廖海軍

摘要 介紹了自動氣象站防雷系統(tǒng)的重要性及雷電對設備的危害，闡述了新型自動氣象站防雷系統(tǒng)的特點，從多方面出發(fā)分析了新型自動氣象站防雷系統(tǒng)的維護與管理策略，包括建立維護管理制度、定期檢查和維護、培訓和宣傳教育等，總結了新型自動氣象站防雷系統(tǒng)的發(fā)展方向，包括監(jiān)測手段智能化、防護措施完善化、數據處理精細化、應用范圍廣泛化及維護管理人性化等方面，促進新型自動氣象站防雷系統(tǒng)維護與管理水平的提高。

關鍵詞 自動氣象站；防雷系統(tǒng)；管理原則

中圖分類號：TU856 文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2023）12–0-03

Discussion on Maintenance and Management of Lightning Protection System for New Automatic Meteorological Stations

Liao Hai-jun （Ruijin Meteorological Bureau， Ruijin， Jiangxi 342500）

Abstract Introduced the importance of lightning protection system for automatic weather stations and the harm of lightning to equipment. It elaborated on the characteristics of the new automatic weather station lightning protection system， analyzed the maintenance and management strategies of the new automatic weather station lightning protection system from multiple aspects， including establishing maintenance management systems， regular inspections and maintenance， training and publicity education， etc. It summarized the development direction of the new automatic weather station lightning protection system， including intelligent monitoring methods In terms of improving protective measures， refining data processing， expanding application scope， and humanizing maintenance and management， promoting the improvement of maintenance and management level of the new automatic weather station lightning protection system.

Key words Automatic weather station; Lightning protection system; Management principles

雷電的破壞性極強，相關研究表明，一次閃電最多可攜帶高達幾百萬伏的電壓，其瞬間電流可達到數十萬安培。建筑物在受到雷擊后，很有可能會出現設備損壞等情況，甚至發(fā)生人員傷亡的事故。自2020年4月起，全國地面氣象觀測自動化改革已正式開展，這意味著我國各氣象站的人工定時觀測已被取消，我國氣象觀測站將全面運用自動化手段完成工作?，F如今，氣象站中的設備均有著顯著的電子化特征。其中，現場總線、嵌入式技術，為自動氣象站的穩(wěn)定、安全運行提供了保障。然而，雷電仍是威脅自動氣象站日常工作的一個重要因素，尤其是在當前氣象站實現信息化運行的背景下，一旦建筑被雷擊中，無論是氣象站傳輸、存儲的信號數據，還是模擬、數字數據，都可能丟失或損壞，電子設備也容易因雷擊而癱瘓。因此，有必要建設完善的防雷設施，并對其做好運行維護工作，保障氣象設備的安全、穩(wěn)定運行。

1 自動氣象站防雷系統(tǒng)管理的原則

自動氣象站的防雷系統(tǒng)是保證氣象觀測數據準確性、安全性的重要系統(tǒng)，也是維護自動氣象站設備正常運行的重要保障。在維護、管理自動氣象站防雷系統(tǒng)時，應遵循以下原則。

1.1 科學性原則

防雷系統(tǒng)的設計和管理應基于科學原理，并采用先進的技術和設備，確保其具有高度的有效性。在制定管理策略時，應充分考慮自動氣象站場地的環(huán)境因素，包括地理位置、土壤電阻率、氣象條件等，從而設計出合理的防雷設計方案。

1.2 標準性原則

自動氣象站的防雷系統(tǒng)應符合國家相關的標準和規(guī)范，如《建筑物防雷設計規(guī)范》《防雷裝置安全檢測技術規(guī)范》等。在系統(tǒng)設計、設備選型、施工安裝、驗收檢測等環(huán)節(jié)，應嚴格按照標準和規(guī)范進行，確保系統(tǒng)的安全性和可靠性[1]。

1.3 預防性原則

防雷系統(tǒng)的管理應以預防為主，氣象站要采取有效的預防措施，如定期巡檢、日常維護、設備更新等，預防雷電對自動氣象站造成影響。同時，應建立完善的預警機制，及時發(fā)現、解決潛在的安全隱患。

1.4 全面性原則

防雷系統(tǒng)的管理應包括設備的采購、安裝、運行、維護等方面。建立完整的設備檔案管理制度，對防雷設施的施工、驗收、檢測、維修等環(huán)節(jié)進行記錄和管理，以便全面評估防雷系統(tǒng)。

1.5 持續(xù)性原則

防雷系統(tǒng)的管理應保持持續(xù)性、長期性，工作人員應定期檢測和維護系統(tǒng)，及時發(fā)現、解決問題。同時，不斷更新技術和設備，提高防雷系統(tǒng)的防護能力。

2 新型自動氣象站防雷系統(tǒng)設計概述

2.1 氣象站外部雷電防護

就目前技術水平來說，避雷針、引下線和接地裝置是氣象站外部雷電防護的主要組成部分。這些設施的設計和施工應嚴格遵循相關的標準和規(guī)范進行，保證其防護效果的有效性。

避雷針是接閃器的一種，其作用是將空中的雷電吸引至自身并導入地面，從而保護氣象站的其他設備；避雷針的設計應考慮其高度、安裝位置等因素，確保其有效覆蓋氣象站的各個設備。引下線是連接避雷針和接地裝置的金屬導體，其作用是將避雷針引入的電流導向接地裝置；引下線應由高導電性、耐腐蝕材料制成，如銅、鋁等，并確保其截面積符合相關標準[2]。接地裝置是將電流導入大地的金屬導體，其作用是降低電流的沖擊力，保護設備和人身安全；接地裝置的設計應考慮其埋設深度、材料和連接方式等因素，確保其擁有良好的導電性和耐久性。

在選址方面，新型自動氣象站應遠離高雷暴區(qū)域，降低雷電概率。在場地的選擇上，應考慮地形、建筑物等因素，確定合適的建設、安裝方案。

2.2 氣象站傳輸線纜屏蔽、等電位連接

在自動氣象站的防雷系統(tǒng)中，傳輸線纜的屏蔽和等電位連接是阻止雷電電磁脈沖干擾的主要措施。

在氣象站中，傳輸線纜應帶有金屬屏蔽層，減少雷電電磁脈沖對傳輸信號的干擾。金屬屏蔽層應具有良好的導電性、耐腐蝕性，并確保其在雷電活動期間保持良好的接地狀態(tài)。應根據實際情況對金屬屏蔽層進行重復接地，進一步降低電磁干擾的影響[3]。應在氣象站中的各個設備之間建立等電位連接，減小電位差，防止雷電反擊。等電位連接應嚴格按照相關的標準規(guī)范進行，確保各設備之間的連接牢固、可靠。同時，還應考慮防雷地網建設問題，保證整個氣象站的電位均衡。

2.3 防接觸電壓、跨步電壓措施

在新型自動氣象站的設計中，應采取以下措施防止接觸電壓、跨步電壓。

第一，自動氣象站設備的外殼，應通過截面積符合要求的接地線，與大地相連，保證電流迅速導入大地。設備外殼的接地設計應考慮其材質、安裝位置和接觸電阻等因素，確保其具有良好的導電性、穩(wěn)定性。

第二，要安裝浪涌保護器等防護設備。浪涌保護器是一種用于限制瞬態(tài)過電壓、泄放電涌電流的電子元件，可有效降低雷電對設備的沖擊。在氣象站的設計中，應根據實際情況，選擇合適的浪涌保護器，并進行正確安裝，確保其有效地保護設備和人身安全。

第三，針對接觸電壓和跨步電壓的威脅，還應采取其他措施，如人員安全培訓、設置警示標識等，增強人員的安全意識和提高其自我保護能力。同時，應定期檢查、維護防雷設施，確保其正常運行。

3 新型自動氣象站防雷系統(tǒng)的維護與管理策略

3.1 防雷系統(tǒng)的日常維護

日常巡檢是防雷系統(tǒng)維護的關鍵環(huán)節(jié)，其主要目的是及時發(fā)現、解決潛在的安全隱患，確保防雷設施的正常運行。具體的維護工作如下：

第一，定期安排專業(yè)技術人員檢查避雷針、引下線、接地裝置等，確保其完好無損，無腐蝕、松動、斷裂等現象。發(fā)現問題，應及時進行維修或更換，避免因設備損壞而影響防雷效果。

第二，定期檢查帶有金屬屏蔽層的傳輸線纜的接地情況，確保屏蔽層在雷電活動期間保持良好的接地狀態(tài)。若發(fā)現屏蔽層存在斷裂、脫落等現象，應及時進行修復或更換，防止雷電電磁脈沖對傳輸信號造成干擾。

第三，關注外力破壞問題。在氣象站周邊環(huán)境中，加強對防雷設施的監(jiān)管，防止出現人為破壞或盜竊行為。一旦發(fā)現此類行為，應及時報警并采取相應的措施進行修復。應在當地加強宣傳教育，增強公眾對防雷設施的保護意識。

第四，定期巡檢。定期安排專業(yè)技術人員全面巡檢防雷系統(tǒng)。在巡檢過程中，應注重細節(jié)，及時處理發(fā)現的異常情況，確保巡檢工作的全面性、有效性。

第五，建立完善的記錄管理制度。在日常維護過程中，應建立完善的記錄管理制度，詳細記錄每次檢查、維修、更換等操作，包括時間、人員、工作內容等信息[4]。這樣不僅可方便管理人員了解防雷系統(tǒng)的運行狀況，還可以為后續(xù)的維護工作提供參考依據。

第六，加強人員培訓和安全教育。加強對防雷系統(tǒng)維護人員的技術培訓和安全教育，提高其專業(yè)素養(yǎng)和安全意識。只有具備相應的技能和知識，才能更好地應對各種安全問題，確保防雷系統(tǒng)的正常運行。

第七，做好應急預案和備品備件管理。為了應對突發(fā)情況，應制定完善的應急預案，包括故障處理流程、備品備件管理等。應備有足夠的備品備件，以便在設備損壞時，能夠及時更換，避免影響防雷系統(tǒng)的正常運行。

3.2 防雷系統(tǒng)的設備管理

設備管理是防雷系統(tǒng)維護的核心內容，包括對防雷設備的采購、安裝、運行、維護等環(huán)節(jié)的管理。具體要做好以下5點：

第一，強化管理意識。管理者應從思想上重視防雷系統(tǒng)設備的管理，充分認識到防雷系統(tǒng)設備對氣象觀測數據準確性和設備運行安全性的重要性，將設備管理作為工作的重點內容，明確各級管理人員的職責，確保每個環(huán)節(jié)的管理工作都有專人負責。

第二，在防雷系統(tǒng)設備的管理中，應建立健全的管理制度，包括設備檔案管理制度、設備巡檢制度、設備維修制度等。通過制定、執(zhí)行這些制度保證設備的正常運行，降低故障率，延長設備的使用壽命。

第三，建立設備檔案管理。每個防雷系統(tǒng)設備應建立相應的檔案，包括設備的采購記錄、安裝調試記錄、運行記錄、維修記錄等。

第四，備品備件是防雷設備維護的重要保障。為了確保備品備件的充足可用，應建立備品備件管理制度。管理人員應定期檢查和更新備品備件，確保其數量、質量符合要求。同時，應根據實際情況制定合理的備品備件計劃，保證備品備件的有效利用和有序管理。

第五，強化人員培訓和安全教育。為了提高管理人員的專業(yè)素養(yǎng)和安全意識，應加強人員培訓和安全教育。具體的培訓內容應包括防雷系統(tǒng)的基本原理、設備管理的方法、安全操作規(guī)程等。通過培訓和教育，可以有效提高管理人員的專業(yè)素養(yǎng)和管理能力，確保防雷系統(tǒng)的正常運行和維護工作的順利進行。

3.3 加強雷電災害風險評估

第一，雷電災害風險評估是防雷系統(tǒng)維護管理的重要環(huán)節(jié)。通過對雷電災害予以風險評估，可有效了解氣象站所面臨的雷電風險程度，為后續(xù)的防雷系統(tǒng)設計和維護提供科學依據，更好地保障氣象站的安全運行。在進行雷電災害風險評估前，需要明確評估的范圍和目標。評估范圍包括氣象站所在的區(qū)域、建筑物、所擁有的設備等，評估目標則是確定氣象站所面臨的風險程度。還需收集相關資料和數據，包括氣象站所在地的氣候、地形、建筑物結構、設備分布情況等。工作人員要了解當地雷電活動的規(guī)律和特點，為評估提供更加準確的數據支持。通過收集這些資料和數據，可更好地了解氣象站所處的環(huán)境條件，以及潛在的雷電威脅。在進行風險評估時，應采用科學的方法，對雷電災害進行風險分析。同時，還需考慮建筑物和設備的防護措施，以及人員安全等因素。通過風險分析，確定氣象站所面臨的風險程度，并采取相應的防雷措施[5]。

第二，加強風險管理是減少雷電災害損失的重要措施，具體包括加強氣象站內部的風險管理、建立完善的風險管理制度和流程、確保防雷系統(tǒng)的正常運行和維護工作的順利進行等。應加強與當地氣象部門、消防部門等相關部門的溝通和協(xié)作，共同應對雷電災害風險，減少潛在的損失。

3.4 采用智能化的監(jiān)測手段

隨著科技的不斷發(fā)展，在氣象站防雷系統(tǒng)的運維管理中，也應注重對智能化監(jiān)測手段的應用。通過智能化的監(jiān)測手段，可以實時監(jiān)測防雷系統(tǒng)的運行狀態(tài)，及時發(fā)現潛在問題，提高維護效率和管理水平。利用智能化監(jiān)測系統(tǒng)，技術人員可以實時監(jiān)測防雷系統(tǒng)的各部分，通過數據分析提供優(yōu)化建議，幫助管理人員制定更加合理的維護計劃。

智能化監(jiān)測系統(tǒng)主要包括傳感器、數據采集器、數據分析和處理系統(tǒng)及報警系統(tǒng)等部分。其中，傳感器可以監(jiān)測防雷系統(tǒng)的運行狀態(tài)，如電流、電壓、溫度等參數；數據采集器則負責收集傳感器數據，并將數據傳輸至數據分析和處理系統(tǒng)；數據分析系統(tǒng)通過對數據進行分析和處理，可以及時發(fā)現潛在問題，并自動發(fā)出警報；報警系統(tǒng)可通過電話、短信等方式通知相關人員，以便及時采取措施。

4 自動氣象站防雷系統(tǒng)的發(fā)展方向

隨著科學技術的進步，自動氣象站防雷系統(tǒng)也在不斷發(fā)展。未來，自動氣象站防雷系統(tǒng)會變得更加智能化、精細化，朝著以下5個方面發(fā)展。

4.1 監(jiān)測手段將更加智能化

隨著人工智能和物聯(lián)網技術的不斷發(fā)展，未來的自動氣象站防雷系統(tǒng)將會更加智能。通過利用這些技術，系統(tǒng)可以實現對雷電活動的實時監(jiān)測和預測，以及對防雷系統(tǒng)的自動化管理。例如：可利用機器學習技術預測雷電活動，提前做好防雷措施，降低雷電對氣象站的影響。同時，利用物聯(lián)網技術，可以實現防雷設備的自動化管理和監(jiān)控，提高維護效率和管理水平。

4.2 防護措施將更加完善

未來的自動氣象站防雷系統(tǒng)將會更加注重防護措施的完善。一方面，將會采用更加先進的防雷設備、技術，提高防雷效果。例如：可采用新型的避雷針、接地裝置等設備，增強防雷效果。另一方面，將更加注重設備的維護和管理，定期進行檢查和維護，確保設備的正常運行。

4.3 數據處理更加精細化

在未來的自動氣象站防雷系統(tǒng)中，數據處理和分析是至關重要的功能。通過深入分析采集到的數據，可以更好地了解雷電活動的規(guī)律和特點，為防雷系統(tǒng)的設計和維護提供更加準確的數據支持。技術人員可以利用大數據技術挖掘和分析數據，為氣象預報、氣候預測等提供更加準確的數據支持。

4.4 應用范圍將更加廣泛

未來的自動氣象站防雷系統(tǒng)，將會更加注重應用范圍的拓展。一方面，防雷系統(tǒng)將拓展至能源、交通、農業(yè)等領域，為這些領域的安全運行提供保障。另一方面，將更加注重與其他系統(tǒng)的集成和融合，如氣象預報、預警等系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的綜合性、協(xié)同性。

4.5 維護管理更加人性化

未來的自動氣象站防雷系統(tǒng)，將更加注重維護管理的人性化特征。一方面，將會提供更加便捷的維護、管理工具，方便用戶進行操作和管理。例如：可開發(fā)手機APP、微信公眾號等，方便氣象人員隨時隨地進行管理和維護。另一方面，將會更加注重用戶反饋和需求，不斷優(yōu)化系統(tǒng)功能，提高用戶滿意度和使用體驗。

5 結束語

新型自動氣象站防雷系統(tǒng)的維護與管理，對于保障氣象站的正常運行、提升數據采集的準確性具有重要的意義。介紹了自動氣象站防雷系統(tǒng)的組成和特點，并從多個方面探討了新型自動氣象站防雷系統(tǒng)的維護與管理策略，指出了未來防雷系統(tǒng)的發(fā)展方向，促進新型自動氣象站防雷系統(tǒng)維護與管理水平的提高。

參考文獻

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