CN108493773B - 基于升降式避雷针的古建筑防雷方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种基于升降式避雷针的古建筑防雷方法及系统，所述方法先通过天气传感器获取古建筑环境当前天气信息，再根据当前天气信息预测古建筑环境在设定时间段内是否会出现雷电天气，如果在设定时间段内会出现雷电天气，根据当前天气信息定位雷云位置，再根据雷云位置选定距离雷云位置最近的升降式避雷针，以及向选定的升降式避雷针发送高度调节指令，调整升降式避雷针的高度。所述方法可以根据雷云位置调节升降式避雷针的高度，使避雷针更接近于雷云位置，从而将雷电导入大地，避免雷电袭击古建筑。避免对古建筑进行防雷改造，减少对古建筑的破坏，解决传统引雷设备容易对古建筑造成破坏的问题。

Description

基于升降式避雷针的古建筑防雷方法及系统

技术领域

本申请涉及建筑防雷技术领域，尤其涉及一种基于升降式避雷针的古建筑防雷方法及系统。

背景技术

古建筑通常由木质材料制成，木材经过千百年变得十分干燥，在雨天潮湿天气时，电阻率变小，并且内部年久积满灰尘，易积蓄静电，带有电荷容易引来雷电。由于年代久远，建筑的稳定性较差，在受到雷击时极容易引发火灾或对建筑造成破坏。古建筑本身因其建筑于古代，避雷措施较少或者避雷措施已经失效，使得古建筑受到雷击的概率较高。并且对于大部分古建筑而言，多建筑在山上或野外，为了保护其原貌，古建筑周边往往不会建设其他建筑物，从而进一步增加了古建筑被雷电击中的可能性。

为了避免古建筑被雷电击中，现有技术通常在古建筑的基础上进行防雷改造，即在古建筑上设置引雷设备，使雷云中产生的雷电能够通过引雷设备传入大地，避免其击中古建筑。实际应用中，引雷设备一般包括接闪器，以及通过引线连接接闪器的接地体，其中，接闪器，例如避雷针，设置在古建筑顶部并且高于古建筑的顶部，接地体掩埋在地下，可将雷电中的电荷导入大地。

但是，在古建筑上进行防雷改造时，不可避免地会对古建筑进行破坏或重建，造成古建筑受到永久破坏，不利于文物保护。并且在古建筑上实施的防雷改造，会在建筑体上布置引线，以及在建筑之下布置接地体。因此，引雷设备在传递雷电脉冲时，会在引线中产生较大的电流或电压，受电流热效应的影响，引线的温度会随着雷电强度的增大的增大，因此极容易对古建筑产生破坏。

发明内容

本申请提供了一种基于升降式避雷针的古建筑防雷方法及系统，以解决传统引雷设备容易对古建筑造成破坏的问题。

一方面，本申请提供一种基于升降式避雷针的古建筑防雷方法，包括：

通过天气传感器获取古建筑环境当前天气信息；

根据所述当前天气信息预测古建筑环境在设定时间段内是否会出现雷电天气；

如果在设定时间段内会出现雷电天气，根据所述当前天气信息定位雷云位置，所述雷云位置包括雷云高度；

根据所述雷云位置选定距离雷云位置最近的升降式避雷针；

根据所述雷云高度向选定的所述升降式避雷针发送高度调节指令，调整所述升降式避雷针的高度。

可选的，所述天气传感器包括设置在所述古建筑环境中的多个大气电场传感器，所述当前天气信息包括由所述大气电场传感器检测的大气电场强度以及所述大气电场传感器的位置。

可选的，根据所述当前天气信息，按照下述步骤预测古建筑环境在设定时间段内是否会出现雷电天气：

提取多个所述天气信息中的大气电场强度；

依次判断所述大气电场强度是否大于或等于雷电预警阈值；

如果所述大气电场强度大于或等于所述雷电预警阈值，确定所述古建筑环境在设定时间段内会出现雷电天气。

可选的，如果在设定时间段内会出现雷电天气，根据所述当前天气信息按照下述步骤定位雷云位置：

提取至少三个所述大气电场传感器检测到的所述大气电场强度，以及对应传感器的位置；

根据每一个检测到的所述大气电场强度、对应传感器的位置以及预设统计模型，计算雷云与所述大气电场传感器之间的距离；

根据所述雷云与至少三个所述大气电场传感器之间的距离，定位所述雷云在所述古建筑环境中的空间位置。

可选的，所述方法还包括按照以下步骤建立所述预设统计模型：

获取所述古建筑环境的历史雷电记录，所述历史雷电记录来源于防雷系统的雷电天气记录和/或气象观测站；

提取所述历史雷电记录中单次雷电天气中的雷云位置，以及在单次雷电天气下多个所述大气电场传感器检测到的大气电场强度；

根据所述单次雷电天气下的雷云位置和检测到的大气电场强度，确定所述古建筑环境下的雷云位置周围大气电场强度的变化规律；

统计多次雷电天气下的所述变化规律，生成所述统计模型。

可选的，根据所述雷云位置选定距离雷云位置最近的升降式避雷针的步骤包括：

以古建筑环境中最高古建筑的位置为中心，建立空间坐标系；

根据定位的雷云位置，确定所述雷云在所述空间坐标系中的雷云坐标；

获取所述古建筑环境中，每个所述升降式避雷针当前最高点在所述空间坐标系中的位置坐标，确定多个引雷点坐标；

根据所述雷云坐标与多个所述引雷点坐标计算距离判断值；

对比多个所述距离判断值，确定所述距离判断值最小的引雷点对应的升降式避雷针为位置最近的升降式避雷针。

可选的，所述距离判断值为根据所述雷云坐标与多个所述引雷点坐标在地面投影坐标计算的平面距离；或者，所述距离判断值为根据所述雷云坐标与多个所述引雷点坐标计算的空间距离。

可选的，根据所述雷云高度向选定的所述升降式避雷针发送高度调节指令，调整所述升降式避雷针的高度的步骤包括：

获取选定的所述升降式避雷针的当前最高点高度，以及获取所述升降式避雷针的当前最大可调整距离；

对比所述雷云高度与所述最高点高度，计算高度调整量；

根据所述高度调整量以及所述最大可调整距离生成所述高度调节指令，以及将所述高度调节指令发送至所述升降式避雷针。

可选的，根据所述雷云高度向选定的所述升降式避雷针发送高度调节指令，调整所述升降式避雷针的高度的步骤后，所述方法还包括：根据所述高度调整量计算调整后所述升降式避雷针的最高点高度；以及记录调整后的最高点高度。

另一方面，本申请还提供一种基于升降式避雷针的古建筑防雷系统，包括天气传感器、数据处理装置以及多个升降式避雷针，其中：

所述天气传感器包括设置在古建筑环境中的多个大气电场传感器；多个所述大气电场传感器组成的检测范围覆盖整个所述古建筑环境；所述升降式避雷针设有调节避雷针高度的调节机构；所述数据处理装置分别与多个所述天气传感器和多个所述升降式避雷针的调节机构建立通信连接，所述数据处理装置被进一步配置为执行以下程序步骤：

通过天气传感器获取古建筑环境当前天气信息；

根据所述当前天气信息预测古建筑环境在设定时间段内是否会出现雷电天气；

如果在设定时间段内会出现雷电天气，根据所述当前天气信息定位雷云位置，所述雷云位置包括雷云高度；

根据所述雷云位置选定距离雷云位置最近的升降式避雷针；

根据所述雷云高度向选定的所述升降式避雷针发送高度调节指令，调整所述升降式避雷针的高度。

由以上技术方案可知，本申请提供一种基于升降式避雷针的古建筑防雷方法及系统，所述方法先通过天气传感器获取古建筑环境当前天气信息，再根据当前天气信息预测古建筑环境在设定时间段内是否会出现雷电天气，如果在设定时间段内会出现雷电天气，根据当前天气信息定位雷云位置，雷云位置包括雷云高度，再根据雷云位置选定距离雷云位置最近的升降式避雷针，最后根据雷云高度向选定的升降式避雷针发送高度调节指令，调整升降式避雷针的高度。

本申请提供的防雷方法可以根据古建筑环境上方的雷云位置调节升降式避雷针的高度，使避雷针不仅高于古建筑，而且更接近于雷云位置，从而将雷电导入大地，避免雷电袭击古建筑。并且可以避免对古建筑进行防雷改造，减少对古建筑的破坏，解决传统引雷设备容易对古建筑造成破坏的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种基于升降式避雷针的古建筑防雷方法的流程示意图；

图2为本申请实施例中判断是否出现雷电天气的流程示意图；

图3为本申请实施例中定位雷云位置的流程示意图；

图4为本申请实施例中生成统计模型的流程示意图；

图5为本申请实施例中选定位置最近升降式避雷针的流程示意图；

图6为本申请实施例中调整避雷针高度的流程示意图；

图7为一种基于升降式避雷针的古建筑防雷系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。

在本申请提供的技术方案中，古建筑环境包括古建筑的建筑主体，以及建筑主体附近的其他物体。例如，对于塔类古建筑，不仅包括古塔建筑的塔身，还包括古塔周边的配套建筑设施，以及树木等容易被雷电击中的物体，这些物体虽然不是古建筑，但对于维护古建筑具有至关重要的作用，因此在确定古建筑环境时，应该包括位于附近的其他物体。需要说明的是，古建筑环境并不仅仅指代平面区域，还应该具有足够的高度，即古建筑环境是指包含古建筑及其周围物体的空间区域，具体的空间区域高度应根据区域内的最高物体确定。

本申请中，雷云是指易于形成雷电袭击的云层。由于一般雷击类型可分为直击雷、感应雷、雷电波侵入和球雷四种。其中，对古建筑危害较大的主要是直击雷和球雷。而要产生直击雷和球雷，首先必须有足够的电量积累，即云层中的电场要达到一定的强度；再通过高强度电场击穿空气，形成电流通道；并且要有突出的物体造成其周围电场突变，感应出异号电荷。因此，在本申请提供的技术方案中，雷云位置对于是否能够形成对古建筑的雷击具有重要的参考意义，而精确的定位雷云位置，则是实施古建筑智能防雷方案的关键。

在本申请提供的技术方案中，所述古建筑防雷方法的实施实体被称作所述古建筑防雷系统，所述防雷系统由设置在实际古建筑环境中的各种装置组成。其中，用于检测天气信息的装置为天气传感器，可以是大气电场传感器或湿度传感器等；用于实施防雷措施的装置为升降式避雷针，所述升降式避雷针可以包括由合金材料制成的高架，并在高架之上设置避雷针和升降调节机构。用于对检测结果进行判断，并能确定防雷策略的装置称为数据处理装置。除此之外，所述古建筑智能防雷系统还可以包括信号处理装置和报警装置等，以便所述系统能够更好的实施所述方法。另外，本申请中在同一地区的古建筑环境内安装多个升降式避雷针，每个升降式避雷针的升降调节机构中设有动力模块，动力模块可以是电动、液压或气动等形式。

参见图1，为一种基于升降式避雷针的古建筑防雷方法的流程示意图，从图1可知，本申请提供的防雷方法包括以下步骤：

S1：通过天气传感器获取古建筑环境当前天气信息。

由于在实际环境中，影响天气状况的因素有很多，而雷电天气一般伴随着阴雨天气出现，为了能够直接预测未来的天气状况，可以获取当地气象部门提供的资料，来确定未来一段时间内是否会出现阴雨天气，当未来一段时间内可能出现阴雨天气时，再启动相应的古建筑防雷系统。

由于古建筑所处的环境不同，对于山谷、河流较多的地区，可能出现微气象条件的情况，即在气象部门提供的资料显示中显示为晴天时，古建筑环境中仍然可能出现局部阴雨天气，引发雷电袭击。因此，在本申请提供的技术方案中，防雷系统的启动不仅仅需要收集气象部门提供的资料，而且需要在古建筑环境内设置用于检测天气情况的传感器，检测出当前天气信息。实际应用中，当在一定时间内可能会出现雷电天气时，大气环境中的部分参数将发生变化，例如电场强度，湿度等参数都会升高。因此本申请中可以通过检测这些天气参数来预测一定时间内的天气情况。例如，天气传感器可以是大气电场传感器或湿度传感器等。

S2：根据所述当前天气信息预测古建筑环境在设定时间段内是否会出现雷电天气。

本实施例中，在天气传感器检测到当前天气信息后，可以通过对当前天气信息进行分析，从而预测出未来一段时间内是否会出现雷电天气。本实施例中，所述设定时间段可以根据古建筑环境所处的地区气候条件来设定时间段长度，例如，对于天气多变，经常出现阴雨天气或处于多雨季节的地区，可以将所述时间段设定的较小，以便及时发现雷电天气；而对于气候条件稳定，雨季分明或处于旱季的地区，可以将所述时间段设定的较大，以避免多次进行信息判断，占用数据处理装置的数据处理能力。

本申请提供的技术方案中，所述天气传感器可以包括设置在所述古建筑环境中的多个大气电场传感器，所述当前天气信息包括由所述大气电场传感器检测的大气电场强度以及所述大气电场传感器的位置。

即在古建筑环境内具有多个大气电场传感器，通过多个大气电场传感器共同检测古建筑环境以及古建筑环境上方的大气电场强度。显然，越接近雷云位置的大气电场传感器所检测到的电场强度值越大，具有更高的信噪比，越容易进行信号的降噪、调制和解调，从而避免传感器测量误差对检测结果产生影响。因此，在本实施例中，所述大气电场传感器应尽可能安装在较高的位置。

进一步地，如图2所示，根据所述当前天气信息，按照下述步骤预测古建筑环境在设定时间段内是否会出现雷电天气：

S21：提取多个所述天气信息中的大气电场强度；

S22：依次判断所述大气电场强度是否大于或等于雷电预警阈值；

S23：如果所述大气电场强度大于或等于所述雷电预警阈值，确定所述古建筑环境在设定时间段内会出现雷电天气。

本实施例中，可以依次对多个大气电场传感器检测的电场强度进行判断，确定检测的大气电场强度是否达到雷电预警值。通过对多个大气电场传感器的检测值进行判断，一方面可以获得更多的检测值，以便在多个检测值中确定出更明显的检测值，避免测量误差或“检测噪音”对结果产生影响，使判断的结果更加准确；另一方面，由于雷云的体积较大，整个雷云中的电场分布不均匀，通过一个传感器往往不能准确的对雷云内的电场分布情况进行检测，影响到后续雷云位置的确定，因此本实施例中，通过多个大气电场传感器进行判断时，可以便于后续确定雷云位置。

S3：如果在设定时间段内会出现雷电天气，根据所述当前天气信息定位雷云位置，所述雷云位置包括雷云高度。

本申请提供的技术方案中，通过分析古建筑环境的天气情况预测结果，确定古建筑环境是否会出现雷电天气，当可能出现雷电天气时，古建筑环境内的建筑体就有可能遭遇雷电袭击，而为了精确的防雷，可以根据传感器检测的天气信息进一步定位雷云位置。根据雷电的袭击特点可知，雷电一般最容易袭击到最高的建筑，即距离雷云位置最近的建筑物，因此在本申请中，雷云位置应包括雷云所处的高度。

进一步地，如图3所示，如果在设定时间段内会出现雷电天气，根据所述当前天气信息按照下述步骤定位雷云位置：

S31：提取至少三个所述大气电场传感器检测到的所述大气电场强度，以及对应传感器的位置；

S32：根据每一个检测到的所述大气电场强度、对应传感器的位置以及预设统计模型，计算雷云与所述大气电场传感器之间的距离；

S33：根据所述雷云与至少三个所述大气电场传感器之间的距离，定位所述雷云在所述古建筑环境中的空间位置。

本实施例中，根据预设的统计模型，可以确定出当前古建筑场景中雷云对应电场强度的分布规律，例如，一般能够产生雷电的云层，以雷云中心位置为起点向远离雷云位置的各个方向的空间区域中，电场强度会逐渐变小，而在大气中形成的电场变化规律一般是相同的。

因此，在本实施例中，可以通过每个大气电场传感器检测到的电场强度值，确定出每个大气电场传感器与雷云位置之间的距离。再结合雷云与三个或三个以上不同位置上的大气传感器之间的距离即可精确的定位雷云位置。通过本实施例的方案，可以直接定位雷云的中心位置，从而便于后续确定距离雷云位置最近的升降式避雷针，达到更好的引雷效果。

进一步地，如图4所示，所述方法还包括按照以下步骤建立所述预设统计模型：

S321：获取所述古建筑环境的历史雷电记录，所述历史雷电记录来源于防雷系统的雷电天气记录和/或气象观测站；

S322：提取所述历史雷电记录中单次雷电天气中的雷云位置，以及在单次雷电天气下多个所述大气电场传感器检测到的大气电场强度；

S323：根据所述单次雷电天气下的雷云位置和检测到的大气电场强度，确定所述古建筑环境下的雷云位置周围大气电场强度的变化规律；

S324：统计多次雷电天气下的所述变化规律，生成所述统计模型。

本实施例中，可以根据当前古建筑环境中的历史雷电记录，确定出符合当前古建筑环境下的电场强度变化规律，并通过统计多次记录的结果构建所述统计模型，从而能够准确定位雷云位置。此外，通过统计多次记录的结果，还能够对统计模型进行持续的更新，使统计模型能够更加符合当前古建筑环境，避免季节、时间等因素，影响到雷云的定位精度。需要说明的是，在本申请提供的技术方案中，雷云位置不仅局限于所述古建筑环境顶部的平面范围内，由于在古建筑环境上方的空中一定高度内的所有云层，都有可能形成袭击古建筑的雷电。因此，雷云位置还应该包括雷云的高度，而定位雷云高度时，进一步需要更多的大气电场传感器来检测电场强度，从而通过传感器与雷云之间的距离来定位雷云位置。

S4：根据所述雷云位置选定距离雷云位置最近的升降式避雷针。

进一步地，如图5所示，根据所述雷云位置选定距离雷云位置最近的升降式避雷针的步骤包括：

S41：以古建筑环境中最高古建筑的位置为中心，建立空间坐标系；

S42：根据定位的雷云位置，确定所述雷云在所述空间坐标系中的雷云坐标；

S43：获取所述古建筑环境中，每个所述升降式避雷针当前最高点在所述空间坐标系中的位置坐标，确定多个引雷点坐标；

S44：根据所述雷云坐标与多个所述引雷点坐标计算距离判断值；

S45：对比多个所述距离判断值，确定所述距离判断值最小的引雷点对应的升降式避雷针为位置最近的升降式避雷针。

本实施例中，为了能够计算出各个升降式避雷针与定位的雷云位置之间的距离，可先以最高古建筑所处的位置为中心，构建一个空间直角坐标系，建立的空间坐标系中，x和y轴可以位于地面上，方向任意，z轴沿竖直方向设置，这样古建筑环境中的每个点位置都能确定一个位置坐标。再通过计算距离判断值，即可确定距离雷云位置最近的升降式避雷针。

在实际应用中，所述距离判断值为根据所述雷云坐标与多个所述引雷点坐标在地面投影坐标计算的平面距离；或者，所述距离判断值为根据所述雷云坐标与多个所述引雷点坐标计算的空间距离。上述两种方式都可以选定距离最近的升降式避雷针，其中，通过投影点计算平面距离的方式，数据处理装置可以在确定了x轴和y轴坐标之后，就能够确定出距离最近的避雷针位置，减少数据的处理量。而通过计算空间距离的方式，可以确定出避雷针与雷云位置之间的绝对距离，便于提高引雷效果。

S5：根据所述雷云高度向选定的所述升降式避雷针发送高度调节指令，调整所述升降式避雷针的高度。

本申请提供的技术方案中，通过调节升降式避雷针的高度，可以进一步使避雷针接近雷云位置，或者使避雷针的尖端更接近雷云位置，从而为避雷针带来更好的引雷效果。除此之外，升降式避雷针还能够在强风天气时，通过缩短整体长度，使整个避雷针免遭强风袭击而损伤、变形。

进一步地，如图6所示，根据所述雷云高度向选定的所述升降式避雷针发送高度调节指令，调整所述升降式避雷针的高度的步骤包括：

S51：获取选定的所述升降式避雷针的当前最高点高度，以及获取所述升降式避雷针的当前最大可调整距离；

S52：对比所述雷云高度与所述最高点高度，计算高度调整量；

S53：根据所述高度调整量以及所述最大可调整距离生成所述高度调节指令，以及将所述高度调节指令发送至所述升降式避雷针。

本实施例中，先获取升降式避雷针的最高点高度，获取的升降式避雷针最高点一般位于避雷针顶部端点位置，可以通过在避雷针的顶部设置距离传感器来实时检测最高点的高度值，也可以在整个避雷针上设置距离标记部件，而通过读取标记部件所在的位置来获取最高点的高度值。但是由于避雷针在实际应用时，引雷作用使得避雷针经常遭受雷电袭击，极容易破坏设置在避雷针上的检测设备，因此在本申请的部分实施例中，可以优选以下方式来获取最高点高度值：

即，根据所述雷云高度向选定的所述升降式避雷针发送高度调节指令，调整所述升降式避雷针的高度的步骤后，所述方法还包括：根据所述高度调整量计算调整后所述升降式避雷针的最高点高度；以及记录调整后的最高点高度。实际应用中可在避雷针安装完毕后，以避雷针安装后的高度值为初始零位位置，记录这个初始零位，并在后续的每次高度调节过程中根据高度调整量和上一次调整后的高度值不断的对这个值进行更新。从而在每一次需要获取最高点高度值时，直接从上次记录中调用即可。

本实施例中，避雷针高度的调整可以通过电机带动调节机构实现，避雷针可以是杆状结构并与调节机构间进行机械传动配合，例如可以为蜗轮蜗杆或传动螺纹等传动方式，通过电机转动实现避雷针位置的调节，进而改变避雷针顶端的高度。为了更加精确的实现高度调节，电机可以采用步进电机或伺服电机，以便数据处理装置能够直接通过调节电机的转动速度或转动角度，完成高度调节。

基于以上古建筑防雷方法，本申请还提供一种基于升降式避雷针的古建筑防雷系统，如图7所示，本申请提供的古建筑防雷系统包括天气传感器1、数据处理装置2以及多个升降式避雷针3，其中：

所述天气传感器1包括设置在古建筑环境中的多个大气电场传感器；多个所述大气电场传感器组成的检测范围覆盖整个所述古建筑环境。

所述升降式避雷针3设有调节避雷针高度的调节机构31；所述数据处理装置2分别与多个所述天气传感器和多个所述升降式避雷针3的调节机构31建立通信连接。本申请提供的技术方案中，升降式避雷针3上设置的调节机构31可以通过机械传动改变顶部引雷部件32的高度。引雷部件32需要接地，使经过引雷部件32的雷电被导通进入大地，对雷电进行泄流。

数据处理装置2可以是具有数据处理功能的设备，如个人计算机、服务器等，其中可包括处理器、存储器等处理元件，数据处理装置2与天气传感器1和升降式避雷针3之间可以通过相应的数据连接线连接，也可以通过无线传输的方式实现通信连接。所述数据处理装置2被进一步配置为执行以下程序步骤：

S1：通过天气传感器获取古建筑环境当前天气信息；

S2：根据所述当前天气信息预测古建筑环境在设定时间段内是否会出现雷电天气；

S3：如果在设定时间段内会出现雷电天气，根据所述当前天气信息定位雷云位置，所述雷云位置包括雷云高度；

S4：根据所述雷云位置选定距离雷云位置最近的升降式避雷针；

S5：根据所述雷云高度向选定的所述升降式避雷针发送高度调节指令，调整所述升降式避雷针的高度。

由以上技术方案可知，本申请提供一种基于升降式避雷针的古建筑防雷方法及系统，所述方法先通过天气传感器获取古建筑环境当前天气信息，再根据当前天气信息预测古建筑环境在设定时间段内是否会出现雷电天气，如果在设定时间段内会出现雷电天气，根据当前天气信息定位雷云位置，雷云位置包括雷云高度，再根据雷云位置选定距离雷云位置最近的升降式避雷针，最后根据雷云高度向选定的升降式避雷针发送高度调节指令，调整升降式避雷针的高度。

本申请提供的防雷方法可以根据古建筑环境上方的雷云位置调节升降式避雷针的高度，使避雷针不仅高于古建筑，而且更接近于雷云位置，从而将雷电导入大地，避免雷电袭击古建筑。并且可以避免对古建筑进行防雷改造，减少对古建筑的破坏，解决传统引雷设备容易对古建筑造成破坏的问题。

本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于升降式避雷针的古建筑防雷方法，其特征在于，包括：

通过天气传感器获取古建筑环境当前天气信息；

根据所述当前天气信息预测古建筑环境在设定时间段内是否会出现雷电天气；

如果在设定时间段内会出现雷电天气，根据所述当前天气信息定位雷云位置，所述雷云位置包括雷云高度；

根据所述雷云位置选定距离雷云位置最近的升降式避雷针，包括：

以古建筑环境中最高古建筑的位置为中心，建立空间坐标系；

根据定位的雷云位置，确定所述雷云在所述空间坐标系中的雷云坐标；

获取所述古建筑环境中，每个所述升降式避雷针当前最高点在所述空间坐标系中的位置坐标，确定多个引雷点坐标；

根据所述雷云坐标与多个所述引雷点坐标计算距离判断值；所述距离判断值为根据所述雷云坐标与多个所述引雷点坐标在地面投影坐标计算的平面距离；或者，所述距离判断值为根据所述雷云坐标与多个所述引雷点坐标计算的空间距离；

对比多个所述距离判断值，确定所述距离判断值最小的引雷点对应的升降式避雷针为位置最近的升降式避雷针；

根据所述雷云高度向选定的所述升降式避雷针发送高度调节指令，调整所述升降式避雷针的高度。

2.根据权利要求1所述的古建筑防雷方法，其特征在于，所述天气传感器包括设置在所述古建筑环境中的多个大气电场传感器，所述当前天气信息包括由所述大气电场传感器检测的大气电场强度以及所述大气电场传感器的位置。

3.根据权利要求2所述的古建筑防雷方法，其特征在于，根据所述当前天气信息，按照下述步骤预测古建筑环境在设定时间段内是否会出现雷电天气：

提取多个所述天气信息中的大气电场强度；

依次判断所述大气电场强度是否大于或等于雷电预警阈值；

如果所述大气电场强度大于或等于所述雷电预警阈值，确定所述古建筑环境在设定时间段内会出现雷电天气。

4.根据权利要求3所述的古建筑防雷方法，其特征在于，如果在设定时间段内会出现雷电天气，根据所述当前天气信息按照下述步骤定位雷云位置：

提取至少三个所述大气电场传感器检测到的所述大气电场强度，以及对应传感器的位置；

根据每一个检测到的所述大气电场强度、对应传感器的位置以及预设统计模型，计算雷云与所述大气电场传感器之间的距离；

根据所述雷云与至少三个所述大气电场传感器之间的距离，定位所述雷云在所述古建筑环境中的空间位置。

5.根据权利要求4所述的古建筑防雷方法，其特征在于，所述方法还包括按照以下步骤建立所述预设统计模型：

获取所述古建筑环境的历史雷电记录，所述历史雷电记录来源于防雷系统的雷电天气记录和/或气象观测站；

提取所述历史雷电记录中单次雷电天气中的雷云位置，以及在单次雷电天气下多个所述大气电场传感器检测到的大气电场强度；

根据所述单次雷电天气下的雷云位置和检测到的大气电场强度，确定所述古建筑环境下的雷云位置周围大气电场强度的变化规律；

统计多次雷电天气下的所述变化规律，生成所述统计模型。

6.根据权利要求1所述的古建筑防雷方法，其特征在于，根据所述雷云高度向选定的所述升降式避雷针发送高度调节指令，调整所述升降式避雷针的高度的步骤包括：

获取选定的所述升降式避雷针的当前最高点高度，以及获取所述升降式避雷针的当前最大可调整距离；

对比所述雷云高度与所述最高点高度，计算高度调整量；

根据所述高度调整量以及所述最大可调整距离生成所述高度调节指令，以及将所述高度调节指令发送至所述升降式避雷针。

7.根据权利要求6所述的古建筑防雷方法，其特征在于，根据所述雷云高度向选定的所述升降式避雷针发送高度调节指令，调整所述升降式避雷针的高度的步骤后，所述方法还包括：根据所述高度调整量计算调整后所述升降式避雷针的最高点高度；以及记录调整后的最高点高度。

8.一种基于升降式避雷针的古建筑防雷系统，其特征在于，所述系统包括天气传感器、数据处理装置以及多个升降式避雷针，其中：

所述天气传感器包括设置在古建筑环境中的多个大气电场传感器；多个所述大气电场传感器组成的检测范围覆盖整个所述古建筑环境；所述升降式避雷针设有调节避雷针高度的调节机构；所述数据处理装置分别与多个所述天气传感器和多个所述升降式避雷针的调节机构建立通信连接，所述数据处理装置被进一步配置为执行以下程序步骤：

通过天气传感器获取古建筑环境当前天气信息；

根据所述当前天气信息预测古建筑环境在设定时间段内是否会出现雷电天气；

如果在设定时间段内会出现雷电天气，根据所述当前天气信息定位雷云位置，所述雷云位置包括雷云高度；

根据所述雷云位置选定距离雷云位置最近的升降式避雷针，包括：

以古建筑环境中最高古建筑的位置为中心，建立空间坐标系；

根据定位的雷云位置，确定所述雷云在所述空间坐标系中的雷云坐标；

获取所述古建筑环境中，每个所述升降式避雷针当前最高点在所述空间坐标系中的位置坐标，确定多个引雷点坐标；

根据所述雷云坐标与多个所述引雷点坐标计算距离判断值；所述距离判断值为根据所述雷云坐标与多个所述引雷点坐标在地面投影坐标计算的平面距离；或者，所述距离判断值为根据所述雷云坐标与多个所述引雷点坐标计算的空间距离；

对比多个所述距离判断值，确定所述距离判断值最小的引雷点对应的升降式避雷针为位置最近的升降式避雷针；

根据所述雷云高度向选定的所述升降式避雷针发送高度调节指令，调整所述升降式避雷针的高度。

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