自动气象站防雷技术对农业的影响与对策研究

摘要：气象灾害对农业生产有着直接而深远的影响，而雷电作为一种常见的极端天气现象，对农业产生严重的负面影响。在农业生产中，自动气象站是一种重要的工具，用于监测和记录天气数据，帮助农民做出决策。然而，雷电对自动气象站可能造成损坏，因此，需要研究防雷技术，以减轻这种影响。基于此，探讨自动气象站防雷技术对农业的影响以及相关的对策，以供参考。

关键词：自动气象站；防雷技术；农业

中图分类号：S163.7 文献标志码：B 文章编号：2095–3305（2024）11–0-03

自动气象站是用于监测和记录气象参数的重要设备，可以帮助农民预测天气趋势，以便更好地开展农业生产、管理农作物和开展养殖业务。然而，自动气象站常常受到雷电天气的威胁，当雷电发生时，自动气象站容易受到损坏，导致数据丢失或不准确，给农民带来一定的困扰。此外，自动气象站的损坏也会增加维护和修复的成本，对农业生产造成经济损失。为了解决这个问题，自动气象站防雷技术应运而生。

1 自动气象站概述

自动气象站是一种现代化的气象观测设备，用于监测和记录大气条件的各种参数，包括温度、湿度、风速、风向、气压、降水量等。这些数据对气象预测、农业生产、能源管理、环境保护等领域均具有重要意义。

自动气象站的工作原理基于各种传感器和仪器的协同工作。因此，自动气象站配备了多种传感器，如温度传感器、湿度传感器、风速传感器、风向传感器、气压传感器、降水传感器等，用于测量大气中的各种气象参数。而传感器收集到的数据会被传输至数据采集系统，通常以数字形式存储。这些系统负责记录、处理和存储数据。采集到的数据经过分析后，可以通过图表、报告或在线平台展示，以便用户更好地理解气象条件。因此，自动气象站相较于传统的手动气象观测具有多个显著优势。自动气象站可以实现全天候、全自动的气象数据采集，减少了人工干预和人为误差，提高了数据的准确性和一致性。此外，自动气象站可以通过互联网进行远程监控和数据访问，用户能随时随地获取气象信息。

2 雷电对自动气象站的威胁

雷电是大气电荷的释放，通常伴随着闪电、雷声和强烈的电磁辐射。雷电释放的电能巨大，足以瞬间击穿空气，形成电流。如果自动气象站的防雷设计和保护措施不够完善，可能造成雷电，击中自动气象站，导致电子元件过载或损坏。这将严重影响自动气象站的正常工作，甚至可能使其彻底失效，这对气象预测、科学研究和决策制定带来重大损害。

雷电对自动气象站的数据传输和信号接收也可能造成干扰。自动气象站通常需要将收集的气象数据通过无线信号或有线传输的方式发送至监测人员手中，以供分析和研究。然而，雷电产生的强电场和电磁辐射可能干扰自动气象站的信号传输，使得监测人员无法正确接收气象数据。这种干扰可能导致气象数据丢失或错误，从而影响正常的气象预报和研究工作。

3 防雷技术对自动气象站的重要性

首先，应用防雷技术能确保自动气象站的正常工作，有助于保障气象数据的准确性和实时性。雷电的强电磁场和电流能够对自动气象站的电子部件产生干扰和损坏，导致测量数据异常、数据丢失甚至设备停机，影响气象观测工作的正常进行。通过合理配置和安装防雷设备，可以有效地保护自动气象站不受雷电的影响，确保其正常运行，并生成准确、稳定的气象数据。

其次，应用防雷技术能确保自动气象站的安全。自动气象站广泛应用于户外环境，雷电引发的火灾和爆炸风险可能对自动气象站和周围环境造成严重损害。适当的防雷技术措施能够降低自动气象站受到雷电攻击的概率，减少火灾和爆炸的风险，确保工作环境安全、稳定。

最后，防雷技术应用可以延长自动气象站的使用寿命，降低维修与更换成本。雷电引发的电压过载和电磁脉冲可能对设备内部的电子元件和电路造成损坏，甚至使设备失效。正确配置和使用防雷设备，可以有效降低损坏的风险，减少设备的损坏与维修次数，提高自动气象站的使用寿命和可靠性[1]。

4 防雷技术的类型

4.1 避雷针

避雷针通常是尖锐的金属导体，由铜或铝制成，安装在自动气象站的屋顶或高处，以确保它们吸引雷电。通过吸引雷电并将其安全释放至地面，从而保护自动气象站的设备和人员免受雷击的危险。因此，避雷针被广泛应用于自动气象站，以确保设备的安全、数据的完整性和气象监测的可靠性。在使用避雷针时，需要定期进行检查和维护，以确保其正常运行。此外，避雷针应与接地系统结合使用，以确保雷电安全释放至地面。

4.2 过电压保护装置

过电压可能导致电子元件损坏，损害设备的性能。过压保护装置能够迅速识别过电压情况并采取措施保护设备，延长其寿命并降低维修成本，通常用于电源线路，以防止雷电引发的电压浪涌对设备造成损害。过压保护装置主要包括避雷器、过电压保护器等。这些装置有助于确保自动气象站设备的安全性、数据的完整性和气象监测的可靠性，从而提高气象预测的准确性和气象数据的质量，保护人员和设备免受过电压和雷电的危险。在使用过电压保护装置时，必须定期进行检查和维护，以确保其正常运行。这些装置还应与地面接地系统结合使用，以确保过电压能够安全释放至地面[2]。

4.3 电场计

电场计是一种专门设计用来测量大气电场的仪器。它的工作原理基于库仑定律，通过测量传感器之间的电势差计算电场的强度。电场计通常由2个或多个传感器组成，分布在气象站的高处，以确保准确的电场测量。因此，电场计可用于监测大气中的电荷分布和电势变化，这对预测雷电活动非常重要。

当电场计检测到电场强度的急剧变化时，可能预示着雷电的发生，此时可提前采取保护措施。并且，电场计可帮助监测和识别与电场变化相关的气象灾害，如风暴、龙卷风和冰雹。这有助于提前采取措施，以减少潜在的危险。

此外，电场计为研究人员提供了深入研究大气电学现象的机会，如雷电、电涌现象及电场与大气中微粒的相互作用。这些研究有助于人们更好地理解大气中的电学过程。虽然电场计本身不直接用于天气预测，但它们提供的电场数据可用于改进和验证大气模型，从而提高天气预测的准确性。电场计的数据可以揭示大气层中的电场变化，这对理解天气系统的演变至关重要。值得注意的是，电场计必须安装在开阔的场地，以避免建筑物和其他物体对电场的影响。

4.4 终端防雷器

终端防雷器是一种专门设计用来保护建筑和设备免受雷电危害的设备。由于自动气象站通常位于室外，有时在高处，容易成为雷击的目标。终端防雷器将雷电引至大地，减少了雷电对人员的威胁，提高了工作环境的安全性。

自动气象站的各种设备对静电、雷电和电磁辐射均非常敏感。终端防雷器可以将电荷引导至大地，防止其积聚在设备上，从而降低设备受损的风险。这有助于延长设备的使用寿命，减少维修和更换的成本。终端防雷器应与接地系统紧密集成，以确保电荷能够有效地引导至地下，而不是在设备或建筑物中积聚。此外，终端防雷器也需要定期进行检查和维护，以确保其正常运作。

5 自动气象站防雷技术在农业生产方面的应用

作为农业生产的重要组成部分，农业气象在帮助农民决策、管理和预测方面发挥着至关重要的作用。自动气象站是农业生产中非常重要的装置之一，通过观测和记录气象数据，为农民提供准确的天气信息。然而，雷电活动会对相关气象设备造成巨大的破坏，因此，农业气象防雷显得尤为重要。

自动气象站常常被安装在露天环境中，处于较高位置。这使得其容易成为雷电攻击的目标。因此，合适的防雷措施是确保自动气象站设备正常工作的首要任务之一。传统的防雷设施，如避雷针、接闪器和避雷网等，通过将雷电引导至地下或分散至周围环境，达到保护设备的效果。这些设施的安装位置和数量需要根据现场环境和气象站的特点进行合理规划。例如，在较大的果园或农田中，可以采用避雷针和避雷网组合的方式，形成一个密集的防雷网，以增强防护效果。

除了传统的防雷设施和设备接地，现代自动气象站还可以使用先进的防雷保护装置。这些装置能够实时监测雷电情况，并采取相应的防护措施。当系统检测到雷电接近气象站时，它会自动切断电源，避免设备损坏。通过在自动气象站安装雷电检测仪器，可以及时获得有关雷电活动的信息，并通过云计算和远程监控技术，将预警信息传递给相关农业决策者和农民。旨在避免农民在雷电天气下从事危险的农田作业，提高农业生产的安全性和稳定性。在农业区域，采取适当的防雷措施能够保护农作物、设施设备和农民的安全，确保农业生产的连续性，进而促进农业的可持续发展[3]。

6 优化农业气象防雷工作的几点思考

6.1 加强防雷宣传教育

宣传教育是做好农业气象防雷工作的基础和前提。可定期举办防雷培训和研讨会，帮助农民更深入地了解雷电的危险和掌握应对措施。培训和研讨会可以由气象部门、专业雷电防护机构或专家主持，向参与者传授有关雷电安全的知识和技能。宣传教育内容应包括雷电灾害的危害性、防雷知识和技能的学习、常见防雷设施的使用与维护等。通过互动讲座、宣传海报、宣传片等形式，将防雷知识传播给广大农民，提高他们的防雷能力。同时，利用新媒体平台，如手机App、微信公众号等，开展防雷知识的推送与普及。农民可以通过手机随时获取防雷知识，提高对雷电灾害的预防和应急处置能力。还可以与当地政府、农业协会、学校和其他农村组织建立合作伙伴关系，扩大防雷宣传的影响范围，共同推动防雷教育活动的开展。此外，应定期跟踪和评估防雷宣传教育的效果，并根据结果进行调整和改进，以确保宣传教育持续有效。

6.2 完善农业气象防雷设施

农业气象站是农业生产中的重要设备，其防雷设施的完善与维护对设备的安全和可靠运行至关重要。

首先，展开农田雷电灾害调查和评估。应了解农田雷电灾害的特点和分布情况，根据不同地区、不同作物的需求，制定相应的防雷装置建设计划。调查和评估应包括对农田电气设备的检查，确保设备符合防雷要求。

其次，合理布设防雷装置。根据农田的大小和形状，合理布设防雷装置。通常采用的防雷装置包括避雷针、接地装置、避雷网等。避雷针的布设应尽量覆盖农田的整个范围，确保全面防护。接地装置应设置在地势低洼或易积水的地方，可以通过与农田的灌溉系统连接的方式增强接地效果。避雷网可以设置在农田的边界处，起到分散雷电能量的作用。

最后，要扩大农田防雷装置的覆盖面积。农田防雷装置的覆盖面积越大、防护能力越强。因此，可通过政府购买和给予补贴等措施，鼓励农民安装防雷装置，并提供技术指导和培训，使更多的农田都能获得防雷设施的保护。并且相关部门应及时清理避雷针上的锈蚀物和积尘，保持接地装置良好的接地效果，检查避雷网是否完整无损，定期对防雷装置进行检查和维护，确保其正常运行[4]。

6.3 强化农业气象防雷技术研究与创新

随着科技的不断进步，新的防雷技术和装置不断涌现，为农业气象防雷工作提供了新的可能。

首先，当地政府部门应加大对农业气象防雷技术研究和创新的资金投入力度，鼓励企业和研究机构共同投入资金，推动农业气象防雷技术的发展。同时，还可以采取税收减免、发放科技券等措施，推动农业气象防雷技术的推广与应用。建立专门的农业气象防雷技术研究机构，聚集相关专家和学者，通过开展前沿的科研项目和技术攻关，不断推动农业气象防雷技术的创新与发展。此外，促进该领域的国际合作与交流，加强与其他国家和地区在农业气象防雷技术研究方面的合作，互相借鉴经验和分享成果。

其次，将农业气象防雷技术与农田管理和作物栽培相结合，开展针对不同农作物和不同气象条件的防雷技术应用研究。通过实地试验和示范推广，验证新技术在不同农田环境下的实际效果，为农民提供科学的农田防雷指导，最大限度地降低农业灾害风险。

最后，积极开展农业气象防雷技术的创新研究。通过探索新的防雷材料、防雷装置和防雷方法，推动农业气象防雷技术的创新。通过无人机和卫星影像技术，实现对农田的实时监测和预警，提高防雷的准确性和时效性。同时，利用智能化技术和物联网技术，将防雷装置与农田管理系统相结合，实现自动化的防雷管理。

6.4 加强监测和预警能力

及时、准确地掌握雷电活动的情况对农业气象防雷工作至关重要。建立和维护广泛的气象监测网络是加强农业气象防雷监测能力的关键。这些监测站点可以分布在农田、农村地区以及农业集中区域。监测站点应配备雷电探测设备、气象站、温湿度计等仪器，以获取全面的气象数据。利用监测数据，建立雷电风险评估模型，以确定不同地区的雷电活动频率和潜在危险。帮助农民和农业管理部门更好地了解雷电风险，采取相应的防护措施，确保最需要防雷设施的地区得到更多的支持。

此外，建立有效的气象雷电预警系统，将监测到的数据传达给相关部门和农民，以便他们能够在雷电风险增加时采取行动。这些预警系统涵盖短信通知、手机应用程序、电子邮件和声音警报等渠道，确保信息快速传播。

7 结束语

自动气象站在农业生产中扮演着重要角色，但雷电对其正常运行构成严重威胁。通过采取适当的防雷技术，可以减轻雷电带来的不利影响，提高农业生产效率。这需要农业界、气象界和工程技术领域的合作，不断改进和创新防雷技术，以确保自动气象站在各种气象条件下均能够正常运行，为农业生产提供可靠的天气数据信息。

参考文献

[1] 杨志军，王博雅，王卫农，等.邵阳市新型自动气象站综合防雷技术探讨[J].农业科技与信息，2019（1）：43-46，49.

[2] 朱加红.自动气象站防雷技术对农业的影响[J].农村经济与科技，2020，31（24）：5-6.

[3] 余小玲，樊华.自动气象站防雷技术对农业的影响分析[J].农家参谋，2017（23）：80.

[4] 张晖辉，彭旻芬，黄铭稠.自动气象站防雷技术分析对农业的影响[J].中国农业信息，2013（11）：169.