CN107611781A - 一种用于古建筑的防雷装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于古建筑的防雷装置及使用方法，所述防雷装置包括电离单元、收集单元、连接线、风控单元、控制装置，所述电离单元和所述收集单元通过所述连接线连接，所述电离单元设置在保护物上方，所述收集单元设置在地表层内，所述风控单元设置在所述电离单元下部，所述控制装置与所述风控单元、所述电离单元数据连接，所述控制装置用于收集处理环境参数并控制所述风控单元和所述电离单元；本发明通过所述防雷装置的所述控制组件，调节所述副消雷针与所述主消雷针之间以及相邻所述副消雷针之间所形成角度从而设置所述电离单元较佳的并联电压值，实现所述副消雷针与所述主消雷针在受雷击时的自动并联，将雷击产生的电流分流。

Description

一种用于古建筑的防雷装置及使用方法

技术领域

本发明涉及雷电防护领域，具体涉及一种用于古建筑的防雷装置及使用方法。

背景技术

众所周知，雷电具有极大的危害性，甚至危及人们的生命安全。雷电的瞬间电压可高达数千万伏，电流可高达十万安培，世界各地人畜、建筑、设施等受雷击而造成伤亡和破坏的重大事故不计其数。当今世界，高新技术的迅速发展和应用，高耸建筑、设施大量涌现，特别是电子元件，如大型计算机及其网络、通讯系统、广播设施、供电设备、工业、国防、科研以及各种监控系统等设备，雷击会引起这些设备或设施的严重破坏。易燃易爆场所、气站、油库等受雷击会引燃爆炸。

中国的古建筑物数量庞大、各具特色，以它无法估量的历史价值编造着中华民族悠久的发展史，因此古建筑物的安全保护尤其是古建筑物的防雷保护显得尤为重要，古建筑物大多为旅游景区，景区内各监控设施及通讯系统等电子产品的增设以及古建筑物大多采用木制结构，在受到雷击后极易引起火灾对古建筑物及电子产品造成重大损失，但防雷设备的过多设置会导致旅游景区内信号变差影响旅游者的正常通讯。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

为解决上述问题，本发明采用的技术方案在于，提供一种用于古建筑的防雷装置，所述防雷装置包括电离单元、收集单元、连接线、风控单元、控制装置，所述电离单元和所述收集单元通过所述连接线连接，所述电离单元设置在保护物上方，所述收集单元设置在地表层内，所述风控单元设置在所述电离单元下部，所述控制装置与所述风控单元、所述电离单元数据连接，所述控制装置用于收集处理环境参数并控制所述风控单元和所述电离单元。

较佳的，所述电离单元包括消雷组件、控制组件、底座，所述消雷组件和所述控制组件固定在所述底座上，所述控制组件与所述消雷组件连接，所述控制组件控制所述消雷组件的结构状态。

较佳的，所述消雷组件包括主消雷针、副消雷组，所述主消雷针固定在所述底座上，所述副消雷组活动连接在所述主消雷针上。

较佳的，所述副消雷组包括第一消雷针组和第二消雷针组，所述第一消雷针组和所述第二消雷针组均包括若干副消雷针，所述控制组件与所述副消雷针连接，所述控制组件控制所述副消雷针与所述主消雷针之间、相邻所述副消雷针之间所形成的角度。

较佳的，所述控制组件包括环形限位部、推动部，所述环形限位部和所述副消雷组活动连接，所述推动部控制所述环形限位部的高度位置。

较佳的，所述风控单元包括导流组件、送风机和联动组件，所述联动组件与所述导流组件连接，所述联动组件控制所述导流组件的结构状态，所述送风机用于在所述电离单元下部引入空气。

较佳的，所述导流组件包括若干导流板和若干连接件，所述导流板一端与所述联动组件连接，所述连接件连接相邻所述导流板。

较佳的，一种使用所述防雷装置的使用方法，包括步骤：

S1，所述控制装置收集并处理环境参数，判断是否使所述防雷装置进入工作状态；

S2，所述控制装置根据处理结果控制所述风控单元、所述电离单元。

较佳的，S1具体实施步骤为，所述控制装置收集环境参数，所述环境参数包括大气压强、环境温度、空气湿度、空气密度、云层带电荷量及云层运动状态，通过对所述环境参数的处理判断天气情况，当天气情况判断为晴朗天气时，所述防雷装置进入非工作状态，当天气情况判断为雷雨天气时，所述防雷装置进入工作状态。

较佳的，S2具体实施步骤为，当进入工作状态时，所述控制装置控制所述联动组件，使所述导流板打开，通过所述导流板和所述连接件形成结构将所述送风机引入的空气从所述电离单元的下部导向所述电离单元的上部；所述控制装置控制所述控制组件调节所述副消雷针与所述主消雷针之间、相邻所述副消雷针之间所形成的角度，实现对并联电压值的调节，所述主消雷针和相邻所述副消雷针的并联电压值U的公式为：

其中，γ为修正系数，单位为℃/kPa；P为所述控制装置检测到的大气压强，单位为kPa；T为所述控制装置检测到的环境温度，单位为℃；H为所述电离单元的高度，单位为m；H_Δ为基准高度，单位为m；r₁为所述主消雷针针尖圆弧半径，单位为mm；r₂为所述副消雷针针尖圆弧半径，单位为mm；δ为所述控制装置检测到的空气相对密度值，α为所述副消雷针与所述主消雷针之间的夹角,单位为度；c为所述副消雷针的长度，单位为mm；d为所述副主雷针的长度，单位为mm。

与现有技术比较本发明的有益效果在于：1,通过所述控制装置控制所述防雷装置和所述引雷装置，保证不同天气环境下采用不同的雷电防护措施；2，通过所述防雷装置的所述控制组件，调节所述副消雷针与所述主消雷针之间以及相邻所述副消雷针之间所形成角度从而设置所述电离单元较佳的并联电压值，实现所述副消雷针与所述主消雷针在受雷击时的自动并联，将雷击产生的电流分流；3，通过所述引雷装置的所述调节单元，根据天气情况自动调节所述避雷单元的工作情况，使所述引雷装置更加人性化。

附图说明

图1为本发明所述雷电防护装置的功能示意图；

图2为本发明所述雷电防护装置的所述防雷装置结构示意图(正视)；

图3为本发明所述雷电防护装置的所述防雷装置结构示意图(俯视)；

图4为本发明所述雷电防护装置的所述防雷装置局部结构示意图；

图5为本发明所述雷电防护装置的所述引雷装置结构示意图(正视)；

图6为本发明所述雷电防护装置的所述引雷装置结构示意图(俯视)；

图7为本发明所述雷电防护装置的所述引雷装置局部结构示意图；

图8为本发明所述雷电防护装置的所述引雷装置局部连接示意图。

图中数字表示：

1-防雷装置；2-引雷装置；3-控制装置；11-电离单元；12-收集单元；13-连接线；14-风控单元；21-避雷单元；22-接地单元；23-引下线；24-调节单元；111-消雷组件；112-控制组件；113-底座；141-导流组件；211-避雷针组件；212-固定基座；213-支撑块；1111-主消雷针；1112-第一消雷针组；1113-第二消雷针组；1121-第一环形限位部；1122-第二环形限位部；1123-推动部；2411-太阳能块；2412-电磁块；2421-固定框；2422-活动框；2423-转轴；2424-罩体部；2425-永磁块。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

实施例一

请参阅图1所示，其为本发明雷电防护装置的功能示意图。

如图1所示，所述雷电防护装置包括防雷装置1、引雷装置2、控制装置3，所述控制装置3与所述防雷装置1、所述引雷装置2数据连接，所述控制装置3收集环境参数，并通过对所述环境参数的处理控制所述防雷装置1和所述引雷装置2，现实在不同情况下对所述防雷装置1和所述引雷装置2的自由选用，适用于不同情况下的雷电防护。

实施例二

如图2和图3所示，图2和图3为所述雷电防护装置的所述防雷装置的结构示意图，所述防雷装置1包括电离单元11、收集单元12、连接线13，所述电离单元11和所述收集单元12通过所述连接线13连接，所述电离单元11设置在保护物上方，所述收集单元12设置在地表层内。

在雷云强电场中，所述电离单元11由于一直通过所述连接线13与地表层连接，从而在所述保护物上方保持着地表电位，导致所述电离单元11以及所述电离单元11附近空气的电位差随雷云电场强度增强而激增，造成所述电离单元11附近空气电离形成大量空间电荷。一般雷云下层为负电荷，地面感应产生正电荷。所述空气电离产生的负电荷通过所述连接线13传输至所述收集单元12与地面感应的正电荷吸引中和，所述电离单元11尖端及附近的空间电离产生的正电荷与所述雷云的负电荷中和，从而实现消雷作用，通过所述电离单元11的消雷作用，减少在雷雨天气的雷击数量，降低古建筑受雷击的不良影响。

所述电离单元11包括消雷组件111、控制组件112、底座113，所述消雷组件111包括主消雷针1111、副消雷组。所述主消雷针1111竖直设置，所述主消雷针1111底端固定在所述底座113上并与所述连接线13连接；所述副消雷组优选设置为第一消雷针组1112和第二消雷针组1113，所述第一消雷针组1112和所述第二消雷针组1113均包括若干副消雷针，所述第一消雷针组1112和所述第二消雷针组1113均与所述主消雷针1111活动连接；所述控制组件112固定在所述底座113上，并且与所述副消雷组连接，所述控制组件112控制所述副消雷针与所述主消雷针1111之间、相邻所述副消雷针之间所形成的角度。所述副消雷针底端与所述主消雷针1111活动连接，所述副消雷针和所述主消雷针1111均包括针尖，所述针尖尖端均优选设置为圆锥形或棱锥形，所述针尖尖端分别设置若干尖针，实现所述电离单元11较佳的电离效果，提高所述电离单元11附近电离产生的空间电荷速度。

当所述防雷装置上方出现雷云时，由于静电感应在所述副消雷针和所述主消雷针1111的尖端及附近空间均会有空间电荷积累。当所述雷云中所携带负电荷量过大，所述消雷组件尖端及附近的空间电离产生的正电荷数量无法满足与所述雷云负电荷的快速中和时，雷云产生雷击；雷击瞬间，受击的所述副消雷针或所述主消雷针上方的电荷会因中和而突然消失，而其他针体上依旧带有大量电荷，使得受雷击针头和相邻针头之间的电压突然增大达到并联电压值，导致相邻针头之间间隙击穿，从而实现相邻针头之间的自动并联。所述并联电压值为相邻针头之间间隙击穿时相邻针头之间所需要电压的阈值。

通过控制所述副消雷针与所述主消雷针1111之间以及相邻所述副消雷针之间所形成角度从而设置所述电离单元较佳的所述并联电压值，实现所述副消雷针与所述主消雷针1111在受雷击时的自动并联，将雷击产生的电流分流；所述电离单元11的总体电阻随电流的增加而逐级下降，使得所述电离单元11总等值电阻占雷电通道总电阻(含弧道电阻及所述电离单元的电阻)的比例减小，所述电离单元11所承受的电压也随之减小，实现所述副消雷针与所述主消雷针1111上的压降不超过所述主消雷针1111和所述副消雷针的沿面闪络电压，避免所述消雷组件111的闪络，同时实现并联后所述电离单元11通流能力和总热容量的相应增加。

如图4所示，图4为所述防雷装置局部结构示意图。所述控制组件112包括第一环形限位部1121、第二环形限位部1122、推动部1123，所述第一消雷针组1112与所述第一环形限位部1121活动连接，所述第二消雷针组1113与所述第二环形限位部1122活动连接，所述推动部1123分别控制所述第一环形限位部1121和所述第二环形限位部1122的高度位置，优选的所述第一消雷针组1112的所述副消雷针设置在所述第一环形限位部1121内，所述第二消雷针组1113的所述副消雷针设置在所述第二环形限位部1122内，所述第一环形限位部1121和所述第二环形限位部1122水平设置，通过控制所述第一环形限位部1121和所述第二环形限位部1122的高度改变所述副消雷针的聚拢程度，调整所述副消雷针与所述主消雷针1111之间以及相邻所述副消雷针之间所形成的角度，所述第一环形限位部1121和所述第二环形限位1122部均设置卡箍，所述卡箍用于所述副消雷针和所述控制组件112的连接，保证所述第一消雷针组1112与所述第一环形限位部1121、所述第二消雷针组1113与所述第二环形限位部1122的在调整过程中的连接状态。

所述防雷装置1还包括风控单元14，所述风控单元14设置在所述电离单元11下部。所述风控单元14包括导流组件141、送风机和联动组件，所述导流组件141包括若干导流板和若干连接件，所述导流板底部通过所述联动组件连接，通过所述联动组件的控制，实现所述导流板之间的连接和分离，所述连接件连接相邻所述导流板，所述连接件优选设置为柔性布状件并具有隔绝信号的效果。

当所述导流板分离时，所述导流板和所述连接件形成碗状结构，所述导流组件将所述送风机引入的空气从所述电离单元的下部导向所述电离单元11的上部，保证所述电离单元11附近电离产生的空间电荷从所述电离单元11附近空间向雷云方向顺利地输送出去，使所述电离单元11和所述雷云之间形成电荷离子层，实现在雷击过程中所述电荷离子层与负电荷的中和，降低雷击产生的电流,减少电流通过所述连接线所产生的热量，降低古建筑因热量过大被点燃的可能性。通过所述送风机对风速的控制，调节所述离子的输送速度，保证所述电离单元11附近电离产生的空间电荷速度，提高所述防雷装置1的消雷效果。

当相邻所述导流板直接接触形成一体式结构时，所述导流板和所述底座内部形成保护空间，所述电离单元11处于所述保护空间内，所述导流组件实现对所述电离单元11的保护，避免非工作状态下所述电离单元11由于外界风力、空气以及太阳照射造成的机械损坏；同时通过所述导流组件实现对所述电离单元11的隔离效果，避免所述电离单元11对电波电磁信号的干扰。

实施例三

如图5和图6所示，图5和图6为所述雷电防护装置的所述引雷装置的结构示意图，所述引雷装置2包括避雷单元21、接地单元22、引下线23，所述避雷单元21和所述接地单元22通过所述引下线23连接，所述避雷单元21设置在保护物上方，所述接地单元22设置在地表层内。

在雷雨天气，所述保护物上空出现带电云层时，所述避雷单元21和所述保护物顶部被静电感应而聚集大量的电荷，由于所述避雷单元21设置有尖端部件，所以静电感应时，所述尖端部件会聚集最多的电荷；由于所述避雷单元21聚集大部分电荷，从而使所述避雷单元21与所述带电云层形成电容器结构，所述尖端部件造成所述电容器结构的两极板正对面积小，所述电容器结构的电容小，导致所述电容器结构所能容纳的电荷很少，同时由于所述尖端部件聚集大量电荷，当云层上电荷较多时，所述避雷单元21与所述带电云层之间的空气容易被击穿成为导体，形成所述避雷单元21与所述带电云层之间的通路，所述避雷单元21通过所述引下线23将云层上的电荷导入大地，保证所述保护物的安全性。

所述避雷单元21包括避雷针组件211、固定基座212、支撑块213，所述避雷针组件211竖直固定在所述固定基座212上，所述避雷针组件211通过所述支撑块213与所述固定基座212连接稳定，所述避雷针组件211与所述引下线23连接。

所述避雷针组件211包括主避雷针和副避雷针，所述主避雷针底部固定在所述固定基座212上，所述副避雷针底部与所述主避雷针固定连接，所述副避雷针以所述主避雷针为基准对称设置。通过设置所述副避雷针，提高所述引雷装置的引雷范围，从而提高所述引雷装置的避雷效果。

如图7所示，图7为所述引雷装置局部结构示意图。所述引雷装置2还包括调节单元24，所述调节单元24包括太阳能组件、调节组件，所述太阳能组件包括太阳能块2411、电磁块2412，所述太阳能块2411为所述电磁块2412提供电能；所述调节装置包括对称设置的第一罩体和第二罩体，所述第一罩体和所述第二罩体均包括固定框2421、活动框2422、转轴2423、罩体部2424，所述固定框2421和所述活动框2422优选设置为圆弧形，且所述固定框2421圆弧半径略大于所述活动框2422半径，所述罩体部2424同时与所述固定框2421、所述活动框2422的弧形面密封连接，所述转轴2423与所述固定框2421活动连接，所述活动框2422与所述转轴2423固定连接，所述固定框2421和所述活动框2422可绕所述转轴2423转动。如图8所述，图8为所述所述引雷装置局部连接示意图。转轴2423设置永磁块2425，所述永磁块2425与所述电磁块2412对应设置，所述电磁块2412通电时，所述电磁块2412和所述永磁块2425产生斥力。所述罩体部2424优选设置为柔性布状体，所述布状体带有一定弹性，并具有隔绝信号的效果。所述电磁块2412优选设置为线圈和铁芯，所述线圈缠绕在所述铁芯外表面，通过所述太阳能块2411为所述线圈通电使所述电磁块带有磁力。

所述调节单元24还包括回弹组件，所述回弹组件设置在所述转轴2423上，所述回弹组件为所述转轴2423提供回弹力，保证在非工作状态下所述第一罩体和所述第二罩体处于打开状态，所述非工作状态为因光照不足所述太阳能块2411无法产生足够电流的情况下；所述回弹组件优选设置为扭转弹簧。

当所述电磁块2412未通电时，所述电磁块2412处于初始位置，由于所述回弹组件的回弹力作用，所述永磁块2425和所述电磁块2412接触，所述永磁块2425与水平面夹角，即倾斜角度为θ；当所述电磁块2412通电后，在所述永磁块2425和所述电磁块2412之间斥力的作用下，所述永磁块2425带动所述转轴2423转动直至所述第一罩体和所述第二罩体闭合，所述永磁块2425处于垂直状态，所述永磁块2425转动的角度为90°-θ，为实现所述第一罩体和所述第二罩体在所述永磁块2425和所述电磁块2412配合控制下的有效闭合，所述倾斜角度θ公式为,

其中，L_s为所述扭转弹簧从弹簧圈身中轴到弹簧支承的长度，单位为mm，μ为所述电磁块的真空磁导率，单位为N/A²；N为所述电磁块的所述线圈匝数；I_max为所述太阳能块提供的最大电流值，单位为A；I_min为所述太阳能块提供的最小电流值，单位为A；B为所述电磁块的所述铁芯横截面积，单位为mm²；R为所述转轴横截面半径，单位为mm；a为所述永磁块横截面长度，单位为mm；β为所述扭转弹簧的刚度，单位为牛顿*毫米/度。

所述最大电流值为在晴天即光照强度大于5000lx时所述太阳能块所提供的电流平均值，所述最小电流值为在阴天即光照强度小于500lx时所述太阳能块所提供的电流平均值。

当所述最小电流值I_min越大时，在阴天状态下所述永磁块2425和所述电磁块2412之间斥力就越大，为保证所述第一罩体和所述第二罩体处于开打状态，所述扭转弹簧提供的回弹力需要就越大，所述永磁块2425所需要转动的角度就越大，所述永磁块2412的所述倾斜角度θ就越小。当所述最小电流值I_min与所述最大电流值I_max的比值越大时，在阴天状态和晴天状态下所述永磁块2425和所述电磁块2412之间斥力变化量就越小，为保证在阴天状态下所述第一罩体和所述第二罩体处于开打状态，在晴天状态下所述第一罩体和所述第二罩体处于闭合状态，所述扭转弹簧提供的回弹力变化率需要越小，当所述扭转弹簧的刚度β固定时，所述永磁块2425所需要转动的角度就越小，所述永磁块的所述倾斜角度θ就越大。

所述第一罩体和所述第二罩体的所述固定框设置在所述保护物上方，所述避雷单元21设置在所述固定框2421内，当天气为晴天时，所述太阳能块2411将光能转化为电能为所述电磁块2412通电，所述电磁块2412对所述永磁块2425产生斥力，带动所述转轴2423转动，从而使所述活动框2422绕所述转轴2423转动直至所述第一罩体和所述第二罩体的两个所述活动框2422接触，保证所述避雷单元21处于所述第一罩体和所述第二罩体形成的内部空间内；当天气转阴或出现雷雨时，所述太阳能块2411无法正常工作，所述活动框2422在所述罩体部2424及所述回弹组件的张力作用下绕所述转轴2423转动直至所述电磁块2412和所述永磁块2425接触，所述电磁块2412对所述永磁块2425支撑固定，所述第一罩体和所述第二罩体处于打开状态，所述避雷单元21处于外部环境中。

通过所述调节单元24，在晴朗天气保证所述避雷单元21无需工作的状态下处于所述内部空间内，减少非工作状态下所述避雷单元21由于外界风力、空气以及太阳照射的机械损坏，同时通过所述调节单元24对所述避雷单元21的隔离效果，避免所述避雷单元21对电波电磁信号的干扰；在雷雨天气所述调节单元24的自动打开，保证所述避雷单元21的正常工作，通过所述调节单元24实现所述避雷单元21的自主式避雷，使所述引雷装置2更加人性化的同时降低所述避雷单元21的损耗，减少所述避雷单元21的维修次数，避免应维修造成的古建筑损坏。所述调节单元24和所述控制装置3数据连接，通过所述控制装置3可同时控制所述调节单元24的打开闭合，方便使用者对所述雷电防护装置的整体控制。

实施例四

本发明涉及一种使用所述雷电防护装置的使用方法，步骤具体是：

S1，所述控制装置收集并处理环境参数，判断是否使所述防雷装置和所述引雷装置进入工作状态；

S2，通过对所述天气数据的分析结果控制所述防雷装置和所述引雷装置进行雷电防护。

S1具体实施步骤为，所述控制装置收集环境参数，所述环境参数包括大气压强、环境温度、空气湿度、空气密度、云层聚焦情况、云层移动变化、云层中电量大小、风暴单体的变化情况，通过对所述环境参数的处理判断天气情况，当天气情况判断为晴朗天气时，所述防雷装置和所述引雷装置进入非工作状态，当天气情况判断为雷雨天气时，且所述云层电量达到特定数值时，所述防雷装置和所述引雷装置进入工作状态；当天气情况判断为雷雨天气时，且所述云层电量并未达到特定数值时，所述引雷装置进入工作状态，所述防雷装置进入非工作状态。

S2具体实施步骤为，当所述防雷装置进入工作状态时，所述控制装置控制所述联动组件，使所述导流板打开，通过所述导流板和所述连接件形成结构将所述送风机引入的空气从所述电离单元的下部导向所述电离单元的上部，保证所述电离单元附近电离产生的空间电荷从所述电离单元附近空间向雷云方向顺利地输送出去，使所述电离单元和所述雷云之间形成电荷离子层，实现在雷击过程中所述电荷离子层与负电荷的中和，降低雷击产生的电流；所述控制装置控制所述控制组件调节所述副消雷针与所述主消雷针之间、相邻所述副消雷针之间所形成的角度，实现对并联电压值的调节，所述主消雷针和相邻所述副消雷针的并联电压值U的公式为：

其中，γ为修正系数，一般取0.25，单位为℃/kPa；P为所述控制装置检测到的大气压强，单位为kPa；T为所述控制装置检测到的环境温度，单位为℃；H为所述电离单元的高度，单位为m；H_Δ为基准高度，数值一般取1000，单位为m；r₁为所述主消雷针针尖圆弧半径，单位为mm；r₂为所述副消雷针针尖圆弧半径，单位为mm；δ为所述控制装置检测到的空气相对密度，α为所述副消雷针与所述主消雷针之间的夹角，单位为度；c为所述副消雷针的长度，单位为mm；d为所述副主雷针的长度，单位为mm。

所述并联电压值随环境温度的升高而下降，随设置高度的升高而降低，随大气压强的升高而升高；所述主消雷针针尖圆弧半径和所述副消雷针针尖圆弧半径越小，说明所述主消雷针和所述副消雷针的所述针尖越尖锐，所述针尖上聚集的电荷越密集，造成所述针尖的电场增强，致使所述并联电压值降低；通过调节所述主消雷针和相邻所述副消雷针之间的夹角改变所述主消雷针和所述副消雷针的所述针尖之间的距离，当所述夹角越小，所述并联电压值越低。

通过所述控制组件3对雷云天气下环境参数的检测，检测雷云所携带电量大小，估算出雷云与地表的电势差，并通过公式计算得出所述并联电压值相对比，通过改变所述副消雷针与所述主消雷针之间以及相邻所述副消雷针之间所形成角度，调整所述并联电压值，保证所述电离组件在被雷击状态下，相邻针尖发生并联，避免所述消雷组件的闪络，同时实现并联后所述电离单元通流能力和总热容量的相应增加，增强所述防雷装置的防雷效果。

当所述防雷装置进入非工作状态时，所述控制装置控制所述联动组件，使所述导流板处于闭合状态，所述导流板和所述底座内部形成保护空间，所述电离单元处于所述保护空间内，所述电离单元处于被屏蔽状态；同时所述控制装置控制所述控制组件，使所述副消雷针和所述主消雷针处于聚拢状态，方便所述导流板对所述电离单元的保护。

当所述引雷装置处于非工作状态时，所述太阳能块可提供充足的电流给所述电磁块，保证所述电磁块和所述永磁块之间的斥力，实现所述第一罩体和所述第二罩体的闭合；当所述引雷装置处于工作状态时，所述太阳能块无法提供充足的电流给所述电磁块，导致所述第一罩体和所述第二罩体的打开状态，实现所述引雷装置的避雷作用，同时所述控制装置可控制断开所述太阳能组件与所述调节组件的连接，避免在所述引雷装置受雷击过程中所述太阳能组件的损坏。

通过所述控制装置的控制，可在对所述天气数据的分析后在保证所述保护物不被雷击的情况下进行避雷措施的选择，减少不必要的能源消耗。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于古建筑的防雷装置，其特征在于，包括电离单元、收集单元、连接线、风控单元、控制装置，所述电离单元和所述收集单元通过所述连接线连接，所述电离单元设置在保护物上方，所述收集单元设置在地表层内，所述风控单元设置在所述电离单元下部，所述控制装置与所述风控单元、所述电离单元数据连接，所述控制装置用于收集处理环境参数并控制所述风控单元和所述电离单元。

2.根据权利要求1所述的防雷装置，其特征在于，所述电离单元包括消雷组件、控制组件、底座，所述消雷组件和所述控制组件固定在所述底座上，所述控制组件与所述消雷组件连接，所述控制组件控制所述消雷组件的结构状态。

3.根据权利要求2所述的防雷装置，其特征在于，所述消雷组件包括主消雷针、副消雷组，所述主消雷针固定在所述底座上，所述副消雷组活动连接在所述主消雷针上。

4.根据权利要求3所述的防雷装置，其特征在于，所述副消雷组包括第一消雷针组和第二消雷针组，所述第一消雷针组和所述第二消雷针组均包括若干副消雷针，所述控制组件与所述副消雷针连接，所述控制组件控制所述副消雷针与所述主消雷针之间、相邻所述副消雷针之间所形成的角度。

5.根据权利要求3所述的防雷装置，其特征在于，所述控制组件包括环形限位部、推动部，所述环形限位部和所述副消雷组活动连接，所述推动部控制所述环形限位部的高度位置。

6.根据权利要求1所述的防雷装置，其特征在于，所述风控单元包括导流组件、送风机和联动组件，所述联动组件与所述导流组件连接，所述联动组件控制所述导流组件的结构状态，所述送风机用于在所述电离单元下部引入空气。

7.根据权利要求6所述的防雷装置，其特征在于，所述导流组件包括若干导流板和若干连接件，所述导流板一端与所述联动组件连接，所述连接件连接相邻所述导流板。

8.一种使用权利要求1至7任一项所述防雷装置的使用方法，其特征在于，包括步骤：

S1，所述控制装置收集并处理环境参数，判断是否使所述防雷装置进入工作状态；

S2，所述控制装置根据处理结果控制所述风控单元、所述电离单元。

9.根据权利要求8所述的使用方法，其特征在于，S1具体实施步骤为，所述控制装置收集环境参数，所述环境参数包括大气压强、环境温度、空气湿度、空气密度、云层带电荷量及云层运动状态，通过对所述环境参数的处理判断天气情况，当天气情况判断为晴朗天气时，所述防雷装置进入非工作状态，当天气情况判断为雷雨天气时，所述防雷装置进入工作状态。

10.根据权利要求9所述的使用方法，其特征在于，S2具体实施步骤为，当进入工作状态时，所述控制装置控制所述联动组件，使所述导流板打开，通过所述导流板和所述连接件形成结构将所述送风机引入的空气从所述电离单元的下部导向所述电离单元的上部；所述控制装置控制所述控制组件调节所述副消雷针与所述主消雷针之间、相邻所述副消雷针之间所形成的角度，实现对并联电压值的调节，所述主消雷针和相邻所述副消雷针的并联电压值U的公式为：

<mrow> <mi>U</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mn>3.5</mn> <mi>&amp;gamma;</mi> <mi>P</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1.1</mn> <mo>-</mo> <mfrac> <mi>H</mi> <msub> <mi>H</mi> <mi>&amp;Delta;</mi> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mi>T</mi> </mfrac> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mn>60</mn> <mi>&amp;delta;</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mi>c</mi> <mi>d</mi> </mfrac> <mo>+</mo> <mfrac> <mn>0.4</mn> <mrow> <mroot> <mrow> <msub> <mi>r</mi> <mn>1</mn> </msub> <msub> <mi>r</mi> <mn>2</mn> </msub> </mrow> <mn>4</mn> </mroot> <msqrt> <mi>&amp;delta;</mi> </msqrt> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>r</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>r</mi> <mn>2</mn> </msub> </mrow> <mn>2</mn> </mfrac> <mi>l</mi> <mi>n</mi> <msqrt> <mfrac> <mrow> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>d</mi> <mi>s</mi> <mi>i</mi> <mi>n</mi> <mi>&amp;alpha;</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>c</mi> <mo>-</mo> <mi>d</mi> <mi> </mi> <mi>c</mi> <mi>o</mi> <mi>s</mi> <mi>&amp;alpha;</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> </mrow> <mrow> <mn>2</mn> <msub> <mi>r</mi> <mn>1</mn> </msub> <msub> <mi>r</mi> <mn>2</mn> </msub> </mrow> </mfrac> </msqrt> <mo>&amp;rsqb;</mo> </mrow>

其中，γ为修正系数，单位为℃/kPa；P为所述控制装置检测到的大气压强，单位为kPa；T为所述控制装置检测到的环境温度，单位为℃；H为所述电离单元的高度，单位为m；H_Δ为基准高度，单位为m；r₁为所述主消雷针针尖圆弧半径，单位为mm；r₂为所述副消雷针针尖圆弧半径，单位为mm；δ为所述控制装置检测到的空气相对密度值，α为所述副消雷针与所述主消雷针之间的夹角,单位为度；c为所述副消雷针的长度，单位为mm；d为所述副主雷针的长度，单位为mm。