新型自动气象站防雷系统的维护与管理探讨

2023-03-22廖海军

农业灾害研究 2023年12期

廖海军

摘要介绍了自动气象站防雷系统的重要性及雷电对设备的危害，阐述了新型自动气象站防雷系统的特点，从多方面出发分析了新型自动气象站防雷系统的维护与管理策略，包括建立维护管理制度、定期检查和维护、培训和宣传教育等，总结了新型自动气象站防雷系统的发展方向，包括监测手段智能化、防护措施完善化、数据处理精细化、应用范围广泛化及维护管理人性化等方面，促进新型自动气象站防雷系统维护与管理水平的提高。

关键词自动气象站；防雷系统；管理原则

中图分类号：TU856 文献标识码：B 文章编号：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

雷电的破坏性极强，相关研究表明，一次闪电最多可携带高达几百万伏的电压，其瞬间电流可达到数十万安培。建筑物在受到雷击后，很有可能会出现设备损坏等情况，甚至发生人员伤亡的事故。自2020年4月起，全国地面气象观测自动化改革已正式开展，这意味着我国各气象站的人工定时观测已被取消，我国气象观测站将全面运用自动化手段完成工作。现如今，气象站中的设备均有着显著的电子化特征。其中，现场总线、嵌入式技术，为自动气象站的稳定、安全运行提供了保障。然而，雷电仍是威胁自动气象站日常工作的一个重要因素，尤其是在当前气象站实现信息化运行的背景下，一旦建筑被雷击中，无论是气象站传输、存储的信号数据，还是模拟、数字数据，都可能丢失或损坏，电子设备也容易因雷击而瘫痪。因此，有必要建设完善的防雷设施，并对其做好运行维护工作，保障气象设备的安全、稳定运行。

1 自动气象站防雷系统管理的原则

自动气象站的防雷系统是保证气象观测数据准确性、安全性的重要系统，也是维护自动气象站设备正常运行的重要保障。在维护、管理自动气象站防雷系统时，应遵循以下原则。

1.1 科学性原则

防雷系统的设计和管理应基于科学原理，并采用先进的技术和设备，确保其具有高度的有效性。在制定管理策略时，应充分考虑自动气象站场地的环境因素，包括地理位置、土壤电阻率、气象条件等，从而设计出合理的防雷设计方案。

1.2 标准性原则

自动气象站的防雷系统应符合国家相关的标准和规范，如《建筑物防雷设计规范》《防雷装置安全检测技术规范》等。在系统设计、设备选型、施工安装、验收检测等环节，应严格按照标准和规范进行，确保系统的安全性和可靠性[1]。

1.3 预防性原则

防雷系统的管理应以预防为主，气象站要采取有效的预防措施，如定期巡检、日常维护、設备更新等，预防雷电对自动气象站造成影响。同时，应建立完善的预警机制，及时发现、解决潜在的安全隐患。

1.4 全面性原则

防雷系统的管理应包括设备的采购、安装、运行、维护等方面。建立完整的设备档案管理制度，对防雷设施的施工、验收、检测、维修等环节进行记录和管理，以便全面评估防雷系统。

1.5 持续性原则

防雷系统的管理应保持持续性、长期性，工作人员应定期检测和维护系统，及时发现、解决问题。同时，不断更新技术和设备，提高防雷系统的防护能力。

2 新型自动气象站防雷系统设计概述

2.1 气象站外部雷电防护

就目前技术水平来说，避雷针、引下线和接地装置是气象站外部雷电防护的主要组成部分。这些设施的设计和施工应严格遵循相关的标准和规范进行，保证其防护效果的有效性。

避雷针是接闪器的一种，其作用是将空中的雷电吸引至自身并导入地面，从而保护气象站的其他设备；避雷针的设计应考虑其高度、安装位置等因素，确保其有效覆盖气象站的各个设备。引下线是连接避雷针和接地装置的金属导体，其作用是将避雷针引入的电流导向接地装置；引下线应由高导电性、耐腐蚀材料制成，如铜、铝等，并确保其截面积符合相关标准[2]。接地装置是将电流导入大地的金属导体，其作用是降低电流的冲击力，保护设备和人身安全；接地装置的设计应考虑其埋设深度、材料和连接方式等因素，确保其拥有良好的导电性和耐久性。

在选址方面，新型自动气象站应远离高雷暴区域，降低雷电概率。在场地的选择上，应考虑地形、建筑物等因素，确定合适的建设、安装方案。

2.2 气象站传输线缆屏蔽、等电位连接

在自动气象站的防雷系统中，传输线缆的屏蔽和等电位连接是阻止雷电电磁脉冲干扰的主要措施。

在气象站中，传输线缆应带有金属屏蔽层，减少雷电电磁脉冲对传输信号的干扰。金属屏蔽层应具有良好的导电性、耐腐蚀性，并确保其在雷电活动期间保持良好的接地状态。应根据实际情况对金属屏蔽层进行重复接地，进一步降低电磁干擾的影响[3]。应在气象站中的各个设备之间建立等电位连接，减小电位差，防止雷电反击。等电位连接应严格按照相关的标准规范进行，确保各设备之间的连接牢固、可靠。同时，还应考虑防雷地网建设问题，保证整个气象站的电位均衡。

2.3 防接触电压、跨步电压措施

在新型自动气象站的设计中，应采取以下措施防止接触电压、跨步电压。

第一，自动气象站设备的外壳，应通过截面积符合要求的接地线，与大地相连，保证电流迅速导入大地。设备外壳的接地设计应考虑其材质、安装位置和接触电阻等因素，确保其具有良好的导电性、稳定性。

第二，要安装浪涌保护器等防护设备。浪涌保护器是一种用于限制瞬态过电压、泄放电涌电流的电子元件，可有效降低雷电对设备的冲击。在气象站的设计中，应根据实际情况，选择合适的浪涌保护器，并进行正确安装，确保其有效地保护设备和人身安全。

第三，针对接触电压和跨步电压的威胁，还应采取其他措施，如人员安全培训、设置警示标识等，增强人员的安全意识和提高其自我保护能力。同时，应定期检查、维护防雷设施，确保其正常运行。

3 新型自动气象站防雷系统的维护与管理策略

3.1 防雷系统的日常维护

日常巡检是防雷系统维护的关键环节，其主要目的是及时发现、解决潜在的安全隐患，确保防雷设施的正常运行。具体的维护工作如下：

第一，定期安排专业技术人员检查避雷针、引下线、接地装置等，确保其完好无损，无腐蚀、松动、断裂等现象。发现问题，应及时进行维修或更换，避免因设备损坏而影响防雷效果。

第二，定期检查带有金属屏蔽层的传输线缆的接地情况，确保屏蔽层在雷电活动期间保持良好的接地状态。若发现屏蔽层存在断裂、脱落等现象，应及时进行修复或更换，防止雷电电磁脉冲对传输信号造成干扰。

第三，关注外力破坏问题。在气象站周边环境中，加强对防雷设施的监管，防止出现人为破坏或盗窃行为。一旦发现此类行为，应及时报警并采取相应的措施进行修复。应在当地加强宣传教育，增强公众对防雷设施的保护意识。

第四，定期巡检。定期安排专业技术人员全面巡检防雷系统。在巡检过程中，应注重细节，及时处理发现的异常情况，确保巡检工作的全面性、有效性。

第五，建立完善的记录管理制度。在日常维护过程中，应建立完善的记录管理制度，详细记录每次检查、维修、更换等操作，包括时间、人员、工作内容等信息[4]。这样不仅可方便管理人员了解防雷系统的运行状况，还可以为后续的维护工作提供参考依据。

第六，加强人员培训和安全教育。加强对防雷系统维护人员的技术培训和安全教育，提高其专业素养和安全意识。只有具备相应的技能和知识，才能更好地应对各种安全问题，确保防雷系统的正常运行。

第七，做好应急预案和备品备件管理。为了应对突发情况，应制定完善的应急预案，包括故障处理流程、备品备件管理等。应备有足够的备品备件，以便在设备损坏时，能够及时更换，避免影响防雷系统的正常运行。

3.2 防雷系统的设备管理

设备管理是防雷系统维护的核心内容，包括对防雷设备的采购、安装、运行、维护等环节的管理。具体要做好以下5点：

第一，强化管理意识。管理者应从思想上重视防雷系统设备的管理，充分认识到防雷系统设备对气象观测数据准确性和设备运行安全性的重要性，将设备管理作为工作的重点内容，明确各级管理人员的职责，确保每个环节的管理工作都有专人负责。

第二，在防雷系统设备的管理中，应建立健全的管理制度，包括设备档案管理制度、设备巡检制度、设备维修制度等。通过制定、执行这些制度保证设备的正常运行，降低故障率，延长设备的使用寿命。

第三，建立设备档案管理。每个防雷系统设备应建立相应的档案，包括设备的采购记录、安装调试记录、运行记录、维修记录等。

第四，备品备件是防雷设备维护的重要保障。为了确保备品备件的充足可用，应建立备品备件管理制度。管理人员应定期检查和更新备品备件，确保其数量、质量符合要求。同时，应根据实际情况制定合理的备品备件计划，保证备品备件的有效利用和有序管理。

第五，强化人员培训和安全教育。为了提高管理人员的专业素养和安全意识，应加强人员培训和安全教育。具体的培训内容应包括防雷系统的基本原理、设备管理的方法、安全操作规程等。通过培训和教育，可以有效提高管理人员的专业素养和管理能力，确保防雷系统的正常运行和维护工作的顺利进行。

3.3 加强雷电灾害风险评估

第一，雷电灾害风险评估是防雷系统维护管理的重要环节。通过对雷电灾害予以风险评估，可有效了解气象站所面临的雷电风险程度，为后续的防雷系统设计和维护提供科学依据，更好地保障气象站的安全运行。在进行雷电灾害风险评估前，需要明确评估的范围和目标。评估范围包括气象站所在的区域、建筑物、所擁有的设备等，评估目标则是确定气象站所面临的风险程度。还需收集相关资料和数据，包括气象站所在地的气候、地形、建筑物结构、设备分布情况等。工作人员要了解当地雷电活动的规律和特点，为评估提供更加准确的数据支持。通过收集这些资料和数据，可更好地了解气象站所处的环境条件，以及潜在的雷电威胁。在进行风险评估时，应采用科学的方法，对雷电灾害进行风险分析。同时，还需考虑建筑物和设备的防护措施，以及人员安全等因素。通过风险分析，确定气象站所面临的风险程度，并采取相应的防雷措施[5]。

第二，加强风险管理是减少雷电灾害损失的重要措施，具体包括加强气象站内部的风险管理、建立完善的风险管理制度和流程、确保防雷系统的正常运行和维护工作的顺利进行等。应加强与当地气象部门、消防部门等相关部门的沟通和协作，共同应对雷电灾害风险，减少潜在的损失。

3.4 采用智能化的监测手段

随着科技的不断发展，在气象站防雷系统的运维管理中，也应注重对智能化监测手段的应用。通过智能化的监测手段，可以实时监测防雷系统的运行状态，及时发现潜在问题，提高维护效率和管理水平。利用智能化监测系统，技术人员可以实时监测防雷系统的各部分，通过数据分析提供优化建议，帮助管理人员制定更加合理的维护计划。

智能化监测系统主要包括传感器、数据采集器、数据分析和处理系统及报警系统等部分。其中，传感器可以监测防雷系统的运行状态，如电流、电压、温度等参数；数据采集器则负责收集传感器数据，并将数据传输至数据分析和处理系统；数据分析系统通过对数据进行分析和处理，可以及时发现潜在问题，并自动发出警报；报警系统可通过电话、短信等方式通知相关人员，以便及时采取措施。

4 自动气象站防雷系统的发展方向

随着科学技术的进步，自动气象站防雷系统也在不断发展。未来，自动气象站防雷系统会变得更加智能化、精细化，朝着以下5个方面发展。

4.1 监测手段将更加智能化

随着人工智能和物联网技术的不断发展，未来的自动气象站防雷系统将会更加智能。通过利用这些技术，系统可以实现对雷电活动的实时监测和预测，以及对防雷系统的自动化管理。例如：可利用机器学习技术预测雷电活动，提前做好防雷措施，降低雷电对气象站的影响。同时，利用物联网技术，可以实现防雷设备的自动化管理和监控，提高维护效率和管理水平。

4.2 防护措施将更加完善

未来的自动气象站防雷系统将会更加注重防护措施的完善。一方面，将会采用更加先进的防雷设备、技术，提高防雷效果。例如：可采用新型的避雷针、接地装置等设备，增强防雷效果。另一方面，将更加注重设备的维护和管理，定期进行检查和维护，确保设备的正常运行。

4.3 数据处理更加精细化

在未来的自动气象站防雷系统中，数据处理和分析是至关重要的功能。通过深入分析采集到的数据，可以更好地了解雷电活动的规律和特点，为防雷系统的设计和维护提供更加准确的数据支持。技术人员可以利用大数据技术挖掘和分析数据，为气象预报、气候预测等提供更加准确的数据支持。

4.4 应用范围将更加广泛

未来的自动气象站防雷系统，将会更加注重应用范围的拓展。一方面，防雷系统将拓展至能源、交通、农业等领域，为这些领域的安全运行提供保障。另一方面，将更加注重与其他系统的集成和融合，如气象预报、预警等系统，提高系统的综合性、协同性。

4.5 维护管理更加人性化

未来的自动气象站防雷系统，将更加注重维护管理的人性化特征。一方面，将会提供更加便捷的维护、管理工具，方便用户进行操作和管理。例如：可开发手机APP、微信公众号等，方便气象人员随时随地进行管理和维护。另一方面，将会更加注重用户反馈和需求，不断优化系统功能，提高用户满意度和使用体验。

5 结束语

新型自动气象站防雷系统的维护与管理，对于保障气象站的正常运行、提升数据采集的准确性具有重要的意义。介绍了自动气象站防雷系统的组成和特点，并从多个方面探讨了新型自动气象站防雷系统的维护与管理策略，指出了未来防雷系统的发展方向，促进新型自动气象站防雷系统维护与管理水平的提高。

参考文献

[1] 安玉婷.中波广播发射系统防雷措施[J].中国高新科技，2023（18）：159-160.