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(shè)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(hù)與管理策略，包括建立維護(hù)管理制度、定期檢查和維護(hù)、培訓(xùn)和宣傳教育等，總結(jié)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(hù)措施完善化、數(shù)據(jù)處理精細(xì)化、應(yīng)用范圍廣泛化及維護(hù)管理人性化等方面，促進(jìn)新型自動氣象站防雷系統(tǒng)維護(hù)與管理水平的提高。

關(guān)鍵詞 自動氣象站；防雷系統(tǒng)；管理原則

中圖分類號：TU856 文獻(xiàn)標(biāo)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(guān)研究表明，一次閃電最多可攜帶高達(dá)幾百萬伏的電壓，其瞬間電流可達(dá)到數(shù)十萬安培。建筑物在受到雷擊后，很有可能會出現(xiàn)設(shè)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(xiàn)如今，氣象站中的設(shè)備均有著顯著的電子化特征。其中，現(xiàn)場總線、嵌入式技術(shù)，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(dāng)前氣象站實現(xiàn)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(shù)據(jù)，還是模擬、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，都可能丟失或損壞，電子設(shè)備也容易因雷擊而癱瘓。因此，有必要建設(shè)完善的防雷設(shè)施，并對其做好運行維護(hù)工作，保障氣象設(shè)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(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、安全性的重要系統(tǒng)，也是維護(hù)自動氣象站設(shè)備正常運行的重要保障。在維護(hù)、管理自動氣象站防雷系統(tǒng)時，應(yīng)遵循以下原則。

1.1 科學(xué)性原則

防雷系統(tǒng)的設(shè)計和管理應(yīng)基于科學(xué)原理，并采用先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，確保其具有高度的有效性。在制定管理策略時，應(yīng)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(shè)計出合理的防雷設(shè)計方案。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)性原則

自動氣象站的防雷系統(tǒng)應(yīng)符合國家相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，如《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》《防雷裝置安全檢測技術(shù)規(guī)范》等。在系統(tǒng)設(shè)計、設(shè)備選型、施工安裝、驗收檢測等環(huán)節(jié)，應(yīng)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行，確保系統(tǒng)的安全性和可靠性[1]。

1.3 預(yù)防性原則

防雷系統(tǒng)的管理應(yīng)以預(yù)防為主，氣象站要采取有效的預(yù)防措施，如定期巡檢、日常維護(hù)、設(shè)備更新等，預(yù)防雷電對自動氣象站造成影響。同時，應(yīng)建立完善的預(yù)警機制，及時發(fā)現(xiàn)、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(yīng)包括設(shè)備的采購、安裝、運行、維護(hù)等方面。建立完整的設(shè)備檔案管理制度，對防雷設(shè)施的施工、驗收、檢測、維修等環(huán)節(jié)進(jìn)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(yīng)保持持續(xù)性、長期性，工作人員應(yīng)定期檢測和維護(hù)系統(tǒng)，及時發(fā)現(xiàn)、解決問題。同時，不斷更新技術(shù)和設(shè)備，提高防雷系統(tǒng)的防護(hù)能力。

2 新型自動氣象站防雷系統(tǒng)設(shè)計概述

2.1 氣象站外部雷電防護(hù)

就目前技術(shù)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(hù)的主要組成部分。這些設(shè)施的設(shè)計和施工應(yīng)嚴(yán)格遵循相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行，保證其防護(hù)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(dǎo)入地面，從而保護(hù)氣象站的其他設(shè)備；避雷針的設(shè)計應(yīng)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(shè)備。引下線是連接避雷針和接地裝置的金屬導(dǎo)體，其作用是將避雷針引入的電流導(dǎo)向接地裝置；引下線應(yīng)由高導(dǎo)電性、耐腐蝕材料制成，如銅、鋁等，并確保其截面積符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[2]。接地裝置是將電流導(dǎo)入大地的金屬導(dǎo)體，其作用是降低電流的沖擊力，保護(hù)設(shè)備和人身安全；接地裝置的設(shè)計應(yīng)考慮其埋設(shè)深度、材料和連接方式等因素，確保其擁有良好的導(dǎo)電性和耐久性。

在選址方面，新型自動氣象站應(yīng)遠(yuǎn)離高雷暴區(qū)域，降低雷電概率。在場地的選擇上，應(yīng)考慮地形、建筑物等因素，確定合適的建設(shè)、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(yīng)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(yīng)具有良好的導(dǎo)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(yīng)根據(jù)實際情況對金屬屏蔽層進(jìn)行重復(fù)接地，進(jìn)一步降低電磁干擾的影響[3]。應(yīng)在氣象站中的各個設(shè)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(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行，確保各設(shè)備之間的連接牢固、可靠。同時，還應(yīng)考慮防雷地網(wǎng)建設(shè)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(shè)計中，應(yīng)采取以下措施防止接觸電壓、跨步電壓。

第一，自動氣象站設(shè)備的外殼，應(yīng)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(dǎo)入大地。設(shè)備外殼的接地設(shè)計應(yīng)考慮其材質(zhì)、安裝位置和接觸電阻等因素，確保其具有良好的導(dǎo)電性、穩(wěn)定性。

第二，要安裝浪涌保護(hù)器等防護(hù)設(shè)備。浪涌保護(hù)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(shè)備的沖擊。在氣象站的設(shè)計中，應(yīng)根據(jù)實際情況，選擇合適的浪涌保護(hù)器，并進(jìn)行正確安裝，確保其有效地保護(hù)設(shè)備和人身安全。

第三，針對接觸電壓和跨步電壓的威脅，還應(yīng)采取其他措施，如人員安全培訓(xùn)、設(shè)置警示標(biāo)識等，增強人員的安全意識和提高其自我保護(hù)能力。同時，應(yīng)定期檢查、維護(hù)防雷設(shè)施，確保其正常運行。

3 新型自動氣象站防雷系統(tǒng)的維護(hù)與管理策略

3.1 防雷系統(tǒng)的日常維護(hù)

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

第一，定期安排專業(yè)技術(shù)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(xiàn)象。發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)及時進(jìn)行維修或更換，避免因設(shè)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(xiàn)屏蔽層存在斷裂、脫落等現(xiàn)象，應(yīng)及時進(jìn)行修復(fù)或更換，防止雷電電磁脈沖對傳輸信號造成干擾。

第三，關(guān)注外力破壞問題。在氣象站周邊環(huán)境中，加強對防雷設(shè)施的監(jiān)管，防止出現(xiàn)人為破壞或盜竊行為。一旦發(fā)現(xiàn)此類行為，應(yīng)及時報警并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行修復(fù)。應(yīng)在當(dāng)?shù)丶訌娦麄鹘逃?，增強公眾對防雷設(shè)施的保護(hù)意識。

第四，定期巡檢。定期安排專業(yè)技術(shù)人員全面巡檢防雷系統(tǒng)。在巡檢過程中，應(yīng)注重細(xì)節(jié)，及時處理發(fā)現(xiàn)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(hù)過程中，應(yīng)建立完善的記錄管理制度，詳細(xì)記錄每次檢查、維修、更換等操作，包括時間、人員、工作內(nèi)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(hù)工作提供參考依據(jù)。

第六，加強人員培訓(xùn)和安全教育。加強對防雷系統(tǒng)維護(hù)人員的技術(shù)培訓(xùn)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(yīng)的技能和知識，才能更好地應(yīng)對各種安全問題，確保防雷系統(tǒng)的正常運行。

第七，做好應(yīng)急預(yù)案和備品備件管理。為了應(yīng)對突發(fā)情況，應(yīng)制定完善的應(yīng)急預(yù)案，包括故障處理流程、備品備件管理等。應(yīng)備有足夠的備品備件，以便在設(shè)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(shè)備管理

設(shè)備管理是防雷系統(tǒng)維護(hù)的核心內(nèi)容，包括對防雷設(shè)備的采購、安裝、運行、維護(hù)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(yīng)從思想上重視防雷系統(tǒng)設(shè)備的管理，充分認(rèn)識到防雷系統(tǒng)設(shè)備對氣象觀測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和設(shè)備運行安全性的重要性，將設(shè)備管理作為工作的重點內(nèi)容，明確各級管理人員的職責(zé)，確保每個環(huán)節(jié)的管理工作都有專人負(fù)責(zé)。

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

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

第四，備品備件是防雷設(shè)備維護(hù)的重要保障。為了確保備品備件的充足可用，應(yīng)建立備品備件管理制度。管理人員應(yīng)定期檢查和更新備品備件，確保其數(shù)量、質(zhì)量符合要求。同時，應(yīng)根據(jù)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(xùn)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(yīng)加強人員培訓(xùn)和安全教育。具體的培訓(xùn)內(nèi)容應(yīng)包括防雷系統(tǒng)的基本原理、設(shè)備管理的方法、安全操作規(guī)程等。通過培訓(xùn)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(hù)工作的順利進(jìn)行。

3.3 加強雷電災(zāi)害風(fēng)險評估

第一，雷電災(zāi)害風(fēng)險評估是防雷系統(tǒng)維護(hù)管理的重要環(huán)節(jié)。通過對雷電災(zāi)害予以風(fēng)險評估，可有效了解氣象站所面臨的雷電風(fēng)險程度，為后續(xù)的防雷系統(tǒng)設(shè)計和維護(hù)提供科學(xué)依據(jù)，更好地保障氣象站的安全運行。在進(jìn)行雷電災(zāi)害風(fēng)險評估前，需要明確評估的范圍和目標(biāo)。評估范圍包括氣象站所在的區(qū)域、建筑物、所擁有的設(shè)備等，評估目標(biāo)則是確定氣象站所面臨的風(fēng)險程度。還需收集相關(guān)資料和數(shù)據(jù)，包括氣象站所在地的氣候、地形、建筑物結(jié)構(gòu)、設(shè)備分布情況等。工作人員要了解當(dāng)?shù)乩纂娀顒拥囊?guī)律和特點，為評估提供更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。通過收集這些資料和數(shù)據(jù)，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(jìn)行風(fēng)險評估時，應(yīng)采用科學(xué)的方法，對雷電災(zāi)害進(jìn)行風(fēng)險分析。同時，還需考慮建筑物和設(shè)備的防護(hù)措施，以及人員安全等因素。通過風(fēng)險分析，確定氣象站所面臨的風(fēng)險程度，并采取相應(yīng)的防雷措施[5]。

第二，加強風(fēng)險管理是減少雷電災(zāi)害損失的重要措施，具體包括加強氣象站內(nèi)部的風(fēng)險管理、建立完善的風(fēng)險管理制度和流程、確保防雷系統(tǒng)的正常運行和維護(hù)工作的順利進(jìn)行等。應(yīng)加強與當(dāng)?shù)貧庀蟛块T、消防部門等相關(guān)部門的溝通和協(xié)作，共同應(yīng)對雷電災(zāi)害風(fēng)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(yīng)注重對智能化監(jiān)測手段的應(yīng)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(xiàn)潛在問題，提高維護(hù)效率和管理水平。利用智能化監(jiān)測系統(tǒng)，技術(shù)人員可以實時監(jiān)測防雷系統(tǒng)的各部分，通過數(shù)據(jù)分析提供優(yōu)化建議，幫助管理人員制定更加合理的維護(hù)計劃。

智能化監(jiān)測系統(tǒng)主要包括傳感器、數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)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(shù)；數(shù)據(jù)采集器則負(fù)責(zé)收集傳感器數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)分析和處理系統(tǒng)；數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，可以及時發(fā)現(xiàn)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(guān)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(xué)技術(shù)的進(jìn)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(xì)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(wǎng)技術(shù)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(shù)，系統(tǒng)可以實現(xiàn)對雷電活動的實時監(jiān)測和預(yù)測，以及對防雷系統(tǒng)的自動化管理。例如：可利用機器學(xué)習(xí)技術(shù)預(yù)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(wǎng)技術(shù)，可以實現(xiàn)防雷設(shè)備的自動化管理和監(jiān)控，提高維護(hù)效率和管理水平。

4.2 防護(hù)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(hù)措施的完善。一方面，將會采用更加先進(jìn)的防雷設(shè)備、技術(shù)，提高防雷效果。例如：可采用新型的避雷針、接地裝置等設(shè)備，增強防雷效果。另一方面，將更加注重設(shè)備的維護(hù)和管理，定期進(jìn)行檢查和維護(hù)，確保設(shè)備的正常運行。

4.3 數(shù)據(jù)處理更加精細(xì)化

在未來的自動氣象站防雷系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)處理和分析是至關(guān)重要的功能。通過深入分析采集到的數(shù)據(jù)，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(shè)計和維護(hù)提供更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。技術(shù)人員可以利用大數(shù)據(jù)技術(shù)挖掘和分析數(shù)據(jù)，為氣象預(yù)報、氣候預(yù)測等提供更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。

4.4 應(yīng)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(yīng)用范圍的拓展。一方面，防雷系統(tǒng)將拓展至能源、交通、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域，為這些領(lǐng)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(yù)報、預(yù)警等系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的綜合性、協(xié)同性。

4.5 維護(hù)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(hù)管理的人性化特征。一方面，將會提供更加便捷的維護(hù)、管理工具，方便用戶進(jìn)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(jìn)行管理和維護(hù)。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(jié)束語

新型自動氣象站防雷系統(tǒng)的維護(hù)與管理，對于保障氣象站的正常運行、提升數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)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(hù)與管理策略，指出了未來防雷系統(tǒng)的發(fā)展方向，促進(jìn)新型自動氣象站防雷系統(tǒng)維護(hù)與管理水平的提高。

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