武志英

（錫林郭勒盟東烏旗732電臺，內(nèi)蒙古 錫林郭勒 026300）

0 引 言

廣播電視發(fā)射臺作為信息傳輸?shù)年P鍵環(huán)節(jié)，面臨雷電等自然災害帶來的風險。物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things，IoT）技術的迅速發(fā)展，推動了廣播電視發(fā)射臺智能防雷監(jiān)測技術的迭代升級。本文旨在探討物聯(lián)網(wǎng)技術在廣電發(fā)射臺智能防雷監(jiān)測系統(tǒng)中的應用，以提升設備的穩(wěn)定性和安全性。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術概述

1.1 物聯(lián)網(wǎng)技術的概念

物聯(lián)網(wǎng)技術是一種通過互聯(lián)網(wǎng)連接和交互的方式，將各種物理設備、傳感器和對象互相聯(lián)系，實現(xiàn)信息的采集、傳輸、處理和控制的技術。它使得物體能夠共享數(shù)據(jù)、智能化地交互，促進了智能城市、工業(yè)自動化、健康監(jiān)測等領域的發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)技術通過無線通信、云計算和大數(shù)據(jù)分析等手段，實現(xiàn)了物體間的實時連接，為各行各業(yè)帶來了更高效、智能的解決方案[1]。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展已經(jīng)取得了巨大的進展，正在改變著人們的生活和各行各業(yè)的運作方式。物聯(lián)網(wǎng)已廣泛應用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、城市管理、健康醫(yī)療及智能家居等領域。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)幫助實現(xiàn)了智能制造、設備監(jiān)測、預測性維護等，提高了生產(chǎn)效率。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)使農(nóng)民能夠遠程監(jiān)控農(nóng)田、精準施肥，提高了農(nóng)作物產(chǎn)量。物聯(lián)網(wǎng)需要處理龐大的數(shù)據(jù)量，云計算為其提供了存儲和計算能力，大數(shù)據(jù)分析則幫助從數(shù)據(jù)中提取有價值的信息，支持決策制定。物聯(lián)網(wǎng)在城市管理中發(fā)揮著重要作用。智能交通、智能停車、環(huán)境監(jiān)測等方面的應用，有望提高城市的可持續(xù)性和生活質(zhì)量。隨著物聯(lián)網(wǎng)設備數(shù)量不斷增加，邊緣計算允許數(shù)據(jù)在設備本身進行處理，減少了數(shù)據(jù)傳輸延遲，提高了響應速度。總的來說，物聯(lián)網(wǎng)正逐漸從概念走向?qū)嶋H應用，不斷拓展著其在各個領域的影響力，未來仍將持續(xù)創(chuàng)新和發(fā)展[2]。

2 廣電發(fā)射臺防雷概述

2.1 雷電對廣電發(fā)射臺的危害

雷電對廣播電視發(fā)射臺造成嚴重危害。雷電擊中發(fā)射塔或其他設備，可能導致設備損壞、系統(tǒng)故障甚至停播，影響節(jié)目傳輸。電磁脈沖產(chǎn)生的電磁輻射可能影響信號質(zhì)量。雷擊還可能引發(fā)火災，威脅人員安全。此外，雷擊會導致地面電位差，引發(fā)設備之間電壓差，導致設備損毀。

2.2 發(fā)射臺現(xiàn)有防雷措施

廣播電視發(fā)射臺的防雷措施是確保設備和運營安全的關鍵措施之一。目前，廣播電視發(fā)射臺一般采取多種防雷措施來減輕雷電對設備的危害，具體如下。第一，避雷針系統(tǒng)。發(fā)射塔等高聳結(jié)構(gòu)安裝避雷針，通過將雷電引向避雷針，將雷電電荷分散到大地，降低雷擊危險。第二，避雷接地系統(tǒng)。發(fā)射設備通過合適的接地系統(tǒng)將雷擊產(chǎn)生的電流引導到地面，減少電氣設備損害風險。第三，避雷器。避雷器（Surge Protection Device，SPD）用于限制過電壓，保護設備免受雷擊和電氣干擾。第四，設備內(nèi)部保護。在設備內(nèi)部使用避雷器、繼電器和隔離裝置等設備，以保護關鍵元件免受雷擊影響。第五，監(jiān)測系統(tǒng)。定期檢查設備，確保避雷系統(tǒng)和接地系統(tǒng)的有效性，使用環(huán)境監(jiān)測設備監(jiān)測雷電活動[3]。

2.3 物聯(lián)網(wǎng)智能防雷監(jiān)測系統(tǒng)概述

物聯(lián)網(wǎng)智能防雷系統(tǒng)以云物聯(lián)、智能傳感、移動物聯(lián)等物聯(lián)網(wǎng)核心技術為基礎，以互聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)智能硬件+數(shù)據(jù)中心的模式構(gòu)建。此模式以智能云平臺為主要管理系統(tǒng)，不需要建設機房，能夠有效降低廣播電視單位的建設成本。物聯(lián)網(wǎng)智能防雷系統(tǒng)支持PC端、手機端或其他移動終端等多種登錄模式，用戶通過多樣化的登錄渠道完成設備的集中監(jiān)控、運營維護、數(shù)據(jù)管理等工作。物聯(lián)網(wǎng)智能防雷系統(tǒng)支持對直擊雷、感應雷、電涌保護器、接地電阻及雷電環(huán)境等的監(jiān)測功能，憑借移動物聯(lián)網(wǎng)和云物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)分散多地的無人站點聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控與管理。

2.4 物聯(lián)網(wǎng)智能防雷監(jiān)測系統(tǒng)的優(yōu)點

物聯(lián)網(wǎng)智能防雷監(jiān)測系統(tǒng)具有許多優(yōu)點：第一，它實現(xiàn)了實時雷電監(jiān)測和預警，通過感應設備捕捉雷電活動，及時向運維人員發(fā)送預警信息，使運維人員得以提前采取保護措施，降低設備損害風險；第二，該系統(tǒng)提供了多種監(jiān)測功能，包括智能雷電預警、直擊雷監(jiān)測、感應雷監(jiān)測等，使發(fā)射臺可以全面掌握雷電情況；第三，系統(tǒng)還可以監(jiān)測發(fā)射塔、建筑物和機房的接地電阻，確保設備的有效接地，從而減少雷擊危害。物聯(lián)網(wǎng)智能防雷監(jiān)測系統(tǒng)還具備遠程監(jiān)控和管理能力，運維人員可以通過云平臺遠程監(jiān)控設備狀態(tài)和雷電信息。系統(tǒng)可自動記錄數(shù)據(jù)，支持數(shù)據(jù)分析，有助于了解雷電分布規(guī)律，優(yōu)化防雷策略[4]。

3 物聯(lián)網(wǎng)支持下的廣電發(fā)射臺智能防雷監(jiān)測系統(tǒng)

3.1 發(fā)射臺物聯(lián)網(wǎng)智能防雷監(jiān)測系統(tǒng)

物聯(lián)網(wǎng)支持下的廣電發(fā)射臺物聯(lián)網(wǎng)智能防雷監(jiān)測系統(tǒng)以移動物聯(lián)網(wǎng)智能防雷監(jiān)測系統(tǒng)作為管理中心，下設智能雷電預警、直擊雷監(jiān)測、智能防雷箱、智能接地電阻監(jiān)測、感應雷監(jiān)測、智能SPD監(jiān)測以及智能管理平臺，架構(gòu)如圖1所示。

3.2 物聯(lián)網(wǎng)智能防雷監(jiān)測系統(tǒng)的主要功能

3.2.1 智能雷電預警

智能雷電預警包括雷電預警電場探測傳感器和智能監(jiān)測模塊。智能監(jiān)測模塊配備傳感器等感應設備，將電場、電磁場等信息采集后傳輸至智能云平臺，相關數(shù)據(jù)會傳輸至監(jiān)控中心。運維人員針對不同的預警信息采取針對性策略，以減少安全隱患與安全事故。智能雷電預警電場探測傳感器采用國內(nèi)自主研發(fā)的微機電系統(tǒng)（Micro Electro Mechanical System，MEMS）技術。該技術具有靈敏度高、功耗低、抗靜電干擾、環(huán)境溫濕度適應力強等優(yōu)點，代表企業(yè)包括歌爾股份、瑞聲科技、美新半導體、深迪半導體、美泰科技、邁瑞微以及敏芯微電子等。

當前，市場上主流的雷電預警電場探測傳感器性能指標如下：測量范圍-50～50 kV·m-1，電場值分辨率≤0.02 kV·m-1，雷電預警范圍≤20 km，預警時間≤30 min，響應時間1 s。通過雷電預警電場探測傳感器及時探測出本地及遠程的雷電的形成與發(fā)展情況，提前給出預警信號，便于管理人員做好防雷電準備工作[5]。

智能雷電預警具備以下特點和優(yōu)勢。第一，實時監(jiān)測。傳感器分布在不同地點，能夠準確感應雷電活動，捕捉雷電電場、電流等信息，確保實時監(jiān)測。第二，數(shù)據(jù)分析。通過采集的雷電數(shù)據(jù)，系統(tǒng)能夠分析雷電的分布、頻率、強度等特征，預測可能發(fā)生的雷擊情況。第三，預警通知。一旦系統(tǒng)監(jiān)測到潛在的雷電風險，它會立即發(fā)送預警通知給相關運維人員，讓他們能夠迅速采取必要的措施。第四，自動化決策支持。系統(tǒng)可以根據(jù)預測的雷電情況，自動觸發(fā)防雷設備的工作，如關閉關鍵設備、斷電，從而降低設備損害風險。第五，降低停播風險。智能雷電預警系統(tǒng)的及時性有助于減少因雷電引發(fā)的設備故障或損壞，從而避免節(jié)目中斷和停播。

3.2.2 直擊雷監(jiān)測

直擊雷監(jiān)測系統(tǒng)由柔性羅氏線圈傳感器和智能電流監(jiān)測模塊組成。該系統(tǒng)最多支持監(jiān)測4路直擊雷電流，并將傳感器采集的數(shù)據(jù)上傳到智能云平臺管理系統(tǒng)。當接閃器或線路遭受雷擊入侵時，柔性羅氏線圈傳感器立即采集雷電流信息。當前市場主流的智能電流監(jiān)測儀性能指標如下：測量精度±10%，采集范圍1～50 kA，電流傳感器為羅氏線圈。通過直擊雷監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測雷電流峰值、極性、時間、次數(shù)等，并將這些數(shù)據(jù)上傳至智能云平臺管理系統(tǒng)，使得所有監(jiān)測數(shù)據(jù)可以進行遠程管理。直擊雷監(jiān)測系統(tǒng)在臺站防雷電工作中意義重大。第一次發(fā)生雷暴事故時，雷電流監(jiān)測模塊將雷擊數(shù)據(jù)迅速上傳至監(jiān)控中心。監(jiān)控中心的運維人員一旦接收到雷擊事故信息，能夠立即采取相應措施，確保設施的安全穩(wěn)定運行。這種集成了傳感技術、數(shù)據(jù)上傳和實時響應的系統(tǒng)，有效提升了直擊雷監(jiān)測的效率和準確性，為設備的防護提供了重要保障[6]。

3.2.3 感應雷監(jiān)測

感應雷監(jiān)測系統(tǒng)由柔性或剛性羅氏線圈傳感器以及智能流監(jiān)測模塊組成。系統(tǒng)最多支持監(jiān)測4路感應雷電流峰值，并將傳感器捕獲的數(shù)據(jù)上傳至智能云平臺管理系統(tǒng)。感應雷電流峰值的采集與直擊雷在線監(jiān)測相似，在其基礎上，采用柔性或剛性羅氏線圈進行監(jiān)測。這些線圈安裝在電涌入地匯集點，使電涌峰值的采集變得簡單且高效。感應雷監(jiān)測系統(tǒng)配備了智能防雷箱、在線防雷監(jiān)控器等設備，通過感應雷監(jiān)測，系統(tǒng)能夠準確獲取雷電活動的電涌峰值，從而及時預警，臺站能夠采取針對性的措施，保護廣播電視發(fā)射臺設備免受雷擊的影響。感應雷監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳至智能云平臺管理系統(tǒng)，使得運維人員能夠遠程監(jiān)控、分析和管理數(shù)據(jù)，從而更好地應對雷電風險。

3.2.4 智能SPD監(jiān)測

智能SPD監(jiān)測是物聯(lián)網(wǎng)智能防雷監(jiān)測系統(tǒng)的重要組成部分。SPD是一種用于保護設備免受電涌沖擊的裝置。智能SPD監(jiān)測功能通過實時監(jiān)測SPD的電流變化，實時監(jiān)測SPD的工作狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)故障或損壞情況，確保其正常運行。監(jiān)測SPD的電流變化，有助于預測電涌活動，使系統(tǒng)能夠在電涌來臨之前做出反應，保護設備免受電涌影響。智能SPD監(jiān)測還能夠?qū)崿F(xiàn)遠程監(jiān)控和管理。將SPD監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳至智能云平臺管理系統(tǒng)，運維人員可以遠程查看設備狀態(tài)、電流變化等信息，及時進行維護和干預。這種實時監(jiān)測和遠程管理的能力大大提高了設備的穩(wěn)定性和可靠性，降低了因電涌引起的損害風險。

3.2.5 發(fā)射塔、建筑物和機房接地電阻監(jiān)測

發(fā)射塔、建筑物和機房的接地電阻監(jiān)測是物聯(lián)網(wǎng)智能防雷監(jiān)測系統(tǒng)的重要功能之一。通過監(jiān)測這些結(jié)構(gòu)的接地電阻，系統(tǒng)能夠?qū)崟r了解接地系統(tǒng)的狀態(tài)。接地電阻是確保設備運行安全的關鍵參數(shù)之一。監(jiān)測接地電阻，可以幫助檢測是否存在不良接地、腐蝕等問題，防止電氣設備因接地不良而引發(fā)的安全隱患。系統(tǒng)可以實時監(jiān)測接地電阻值的變化。一旦發(fā)現(xiàn)接地電阻值超出安全范圍，系統(tǒng)會發(fā)出警報，通知運維人員進行檢修和維護，從而避免設備由于不良接地而受到雷擊沖擊。監(jiān)測數(shù)據(jù)會上傳至智能云平臺管理系統(tǒng)，運維人員可以遠程查看結(jié)構(gòu)的接地狀況，進行實時監(jiān)控和管理。這種能力有助于快速發(fā)現(xiàn)和解決問題，提高了設備的穩(wěn)定性和可靠性。

3.3 智能云平臺管理系統(tǒng)

智能云平臺管理系統(tǒng)以物聯(lián)網(wǎng)技術為基礎，基于邊云融合物聯(lián)網(wǎng)基礎設施，具備高性能、可擴展的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，擁有時空物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)管理能力，提供高性能物聯(lián)網(wǎng)時序數(shù)據(jù)和時空數(shù)據(jù)的存儲、查詢、分析能力，支撐時空數(shù)據(jù)的共享與應用；支持人工智能物聯(lián)網(wǎng)（Artificial Intelligence & Internet of Things，AIoT）智慧管理，應用云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)邊緣等新技術，構(gòu)建智慧管理體系。授權(quán)用戶可以管理相應的智能硬件，通過不同等級用戶權(quán)限對操作員或者設備進行直接管理。智能云平臺管理系統(tǒng)是物聯(lián)網(wǎng)智能防雷監(jiān)測系統(tǒng)的核心組件之一。該系統(tǒng)用于集中管理、分析和展示從各個監(jiān)測模塊獲取的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)具有以下特點：第一，智能云平臺能夠接收來自各個監(jiān)測模塊的實時數(shù)據(jù)，包括雷電預警、直擊雷監(jiān)測、感應雷監(jiān)測、浪涌保護器（Surge Protection Device，SPD）狀態(tài)等信息；第二，系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)分析和處理，能夠生成各種報告和統(tǒng)計數(shù)據(jù)，為運維人員提供設備狀態(tài)、雷電活動、接地電阻變化等方面的信息；第三，云平臺提供了直觀的數(shù)據(jù)可視化界面，以圖表、圖像等形式展示監(jiān)測數(shù)據(jù)，使運維人員能夠快速了解系統(tǒng)狀態(tài)，做出準確決策；第四，系統(tǒng)支持遠程控制和配置，運維人員可以通過云平臺遠程設置監(jiān)測參數(shù)、調(diào)整警報閾值等。

4 結(jié) 語

本文對物聯(lián)網(wǎng)支持下的廣電發(fā)射臺智能防雷監(jiān)測系統(tǒng)進行深入研究，深刻認識到物聯(lián)網(wǎng)技術在廣播電視領域的重要作用。智能防雷監(jiān)測系統(tǒng)通過實時監(jiān)測、預警和數(shù)據(jù)管理，有效降低了雷電對設備的危害，提升了廣播電視發(fā)射臺的穩(wěn)定性和可靠性。物聯(lián)網(wǎng)技術為設備防護提供了強大支持，也為未來智能化發(fā)展提供了新的思路。