CN105610052A - 一种雷电预警升降联动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种雷电预警升降联动系统，包括雷电预警系统，用于检测电场幅值并记录电场数据，同时根据电场数据区分报警级别并发出报警信号；上位机系统，接收雷电预警系统发出的报警信号，并根据报警级别控制升降装置工作；升降装置，控制接闪针升降；自动收放线盘，其上缠绕与接闪针相连的引下线，并控制引下线收放，引下线的另一端接快速接地系统。本发明的系统可以主动对雷电进行预警，并根据预警信号控制接闪装置的伸出或者收回，将雷电预警和雷电防护结合在一起，满足雷达、光伏电站等特殊应用场合的需要，在雷电防护的时候不影响被防护主体本身的工作。

Description

一种雷电预警升降联动系统

技术领域

本发明涉及一种防雷装置，特别是一种雷电预警升降联动系统。

背景技术

直接雷防护技术是通过一定高度的接闪装置(俗称避雷针)将雷闪第一时间接下，并通过引下装置、接地装置将雷电泄放到大地中去。所述的避雷实际上是引导雷电，将雷电流引导至预先安排好的安全位置泄放。目前直击雷防护技术较为成熟，在一般民用建筑物及构筑物上使用没有问题，但在一些特殊场所，长时间架设较高高度的接闪装置，影响了场所的正常工作，甚至会造成严重影响，例如在雷达领域，接闪装置正常情况下是要高于被保护物才可以保护其不受直击雷损害，当接闪装置高于雷达时，在雷达天线角内，会干扰雷达的正常工作，只因为需要防直击雷而影响了雷达本身的正常工作，其弊是远大于利的。还有在光伏发电站领域，接闪装置长期树立在太阳能板矩阵里，会造成热斑效应，即接闪杆的阴影对太阳能板造成不良的影响，严重者会造成太阳能板使用寿命严重降低，其弊也是远大于利的。因此，在有些应用场合，需要接闪装置在不使用的时候可以收回。

随着信息技术水平的提高，大气电场探测设备、雷电预警设备和闪电定位仪的应用越来越广泛，人们对直击雷的防护已经不再是单一的被动防护，人们可以利用雷电预警技术对闪电的来临进行预先判断。雷电预警技术是利用雷电预警探头监测大气电场幅值，当雷电临近或甚临近时，雷电预警装置做出相应的报警，提醒雷电在短时间内来临，人们可通过预警的级别做出相应的预防措施(包括室外活动人员进入室内、敏感电子设备关闭、高空作业设备停止工作等)。

但是现有的雷电预警技术在应用的时候，需要职守人员实时对预警设备进行监控并及时做出告知，当收到预警信息时需要层层向上报告，待上级下达命令后才可以做出后续的预防，反应时间较长，不利于对雷电进行有效的预防。

由上可知，现有技术中的雷电预警装置，只可预警，不可切实做到自动预防；现有直击雷防护装置较为死板，一旦安装固定，无法移动及升降。在某些特定场所无法做到在雷电防护的同时不影响该场所正常的工作。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种雷电预警升降联动系统。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种雷电预警升降联动系统，包括

雷电预警系统，用于检测电场幅值并记录电场数据，同时根据电场数据区分报警级别并发出报警信号；

上位机系统，接收雷电预警系统发出的报警信号，并根据报警级别控制升降装置工作；

升降装置，控制接闪针升降；

自动收放线盘，其上缠绕与接闪针相连的引下线，并控制引下线收放，引下线的另一端接快速接地系统。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)本发明的系统可以主动对雷电进行预警，并根据预警信号控制接闪装置的伸出或者收回，将雷电预警和雷电防护结合在一起，满足雷达、光伏电站等特殊应用场合的需要，在雷电防护的时候不影响被防护主体本身的工作；2)本发明的系统中的上位机系统可以接收雷电预警系统发出的报警信号，并根据报警级别控制升降装置工作，最终实现接闪针的自动升或者降，全过程不需要值守人员值守，大大提高了设备的自动化程度，不仅加快了预警的速度还节省了人力资源；3)本发明的自动收放线盘在收线和放线时可以保持电气贯通，线的两端均不需要解开，在收放线的过程中不需要人工参与，可以实现自动收放线，大大加快了收放线的效率；并且由于线盘内部设置发条，可以实现线盘自动收线，收线时引下线不杂乱散落，节省了人力。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为雷电预警升降联动系统的原理框图。

图2为本发明的自动收放线盘的结构示意图。

图3为自动收放线盘的侧视图。

图4为滑环系统结构示意图。

图5为绝缘子结构示意图。

图6为快速接地针的结构示意图。

具体实施方式

结合图1，本发明的一种雷电预警升降联动系统，包括

雷电预警系统，用于检测电场幅值并记录电场数据，同时根据电场数据区分报警级别并发出报警信号；

上位机系统，接收雷电预警系统发出的报警信号，并根据报警级别控制升降装置工作；

升降装置，控制接闪针升降；

自动收放线盘，其上缠绕与接闪针相连的引下线，并控制引下线收放，引下线的另一端接快速接地系统。

所述升降装置与接闪针之间连接绝缘子，该绝缘子为多层伞状结构。具体如图5所示。该绝缘子包括固定螺栓17、绝缘伞体18和下法兰19，绝缘子的顶端与接闪针相连，固定螺栓17与引下线相连，该引下线与接闪针导通；绝缘伞体18整体为绝缘状态，包括7层伞状结构，材料为复合陶瓷，绝缘伞体18下端的下法兰与升降装置相连。

快速接地系统包括若干快速接地针，每根快速接地针的针体长1000mm，地面部分设置用于扣紧水平接地线的锁扣。具体如图6所示。该快速接地针包括提手20、固定螺丝21和针体22，所述固定螺丝21位于针体的上端，用于与引下线的末端相连，提手20位于接地针的顶端，便于快速拔出接地针。

所述雷电预警系统包括预警探头和预警主机，预警主机与上位机相连。

所述自动收放线盘包括滑环支架1、发条2、总轴3、总支架5、电缆卷筒5-1、滑环系统7、固定线孔8、收放线孔9；

总支架5上设置电缆卷筒5-1，电缆卷筒5-1的中心装有总轴3，该总轴3固连在总支架5上，电缆卷筒5-1可绕总轴3旋转，电缆卷筒5-1内部设置发条2，该发条2与电缆卷筒5-1的侧壁固连，在电缆卷筒5-1旋转时收力或放力，电缆卷筒5-1的内壁固连滑环支架1，滑环支架1上设置滑环系统7，该滑环系统7一端与固定线相连，另一端与引下线相连，所述固定线的另一端从总轴3端部的固定线孔8引出，引下线的另一端从电缆卷筒5-1的筒壁上的收放线孔9引出。

滑环系统7包括滑环架体14、两个刷架和定子13，所述定子13包裹在总轴3外周，两个刷架结构相同并固定在滑环架体14上，该两个刷架与定子13相接触，每个刷架均包括固定件16、两个连接件15和两个刷块10，所述固定件16的两端分别通过连接件15与对应的刷块10相连，两个连接件15之间设置弹簧12，该弹簧用于将刷块10压紧在定子13上，固定件16上设置接线端11，该接线端11与引下线相连，所述定子13与固定线相连。

收线或者放线的时候，当电缆卷筒5-1旋转时，滑环系统7也跟着一起旋转，由于刷块10是通过弹簧压紧在定子13上的，滑环系统旋转时刷块10与定子13会保持一直接触的，而刷块10最终是与引下线相连的，定子13是与固定线相连的；这样保证了电路的实时导通。可以实现当电缆卷筒旋转的时候，所有连接线都是导通的，大大加快了收放线的效率。

具体而言，收线的时候，当线盘在旋转时，线盘缠绕引下线，在线盘旋转的过程中转轴上的定子不动，刷块10相对定子滑动，在相对滑动的过程中二者保持接触导通，与定子相连的固定线接地，刷块与收放线相连，整个线路是导通的。

同理，在放线的时候，线盘旋转，在旋转的过程中转轴上的定子不动，刷块10相对定子滑动，在相对滑动的过程中二者保持接触导通，与定子相连的固定线接地，刷块与收放线相连，整个线路是导通的。

刷块10和定子13的材料为紫铜或黄铜；所述电缆卷筒5-1、总支架5和总轴3材质为铝合金。

电缆卷筒5-1的侧壁上设置旋转把手，该旋转把手与电缆卷筒5-1相固连。

总支架5上设置接地端。

发条2的发条芯固连在总轴3上，发条2的另一端与电缆卷筒5-1相固连。

本发明的雷电预警升降联动系统工作时，雷电预警系统对大气电场强度进行检测，并将检测到的数据区分报警级别并发出报警信号；上位机系统接收雷电预警系统发出的报警信号，当报警信号的级别达到设定的阈值时，发出控制信号控制升降装置工作，升降装置收到控制指令时，将接闪针伸出，由于接闪针的底部连接引下线，此时会拉动引下线一起升起，引下线端部升起的时候会带动自动收放线盘旋转，由于自动收放线盘内部设置发条，在线盘旋转的同时发条进行储能。在线盘旋转的过程中转轴上的定子不动，刷块10相对定子滑动，在相对滑动的过程中二者保持接触导通，与定子相连的固定线通过快速接地系统接地，刷块与收放线相连，在线盘旋转的过程中整个线路是导通的。当升降装置升到指定位置的时候线盘停止旋转，接闪针升出的工作完成，此时自动收放线盘内发条也储能完成。

当雷电预警系统发出的报警信号低于设定阈值的时候，接闪任务完成，上位机控制升降装置下降，由于自动收放线盘里面的发条处于储能状态，在其放能的时候带动自动收放线盘反向旋转，自动的将引下线缠绕到线盘上，完成引下线的缠绕。在此过程中，整个电路也是处于导通状态。当接闪针完全收回时，整个回收工作结束。

在接闪针升起和收回的过程中，完全可以依靠设备自动完成，不需要人工参与，大大节省了人力资源。

下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述：

实施例1

一种雷电预警升降联动系统，包括雷电预警系统，用于检测电场幅值并记录电场数据，同时根据电场数据区分报警级别并发出报警信号；上位机系统，接收雷电预警系统发出的报警信号，并根据报警级别控制升降装置工作；升降装置，控制接闪针升降；自动收放线盘，其上缠绕与接闪针相连的引下线，并控制引下线收放，引下线的另一端接快速接地系统。所述升降装置与接闪针之间连接绝缘子，该绝缘子为多层伞状结构。快速接地系统包括若干快速接地针，每根快速接地针的针体长1000mm，地面部分设置用于扣紧水平接地线的锁扣。雷电预警系统包括预警探头和预警主机，预警主机与上位机相连。

大气电场强度约为每米几百伏，当雷暴来临时地面大气电场强度可达每米几千伏。在晴朗的天气里，电场强度范围大概为：+500V/m到-500V/m。接近雷暴的时候，电场强度随着闪电能量的增加而逐渐增加。当电场强度达到±2kV/m，说明雷云正在逼进；而当雷暴产生时，大气电场强度能增大到15kV/m以上。

雷电预警系统就是用于检测电场幅值并记录电场数据，同时根据电场数据区分报警级别并发出报警信号；目前雷电预警系统是一项成熟的技术，例如法国杜尔梅森的猎雷者II代，在一代的基础上探测更加精准，报警更加准确。

2、上位机系统为雷电预警系统及自动升降系统的集成中心，进行信号采集和信号分析，给升降装置发出命令。上位机系统包括检测模块、处理器模块和通信模块，检测模块和通信模块均与处理器模块相连，检测模块实时检测雷电预警系统发出的报警信号，一旦报警达信号达到设定的阈值，检测模块发出信号给处理器模块，理器模块发出控制指令给通信模块，最终通过通信模块传输给升降装置，控制其工作。

3、当雷电预警达到第三级警报(ALARM3)时，雷电预警系统将信号发送给上位机系统，上位机系统对升降装置发出命令，使直击雷防雷装置自动升起至最高位，引下线随动拉至顶端，在接到三级警报2分钟后接闪装置即可升至顶端，快速的进行自动防雷。当雷电预警彻底解除(包括第一级、第二级、第三级报警)时，室外接闪装置会在一定的时间之后(5-500分钟)开始下降，下降至最低处闭合状态，同时，自动收线盘进行收线，接地端不断开且保持原状态不动。自动升降系统提供了延迟下降功能，有效防止了升降装置的频繁升降。在下降延迟期间内，若雷电预警再次达到第三级报警，避雷针仍在最高处，无需动作。

4、直击雷防雷装置通过提前放接闪针接闪，利用高压绝缘转接件与升降设备保持绝缘，并通过专用引下线接地。在地面端，通过自动收放线盘引导到接地汇流排，随后进行多点接地，从上到下，逐步引导，有效的防止雷电反击。高压绝缘转接件带7伞，有效防止爬电，硅橡胶复合绝缘子作为瓷质绝缘子新产品有更好的绝缘性能，在短距离内保持饥避雷针与升降装置绝缘，侧边通过引下线接地，致使雷电流不通过升降设备，确保升降设备安全运行。

5、自动收放线盘包括滑环支架1、发条2、总轴3、总支架5、电缆卷筒5-1、滑环系统7、固定线孔8、收放线孔9；

总支架5上设置电缆卷筒5-1，电缆卷筒5-1的中心装有总轴3，该总轴3固连在总支架5上，电缆卷筒5-1可绕总轴3旋转，电缆卷筒5-1内部设置发条2，该发条2与电缆卷筒5-1的侧壁固连，在电缆卷筒5-1旋转时收力或放力，电缆卷筒5-1的内壁固连滑环支架1，滑环支架1上设置滑环系统7，该滑环系统7一端与固定线相连，另一端与引下线相连，所述固定线的另一端从总轴3端部的固定线孔8引出，引下线的另一端从电缆卷筒5-1的筒壁上的收放线孔9引出。

滑环系统7包括滑环架体14、两个刷架和定子13，所述定子13包裹在总轴3外周，两个刷架结构相同并固定在滑环架体14上，该两个刷架与定子13相接触，每个刷架均包括固定件16、两个连接件15和两个刷块10，所述固定件16的两端分别通过连接件15与对应的刷块10相连，两个连接件15之间设置弹簧12，该弹簧用于将刷块10压紧在定子13上，固定件16上设置接线端11，该接线端11与引下线相连，所述定子13与固定线相连。

刷块10和定子13的材料为紫铜；所述电缆卷筒5-1、总支架5和总轴3材质为铝合金。电缆卷筒5-1的侧壁上设置旋转把手，该旋转把手与电缆卷筒5-1相固连。

自动收放线装置利用弹簧发条的储能和放能原理，带动卷筒同步收放电缆。利用四触点紫铜滑环保持引下线底部固定另一端头可以正常收放。

6、快速接地装置利用专用接地钉作为垂直接地极，用35mm²铜缆作为水平接地极，水平接地极放在地上即可，专用接地钉长为1m，底部为尖头，可快速打入地下，一人操作20分钟内可将快速接地完成，方便移动式阵地的防雷快速接地。

实施例2

一种雷电预警升降联动系统，包括雷电预警系统，用于检测电场幅值并记录电场数据，同时根据电场数据区分报警级别并发出报警信号；上位机系统，接收雷电预警系统发出的报警信号，并根据报警级别控制升降装置工作；升降装置，控制接闪针升降；自动收放线盘，其上缠绕与接闪针相连的引下线，并控制引下线收放，引下线的另一端接快速接地系统。

所述升降装置与接闪针之间连接绝缘子，该绝缘子为多层伞状结构。快速接地系统包括若干快速接地针，每根快速接地针的针体长1000mm，地面部分设置用于扣紧水平接地线的锁扣。雷电预警系统包括预警探头和预警主机，预警主机与上位机相连。

自动收放线盘包括滑环支架1、发条2、总轴3、总支架5、电缆卷筒5-1、滑环系统7、固定线孔8、收放线孔9；总支架5上设置电缆卷筒5-1，电缆卷筒5-1的中心装有总轴3，该总轴3固连在总支架5上，电缆卷筒5-1可绕总轴3旋转，电缆卷筒5-1内部设置发条2，该发条2与电缆卷筒5-1的侧壁固连，在电缆卷筒5-1旋转时收力或放力，电缆卷筒5-1的内壁固连滑环支架1，滑环支架1上设置滑环系统7，该滑环系统7一端与固定线相连，另一端与引下线相连，所述固定线的另一端从总轴3端部的固定线孔8引出，引下线的另一端从电缆卷筒5-1的筒壁上的收放线孔9引出。滑环系统7包括滑环架体14、两个刷架和定子13，所述定子13包裹在总轴3外周，两个刷架结构相同并固定在滑环架体14上，该两个刷架与定子13相接触，每个刷架均包括固定件16、两个连接件15和两个刷块10，所述固定件16的两端分别通过连接件15与对应的刷块10相连，两个连接件15之间设置弹簧12，该弹簧用于将刷块10压紧在定子13上，固定件16上设置接线端11，该接线端11与引下线相连，所述定子13与固定线相连。

刷块10和定子13的材料为黄铜；所述电缆卷筒5-1、总支架5和总轴3材质为铝合金。电缆卷筒5-1的侧壁上设置旋转把手，该旋转把手与电缆卷筒5-1相固连。总支架5上设置接地端。发条2的发条芯固连在总轴3上，发条2的另一端与电缆卷筒5-1相固连。放线时，卷筒在电缆拉力的作用下转动，此时，发条储备能量，收线时，发条释放能量驱动卷筒收缆，从而实现自动收线。收线的时候，当线盘在旋转时，线盘缠绕收放线，在线盘旋转的过程中转轴上的定子不动，刷块10相对定子滑动，在相对滑动的过程中二者保持接触导通，与定子相连的固定线接地，刷块与收放线相连，整个线路是导通的。本发明系统中的自动收放线盘在收线和放线时可以保持电气贯通，线的两端均不需要解开，大大加快了收放线的效率；由于线盘内部设置发条，可以实现线盘自动收线或放线，节省了人力。

本发明的系统可以主动对雷电进行预警，并根据预警信号控制接闪装置的伸出或者收回，将雷电预警和雷电防护结合在一起，满足雷达、光伏电站等特殊应用场合的需要，在雷电防护的时候不影响被防护主体本身的工作。

Claims (10)

1.一种雷电预警升降联动系统，其特征在于，包括

雷电预警系统，用于检测电场幅值并记录电场数据，同时根据电场数据区分报警级别并发出报警信号；

上位机系统，接收雷电预警系统发出的报警信号，并根据报警级别控制升降装置工作；

升降装置，控制接闪针升降；

自动收放线盘，其上缠绕与接闪针相连的引下线，并控制引下线收放，引下线的另一端接快速接地系统。

2.根据权利要求1所述的雷电预警升降联动系统，其特征在于，所述升降装置与接闪针之间连接绝缘子，该绝缘子为多层伞状结构。

3.根据权利要求1所述的雷电预警升降联动系统，其特征在于，快速接地系统包括若干快速接地针，每根快速接地针的针体长1000mm，地面部分设置用于扣紧水平接地线的锁扣。

4.根据权利要求1所述的雷电预警升降联动系统，其特征在于，雷电预警系统包括预警探头和预警主机，预警主机与上位机相连。

5.根据权利要求1所述的雷电预警升降联动系统，其特征在于，自动收放线盘包括滑环支架[1]、发条[2]、总轴[3]、总支架[5]、电缆卷筒[5-1]、滑环系统[7]、固定线孔[8]、收放线孔[9]；

总支架[5]上设置电缆卷筒[5-1]，电缆卷筒[5-1]的中心装有总轴[3]，该总轴[3]固连在总支架[5]上，电缆卷筒[5-1]可绕总轴[3]旋转，电缆卷筒[5-1]内部设置发条[2]，该发条[2]与电缆卷筒[5-1]的侧壁固连，在电缆卷筒[5-1]旋转时收力或放力，电缆卷筒[5-1]的内壁固连滑环支架[1]，滑环支架[1]上设置滑环系统[7]，该滑环系统[7]一端与固定线相连，另一端与引下线相连，所述固定线的另一端从总轴[3]端部的固定线孔[8]引出，引下线的另一端从电缆卷筒[5-1]的筒壁上的收放线孔[9]引出。

6.根据权利要求5所述的雷电预警升降联动系统，其特征在于，滑环系统[7]包括滑环架体[14]、两个刷架和定子[13]，所述定子[13]包裹在总轴[3]外周，两个刷架结构相同并固定在滑环架体[14]上，该两个刷架与定子[13]相接触，每个刷架均包括固定件[16]、两个连接件[15]和两个刷块[10]，所述固定件[16]的两端分别通过连接件[15]与对应的刷块[10]相连，两个连接件[15]之间设置弹簧[12]，该弹簧用于将刷块[10]压紧在定子[13]上，固定件[16]上设置接线端[11]，该接线端[11]与引下线相连，所述定子[13]与固定线相连。

7.根据权利要求5或6所述的雷电预警升降联动系统，其特征在于，刷块[10]和定子[13]的材料为紫铜或黄铜；所述电缆卷筒[5-1]、总支架[5]和总轴[3]材质为铝合金。

8.根据权利要求5或6所述的雷电预警升降联动系统，其特征在于，电缆卷筒[5-1]的侧壁上设置旋转把手，该旋转把手与电缆卷筒[5-1]相固连。

9.根据权利要求5或6所述的雷电预警升降联动系统，其特征在于，总支架[5]上设置接地端。

10.根据权利要求5或6所述的雷电预警升降联动系统，其特征在于，发条[2]的发条芯固连在总轴[3]上，发条[2]的另一端与电缆卷筒[5-1]相固连。