CN105606904B - 一种闪击点的确定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种闪击点的确定方法，先根据闪击密度的大小确定实际闪击点与监测闪击点的关系，然后根据实际现场情况选择常规法即根据雷电闪击的选择性条件进行判断，再根据雷电闪击的选择性确定实际闪击点的概率位置、根据金属导体的熔点不同确定实际闪击点的电流吻合程度；再次是进行熔痕金相综合分析并确定熔痕为闪电所为，从而确定该点为雷击点；当雷击点的高度较高且无法直接接触雷击点时，用剩磁法确定泄流通道，结合闪电定位数据一起确定雷击点，具有方法简单且精度高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及闪击闪电监测领域，尤其涉及一种闪击点的确定方法。
背景技术
确定闪击点的基本条件是有雷电对地闪击并且有金属构件或者其它导体遭受闪击，其确定方法包括四个方面，首先是必须有雷电对地闪击，其确定方法是通过查询闪电定位仪数据，从而确定闪电的形成；其次是闪击点符合雷电对地闪击具备的选择性条件；再次是闪击点金属熔痕状况应与雷电流大小相吻合；最后是闪击熔痕应与金相分析结果相吻合。
目前，我国气象部门的闪电监测系统，采用多站定位法对雷电闪击点实施定位，但是由于定位系统的精度原因，造成实际闪击点与闪电定位仪监测闪击点(以下称“监测闪击点”)之间存在一定的距离误差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种闪击点的确定方法，先确定实际闪击点与监测闪击点的关系，然后根据实际现场情况选择常规法或非常规法对监测闪击点进行多方判断，得出最终的实际闪击点。
为实现上述目的，本发明提供一种闪击点的确定方法，包括如下步骤：
S1、确定监测闪击点与实际闪击点的关系；
S2、采用常规法确定闪击点的位置；
S3、当闪电闪击到建筑物的尖部或者铁塔的接闪杆时，采用非常规法确定闪击点的位置。
进一步地，所述步骤S1包括：
S11、当闪击密度较小且间距较大时，实际闪击点与监测闪击点采用间距法来确定其二者的吻合度；
S12、当闪击密度较大时，根据雷电流强度确定实际闪击点。
进一步地，步骤S11包括：
S111、计算实际闪击点A与监测闪击点之间的间距：
实际闪击点A的经纬度为E1、N1，监测闪击点B点的经纬度为E2、N2，则其间距d为：
式中：D-闪电定位仪监测闪击点距实际闪击点的距离，m；
E2、N2-监测闪击点的经纬度，度；
E1、N1-实际闪击点经纬度，度；
S112、利用排他法对实际闪击点周边的监测闪击点进行选取，当间距d小于等于1km确定的监测闪击点即为雷电闪击点。
进一步地，步骤S12包括：
S121、先根据S11的方法确定实际闪击点周边半径1km范围内的监测闪击点；
S122、对雷击事故进行综合分析，根据雷电泄流通道与受损设备的耐冲击电压能力，结合损坏设备的雷电流、泄流通道的雷电流与闪击点的雷电流的情况，确定造成设备损坏时实际闪击点的最小雷电流。
S123、根据危害时间，对监测闪击点再进行时间筛选；当受损设备中具有时间监控设备时，在确定设备受损的时间精度时，应接近闪电定位仪监测精度；当监测闪击点仅为一点时，可确定该监测闪击点为实际闪击点，其雷电流强度为实际闪击雷电流；当有多个监测闪击点符合要求时，确定实际闪击雷电流为一区域值，其下限不小于多个监测闪击点中的最小雷电流。
进一步地，步骤S2中包括：
S21、根据雷电闪击的选择性确定实际闪击点的概率位置；
S22、根据金属导体的熔点不同确定实际闪击点的电流吻合程度。
进一步地，步骤S21包括：
根据地理位置、建筑物的形状特点、金属构件的形状特点分析雷电闪击的概率：
同一环境中，当土壤电阻率差别较小，地形基本一致时，金属构件的雷击概率大于非金属构件的雷击概率；构筑物的雷击概率大于建筑物的雷击概率；
建筑物为平房时，平房顶和坡度小雨等于1/10的屋面、檐角、女儿墙易受雷击；坡度大于1/10小于1/2的屋面则屋角、屋脊、檐角、屋檐易受雷击；坡度大于等于1/2的屋面则屋角、屋脊、檐角易受雷击；
建筑物为楼房时，楼房的楼角易遭受雷击；
建筑物和构筑物顶部高于建筑物和构筑物的凸起物体易遭受雷击。
进一步地，所述步骤S22中：
根据雷电闪击的选择性特点，在闪电定位仪所示的经纬度10米的半径范围内检查疑似雷击点；
对雷电闪击处出现融化的金属导体的最低载流量进行计算，再根据分流情况，计算流经雷电闪击处的最小雷电流，将该电流与闪电定位仪监测闪击点的检测数据比较，基本相近时，初判该处有雷电流闪击；
再进行熔痕金相综合分析并确定熔痕为闪电所为，从而确定该监测闪击点为实际闪击点。
进一步地，所述步骤S3中：
接闪的金属构件在泄流时在其周围产生电磁场，并随距离加大逐渐减小，当泄流通道附近的金属构件的剩磁量较大，并随距离加大而减小，较近距离的金属构件剩磁量较泄流通道大时，确定该监测闪击点为实际闪击点。
本发明提供的所述闪击点的确定方法，先根据闪击密度的大小确定实际闪击点与监测闪击点的关系，然后根据实际现场情况选择常规法即根据雷电闪击的选择性条件进行判断，再根据雷电闪击的选择性确定实际闪击点的概率位置、根据金属导体的熔点不同确定实际闪击点的电流吻合程度；再次是进行熔痕金相综合分析并确定熔痕为闪电所为，从而确定该点为雷击点；当雷击点的高度较高且无法直接接触雷击点时，用剩磁法确定泄流通道，结合闪电定位数据一起确定雷击点，具有方法简单且精度高的优点。
附图说明
图1为本发明的方法流程图；
图2为本发明中雷电闪击密度较小时实际闪击点与监测闪击点的关系图；
图3为本发明中雷电闪击密度较大时实际闪击点与监测闪击点的关系图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种闪击点的确定方法，包括如下步骤：
S1、确定监测闪击点与实际闪击点的关系；
S2、采用常规法确定闪击点的位置；
S3、当闪电闪击到建筑物的尖部或者铁塔的接闪杆时，采用非常规法确定闪击点的位置。
当监测闪击点的密度稀疏，同时间距较大时，实际闪击点与监测闪击点的吻合方法可采用间距法予以确定。假定实际闪击点A(请参阅图2)的经纬度为E1、N1，监测闪击点B点的经纬度为E2、N2，则其间距d为：
式中：D-闪电定位仪监测闪击点距实际闪击点的距离，m；
E2、N2-监测闪击点的经纬度，度；
E1、N1-实际闪击点经纬度，度。
对实际闪击点周边的监测闪击点利用排他法进行选取，删除间距大于1km的闪击点，剩余监测闪击点即为雷电闪击点。当采用ADTD探测仪实施监测时，可将筛选间距标准降低到300m。
当闪击密度较大时，根据雷电流强度确定实际闪击点，包括：
(1)确定实际闪击点A(请参阅图3)周边半径1km范围内的监测闪击点。
利用式
计算实际闪击点与监测闪击点间的距离，保留间距小于1km的监测闪击点。如图3中，经计算保留B1～B8，删除超过1km的C1～C7。
(2)分析事故情况，确定造成危害的最小雷电流。
对雷击事故进行综合分析，根据雷电泄流通道与受损设备的耐冲击电压能力，结合损坏设备的雷电流、泄流通道的雷电流、闪击点的雷电流等几方面的基本情况，从而确定造成设备损坏时实际闪击点的最小雷电流。
如2011年8月12日，山东某地野外务工的农民，恰遇雷雨天气，他在接触附近铁塔的瞬间造成雷击死亡。1.6m的接触12m铁塔，
经现场调查，该铁塔高30m、受害人体高1.75m、该铁塔的冲击电阻为5Ω、铁塔的电感系数为1.5μH/m，假定人体手臂的接触高度为1.6m、人体的电阻为2000Ω、人体死亡的临界雷电流为180A。造成人体死亡的电压U人体为：
U人体＝iR＝2000×180＝360000V
而U人体＝U1.6
则
因
所以
由此推断，造成此次雷击事故时，闪击该铁塔的最小雷电流为12.48kA。
将此雷电流作为该事故的最小雷电流来筛选监测闪击点的雷电流，自(1)款保留的监测闪击点数据中，选取雷电流强度大于最小雷电流的监测闪击点。
(3)根据危害时间，通过综合分析，确定监测闪击点。
对(2)款筛选后的监测闪击点再进行时间筛选，选择与实际闪击受害时间接近的监测闪击点。当受损设备具有时间监控设备时，在确定设备受损的时间精度时，应尽量接近闪电定位仪监测精度。
当经过“距离、最小雷电流、时间”各项指标进行筛选，剩余闪电定位仪监测点仅为一点时，可确定该监测点为实际闪击点，其雷电流强度为实际闪击雷电流。
经过筛选，当有多个监测闪击点符合要求时，无法确定其中某个监测闪击点与实际闪击点的关系，因此，在确定闪击点雷电流强度时，可确定危害雷电流为一区域值，其下限为不小于最小雷电流。
步骤S2中包括：
S21、根据雷电闪击的选择性确定实际闪击点的概率位置；
S22、根据金属导体的熔点不同确定实际闪击点的电流吻合程度。
步骤S21包括：
根据地理位置、建筑物的形状特点、金属构件的形状特点分析雷电闪击的概率：
同一环境中，当土壤电阻率差别较小，地形基本一致时，金属构件的雷击概率大于非金属构件的雷击概率；构筑物的雷击概率大于建筑物的雷击概率；
建筑物为平房时，平房顶和坡度小雨等于1/10的屋面、檐角、女儿墙易受雷击；坡度大于1/10小于1/2的屋面则屋角、屋脊、檐角、屋檐易受雷击；坡度大于等于1/2的屋面则屋角、屋脊、檐角易受雷击；
建筑物为楼房时，楼房的楼角易遭受雷击；
建筑物和构筑物顶部高于建筑物和构筑物的凸起物体易遭受雷击。
进一步地，所述步骤S22中：
根据雷电闪击的选择性特点，在闪电定位仪所示的经纬度10米的半径范围内检查疑似雷击点；
对雷电闪击处出现融化的金属导体的最低载流量进行计算，再根据分流情况，计算流经雷电闪击处的最小雷电流，将该电流与闪电定位仪监测闪击点的检测数据比较，基本相近时，初判该处有雷电流闪击；
再进行熔痕金相综合分析并确定熔痕为闪电所为，从而确定该监测闪击点为实际闪击点。
所述步骤S3中：
接闪的金属构件在泄流时在其周围产生电磁场，并随距离加大逐渐减小，当泄流通道附近的金属构件的剩磁量较大，并随距离加大而减小，较近距离的金属构件剩磁量较泄流通道大时，确定该监测闪击点为实际闪击点。
综上，本发明提供的所述闪击点的确定方法，先根据闪击密度的大小确定实际闪击点与监测闪击点的关系，然后根据实际现场情况选择常规法即根据雷电闪击的选择性条件进行判断，再根据雷电闪击的选择性确定实际闪击点的概率位置、根据金属导体的熔点不同确定实际闪击点的电流吻合程度；再次是进行熔痕金相综合分析并确定熔痕为闪电所为，从而确定该点为雷击点；当雷击点的高度较高且无法直接接触雷击点时，用剩磁法确定泄流通道，结合闪电定位数据一起确定雷击点，具有方法简单且精度高的优点。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种闪击点的确定方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、确定监测闪击点与实际闪击点的关系，本步骤S1包括：S11、当闪击密度较小且间距较大时，实际闪击点与监测闪击点采用间距法来确定其二者的吻合度；S12、当闪击密度较大时，根据雷电流强度确定实际闪击点；
S2、采用常规法确定实际闪击点的位置，本步骤S2包括：S21、根据雷电闪击的选择性确定实际闪击点的概率位置；S22、根据金属导体的熔点不同确定实际闪击点的电流吻合程度；
S3、当闪电闪击到建筑物的尖部或者铁塔的接闪杆时，采用非常规法确定实际闪击点的位置，本步骤S3中：接闪的金属构件在泄流时在其周围产生电磁场，并随距离加大逐渐减小，当泄流通道附近的金属构件的剩磁量较大，并随距离加大而减小，较近距离的金属构件剩磁量较泄流通道大时，确定该监测闪击点为实际闪击点。
2.根据权利要求1所述的一种闪击点的确定方法，其特征在于，步骤S11包括：
S111、计算实际闪击点与监测闪击点之间的间距：
实际闪击点的经纬度为E1、N1，监测闪击点的经纬度为E2、N2，则其间距D为：
式中：D-闪电定位仪监测闪击点距实际闪击点的距离，单位为m；
E2、N2-监测闪击点的经纬度，单位为度；
E1、N1-实际闪击点经纬度，单位为度；
S112、利用排他法对实际闪击点周边的监测闪击点进行选取，当间距D小于等于1km确定的监测闪击点即为实际闪击点。
3.根据权利要求2所述一种闪击点的确定方法，其特征在于，步骤S12包括：
S121、先根据S11的方法确定实际闪击点周边半径1km范围内的监测闪击点；
S122、对雷击事故进行综合分析，根据雷电泄流通道与受损设备的耐冲击电压能力，结合损坏设备的雷电流、泄流通道的雷电流与实际闪击点的雷电流的情况，确定造成设备损坏时实际闪击点的最小雷电流；
S123、根据危害时间，对监测闪击点再进行时间筛选；当受损设备中具有时间监控设备时，在确定设备受损的时间精度时，应接近闪电定位仪监测精度；当监测闪击点仅为一点时，可确定该监测闪击点为实际闪击点，其雷电流强度为实际闪击雷电流；当有多个监测闪击点符合要求时，确定实际闪击雷电流为一区域值，其下限不小于多个监测闪击点中的最小雷电流。
4.根据权利要求1所述的一种闪击点的确定方法，其特征在于，步骤S21包括：
根据地理位置、建筑物的形状特点、金属构件的形状特点分析雷电闪击的概率：
同一环境中，当土壤电阻率差别较小，地形基本一致时，金属构件的雷击概率大于非金属构件的雷击概率；构筑物的雷击概率大于建筑物的雷击概率；
建筑物为平房时，平房顶和坡度小于等于1/10的屋面，则屋面、檐角、女儿墙易受雷击；坡度大于1/10小于1/2的屋面，则屋角、屋脊、檐角、屋檐易受雷击；坡度大于等于1/2的屋面，则屋角、屋脊、檐角易受雷击；
建筑物为楼房时，楼房的楼角易遭受雷击；
建筑物和构筑物顶部高于建筑物和构筑物的凸起物体易遭受雷击。
5.根据权利要求1所述的一种闪击点的确定方法，其特征在于，所述步骤S22中：
根据雷电闪击的选择性特点，在闪电定位仪所示的经纬度10米的半径范围内检查疑似雷击点；
对雷电闪击处出现熔化的金属导体的最低载流量进行计算，再根据分流情况，计算流经雷电闪击处的最小雷电流，将该电流与闪电定位仪监测闪击点的检测数据比较，基本相近时，初判该处有雷电流闪击；
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |