物聯(lián)平臺系統(tǒng)后，一旦寶頂山、北山、南山、石門山、石篆山防雷器損壞或運行參數(shù)超過閥值設(shè)定時，便會通過界面顯示、聲光報警、短信報警、外接屏幕報警等方式提醒用戶，并可通過控制模塊實現(xiàn)現(xiàn)場端開關(guān)節(jié)點的控制，再通過這些開關(guān)節(jié)點對斷路器、雙電源等設(shè)備進行的開合閘、線路切換等操作。

雷電預(yù)警系統(tǒng)能夠?qū)崟r檢測寶頂山、北山、南山、石門山、石篆山的靜電場場強變化，將采集到的數(shù)據(jù)通過數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)傳送至安防中心，反映在輸出結(jié)果中并與預(yù)設(shè)的三個場強門限相比較，以確定警報等級。

物聯(lián)網(wǎng)防雷技術(shù)在寶頂山、北山、南山、石門山、石篆山的應(yīng)用，準確地監(jiān)控五山每個區(qū)域的防雷設(shè)備相關(guān)情況，極大的節(jié)約了對遠端防雷設(shè)備維護的人力和財力。

三、智能防雷在線監(jiān)測物聯(lián)平臺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.1智能防雷監(jiān)測模塊記錄內(nèi)容：雷擊計數(shù)功能，當遭遇雷擊，秒級報警;開關(guān)量記錄及異常報警;電涌保護器發(fā)生異常時，秒級報警;SPD劣化情況及發(fā)成時間以短信方式發(fā)到維護人員手機;環(huán)境溫度記錄;電腦、智能手機可與遠程監(jiān)控。

1.2智能接地電阻測試儀

采用精密三線法或簡易二線法測試接地電阻，采用平均值整流法測試接地電壓，在線檢測、實時監(jiān)測，采用4G傳輸、組建網(wǎng)絡(luò)、實現(xiàn)遠程多點在線監(jiān)測、APP及短信推送等。終端設(shè)備自帶顯示屏，可隨時觀察接地電阻值。

2、雷電預(yù)警系統(tǒng)平臺

雷電預(yù)警系統(tǒng)采用大氣電場偵測儀運用測量環(huán)境靜電場的原理來對雷云進行偵測分析。在任何時候，系統(tǒng)都可以根據(jù)對環(huán)境靜電場的變化來偵測寶頂山、北山、南山、石門山、石篆山15公里以內(nèi)靠近的雷雨云。當靜電場的電場強度逐漸升高的時候，這就意味著在測量區(qū)域范圍很可能出現(xiàn)雷電。

四、結(jié)束語

通過智能防雷檢測模塊實時記錄開關(guān)量、雷擊次數(shù)、空開狀態(tài)、環(huán)境溫度，智能雷電峰值記錄儀實時采集記錄雷電發(fā)生時間、記錄雷電發(fā)生的最大峰值電流，智能接地電阻測試儀實時采集接地地網(wǎng)運行狀態(tài)，大氣電場儀采集實時電場強度。智能防雷設(shè)備通過采集器轉(zhuǎn)化為電信號（遙信）將數(shù)據(jù)無線傳輸至智能防雷在線檢測物聯(lián)網(wǎng)平臺系統(tǒng)。平臺系統(tǒng)把所有加入物聯(lián)網(wǎng)的防雷設(shè)備的信息匯集在一起從而形成大數(shù)據(jù)，工作人員通過電腦、筆記本、手機等方式接入物聯(lián)網(wǎng)平臺系統(tǒng)從而隨時隨地得知遠端防雷設(shè)備的相關(guān)情況。通過對匯集在一起的相關(guān)大數(shù)據(jù)的分析可以對不同區(qū)域，不同情況進行統(tǒng)計分析，把所有防雷設(shè)備的相關(guān)狀態(tài)直接在安防中心顯示，工作人員可以通過本地顯示掌握電網(wǎng)、雷電、防雷器、接地、場強實時狀態(tài)。將相關(guān)數(shù)據(jù)存儲、分析、統(tǒng)計后，通過人機交互界面呈現(xiàn)，以便用戶端及時組織對遭受雷擊的設(shè)備進行搶修和更換，達到防雷減災(zāi)的效果。