CN105470817A - 一种电场感知自动升降避雷针 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电场感知自动升降避雷针，包括：电场测量仪（1）、电控单元（2）、驱动单元（3）、升降杆（4）和避雷针主体（5），电场测量仪（1）、电控单元（2）、驱动单元（3）依次相连；避雷针主体（5）包括接闪针（5.1）、引下线（5.2）和接地装置（5.3），引下线（5.2）连接接闪针（5.1）和接地装置（5.3），接闪针（5.1）位于升降杆（4）顶端。本发明通过感知是否存在雷雨云来控制避雷针的升降，实现主动防雷。当感应到空中存在雷雨云时，避雷针自动升起以达到防雷目的；当雷雨云消失时，避雷针自动收起，实现避雷针的智能控制。
Description
技术领域
本发明属于防雷技术领域，具体涉及一种电场感知自动升降避雷针。
背景技术
避雷针是用来保护建筑物等避免雷击的装置。当空中产生雷雨云时，避雷针使地面电场发生畸变，在避雷针顶端形成局部电场集中，引导雷电向避雷针放电，再通过引下线和接地装置将雷电流引入大地，从而使被保护物体免遭雷击。
传统避雷针一旦安装完成，其装设地点及高度固定。这种避雷针（以下简称为“固定避雷针”）在应用上存在以下不足：（1）影响景观：在旅游景点（如古建筑、古树、高档场所等），固定避雷针的存在与周围景观格格不入，破坏景观效果；（2）破坏隐蔽效果：军事设施（如临时阵地、武器系统等）需要良好的隐蔽，固定避雷针的存在暴露了军事设施；（3）移动不便，造成浪费：移动作业平台（如临时工地、移动车辆、海上作业平台等）需要不断的改变作业地点，固定避雷针的装设和拆除费工费力。可见，固定避雷针不适用于旅游景点、军事设施、移动作业平台等场合。
公告号为CN204230636U的中国专利公开了一种适用于海上升压站平台的新型可升降避雷针，但该避雷针需人工判断是否升降，并根据升降判断结果人工完成升降。公告号为CN201478691U的中国专利公开了一种折叠式场变放电避雷针，该避雷针可在一定程度上调整高度，但避雷针的升降同样需要人工判断和人工操作。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种无需人为干预的电场感知自动升降避雷针。
为了解决上述问题，本发明采用如下技术方案：
一种电场感知自动升降避雷针，包括：
电场测量仪（1）、电控单元（2）、驱动单元（3）、升降杆（4）和避雷针主体（5），电场测量仪（1）、电控单元（2）、驱动单元（3）依次相连；避雷针主体（5）包括接闪针（5.1）、引下线（5.2）和接地装置（5.3），引下线（5.2）连接接闪针（5.1）和接地装置（5.3），接闪针（5.1）位于升降杆（4）顶端；
电场测量仪（1）用来实时监测电场强度，并将实时电场强度发送至电控单元（2）；
电控单元（2）用来比较实时电场强度E与雷击风险报警阈值E0、雷击风险解除阈值E1的大小，当实时电场强度E>E0时，向驱动单元（3）发送升信号；当实时电场强度E<E1时，向驱动单元（3）发送降信号；所述的雷击风险报警阈值E0和雷击风险解除阈值E1为根据历史雷电数据和试验验证的经验值；
驱动单元（3）用来驱动升降杆（4）升高或降低。
上述电场测量仪（1）设于周围无建筑物屏蔽的空旷处，其处于连续工作状态，实时监测地面电场强度，并将实时电场强度E发送至电控单元（2）。电场测量仪（1）可有效、实时地感知地面附近电场强度大小与雷电极性，并向电控单元（2）输出正比于电场强度的模拟电压，通过该模拟电压即可获取地面附近电场强度，从而达到电场感知的目的。
上述电控单元（2）根据实时电场强度E判断空中是否存在雷雨云，即，将实时电场强度E与雷击风险报警阈值E0、雷击风险解除阈值E1比较，当实时电场强度E>E0时，判断为存在雷击风险，向驱动单元（3）输出高电平信号，即升信号；当实时电场强度E<E1时，判断为雷击风险解除，向驱动单元（3）发送低电平信号，即降信号。这样，既可满足建筑物防雷要求，也可避免避雷针的频繁升降操作。
本发明中，电控单元（2）可以为单片机或电压比较器。电场测量仪（1）的输出模拟电压经A/D转换后输入电控单元（2），若电控单元（2）为单片机，则采用单片机内程序比较输入电压与雷击风险报警阈值E0、雷击风险解除阈值E1的大小，并根据比较结果向驱动单元（3）输出高电平信号或低电平信号。若电控单元（2）为电压比较器，则采用电压比较器直接比较输入电压与雷击风险报警阈值E0、雷击风险解除阈值E1的大小，并根据比较结果向驱动单元（3）输出高电平信号或低电平信号。
上述雷击风险报警阈值E0和雷击风险解除阈值E1均为电压阈值，雷击风险报警阈值E0和雷击风险解除阈值E1根据应用场合的长期雷电观测数据和试验验证确定。
上述驱动单元（3）可采用气动、液压或机械传动方式驱动升降杆（4）升高或降低。
上述升降杆（4）包括基座（4.1）、中端伸缩杆（4.2）和上端伸缩杆（4.3），中端伸缩杆（4.2）套接于基座（4.1）内，上端伸缩杆（4.3）套接于中端伸缩杆（4.2）内。根据实际需求，中端伸缩杆（4.2）可以为一节或多节。
本发明的原理为：
当空中形成雷雨云，在地面会形成一定强度的电场，电场强度一般会达到数千伏/米。本发明采用电场测量仪（1）测量地面的电场强度，并将电场强度送至电控单元（2），电控单元（2）根据接收的电场强度判断是否存在雷雨云，若存在雷雨云，则有雷击风险，此时，向驱动单元（3）发送升信号，驱动单元（3）驱动升降杆（4）升起，接闪针（5.1）被升高以达到防雷目的。若判定雷雨云已消失，雷击风险解除，此时，向驱动单元（3）发送降信号，驱动单元（3）驱动升降杆（4）降低，接闪针（5.1）被收起。
本发明通过感知是否存在雷雨云来控制避雷针的升降，实现主动防雷。当感应到空中存在雷雨云时，避雷针自动升起以达到防雷目的；当雷雨云消失时，避雷针自动收起，实现避雷针的智能控制。
和现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
（1）实现了避雷针的智能升降控制，无需人为干预即可实现可靠有效的主动防雷。
（2）不影响景观、不暴露隐蔽体、移动方便，尤其适用于旅游景点、军事设施、移动作业平台等场合。
附图说明
图1为本发明避雷针原理示意图；
图2为实施例中避雷针的结构示意图。
图中，1-电场测量仪，2-电控单元，3-驱动单元，4-升降杆，4.1-基座，4.2-中端伸缩杆，4.3-上端伸缩杆，5-避雷针主体，5.1-接闪针，5.2-引下线，5.3-接地装置，6-电源线，7-电场信号线，8-接闪平台，9-支架，10-接线盒，10.1-第一接线盒，10.2-第二接线盒，10.3-第三接线盒，11-自动收卷线盘，12-控制信号线，13-气管，14-市电。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案做进一步说明。
见图2，本实施例中，电场测量仪（1）采用地面电场仪，即场磨。升降杆（4）采用气动升降杆，采用铝合金制作，分为3节，各节分别为基座（4.1）、中端伸缩杆（4.2）和上端伸缩杆（4.3），每节长度为3米，各节间的连接采用密封圈密封，整体相当于一个多节气缸。驱动单元（3）为电动气泵，其电机通过继电器连通市电，以实现电机的正反转。电场测量仪（1）和电控单元（2）通过电场信号线（7）连接，电控单元（2）和驱动单元（3）通过控制信号线（12）连通，驱动单元（3）通过气管（13）连接升降杆（4）。接地装置（5.3）敷设于基座（4.1）下的土壤中。
升降杆（4）的上端伸缩杆（4.3）顶端安装接闪平台（8），接闪平台（8）边缘布置4根接闪针（5.1），电场测量仪（1）设于接闪平台（8）中心。
引下线（5.2）、电源线（6）和电场信号线（7）均置于升降杆（4）内，升降杆（4）的基座（4.1）内安装有3个自动收卷线盘（11），分别用于引下线（5.2）、电源线（6）和电场信号线（7）的收卷。引下线（5.2）采用编织软铜线，电源线（6）和电场信号线（7）均采用双绞屏蔽线。
上端伸缩杆（4.3）顶端还设有第一接线盒（10.1），用于将电源线（6）和电场信号线（7）与电场测量仪（1）连接。基座（4.1）上设有第二接线盒（10.2），用于将电源线（6）、电场信号线（7）与电控单元（2）连接。基座（4.1）底端还设有第三接线盒（10.3），用于将引下线（5.2）与接地装置（5.3）连接。
本实施例中，当实时电场强度E>E0时，电控单元（2）向电动气泵继电器发送正转信号，当实时电场强度E>E1时，电控单元（2）向电动气泵继电器发送逆转信号。
使用时，将本发明避雷针装设于待保护建筑物附近的空旷处，可装设于较高位置、地面、地下或车顶。无雷击风险时，其隐蔽在待保护建筑物周围；当存在雷击风险时，其自动升起，达到保护建筑物免收雷击的目的。
上述实施例所述是用以具体说明本专利，文中虽通过特定的术语进行说明，但不能以此限定本专利的保护范围，熟悉此技术领域的人士可在了解本专利的精神与原则后对其进行变更或修改而达到等效目的，而此等效变更和修改，皆应属于权利要求范围所界定范畴内。
Claims (7)
1.一种电场感知自动升降避雷针，其特征是，包括：
电场测量仪（1）、电控单元（2）、驱动单元（3）、升降杆（4）和避雷针主体（5），电场测量仪（1）、电控单元（2）、驱动单元（3）依次相连；避雷针主体（5）包括接闪针（5.1）、引下线（5.2）和接地装置（5.3），引下线（5.2）连接接闪针（5.1）和接地装置（5.3），接闪针（5.1）位于升降杆（4）顶端；
电场测量仪（1）用来实时监测电场强度，并将实时电场强度发送至电控单元（2）；
电控单元（2）用来比较实时电场强度E与雷击风险报警阈值E0、雷击风险解除阈值E1的大小，当实时电场强度E>E0时，向驱动单元（3）发送升信号；当实时电场强度E<E1时，向驱动单元（3）发送降信号；所述的雷击风险报警阈值E0和雷击风险解除阈值E1为根据历史雷电数据和试验验证的经验值；
驱动单元（3）用来驱动升降杆（4）升高或降低。
2.如权利要求1所述的电场感知自动升降避雷针，其特征是：
所述的电场测量仪（1）为地面电场仪。
3.如权利要求1所述的电场感知自动升降避雷针，其特征是：
所述的电控单元（2）为单片机或电压比较器。
4.如权利要求1所述的电场感知自动升降避雷针，其特征是：
所述的驱动单元（3）采用气动、液压或机械传动方式驱动升降杆（4）升高或降低。
5.如权利要求1所述的电场感知自动升降避雷针，其特征是：
所述的升降杆（4）包括基座（4.1）、中端伸缩杆（4.2）和上端伸缩杆（4.3），中端伸缩杆（4.2）套接于基座（4.1）内，上端伸缩杆（4.3）套接于中端伸缩杆（4.2）内；所述的中端伸缩杆（4.2）为一节或多节。
6.如权利要求1所述的电场感知自动升降避雷针，其特征是：
所述的升降杆（4）顶端安装接闪平台（8），一个或多个接闪针（5.1）布置于接闪平台（8）边缘。
7.如权利要求1所述的电场感知自动升降避雷针，其特征是：
所述的引下线（5.2）设于升降杆（4）内且收卷于自动收卷线盘（11）上。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20160406 |