CN108847577A - 一种紫外与激光联合作用的古建筑防雷方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种紫外与激光联合作用的古建筑防雷方法及系统，所述防雷方法包括：其特征在于，包括：接收各大气电场强度传感器发送的古建筑所在环境的天气信息，所述天气信息至少包括各大气电场强度传感器的位置信息和各传感器对应的大气电场强度；遍历所述天气信息，判断是否存在大气电场强度大于或等于雷电预警阈值的危险大气电场强度；如果存在，则根据所述危险大气电场强度，确定雷云方位；根据所述雷云方位和所述危险大气电场强度，确定紫外激光器的工作参数，所述工作参数至少包括：激励电场强度和聚光镜角度；根据所述工作参数，生成防雷指令，并发送所述防雷指令至紫外激光器。

Description

一种紫外与激光联合作用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，尤其涉及一种紫外与激光联合作用的古建筑防雷方法及系统。

背景技术

闪电是自然界的一种放电现象，它一般发生于强对流云中，云的物理和动力过程学相互作用导致云内正负极性电荷大量地分区集聚。发生闪电时，这些正负电荷中和，在云层和大地之间或云层和云层之间形成狭窄的放电通道，闪电的巨大电流和电磁辐射尝尝会对建筑物造成巨大的破坏。预防闪电的常规方法是使用避雷针，通常在需要保护的对象上安装避雷针，或者在重要设施上安装防雷设施，将放电电流引向地面，以防闪电直接攻击建筑物。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，在潮湿天气，尤其雨天时，电阻率变小；并且古建筑内部年久积满灰尘，易积蓄静电，古建筑内部所携带的电荷容易引来雷电。由于年代久远，古建筑的稳定性较差，在受到雷击时极易引发火灾对古建筑造成破坏。古建筑本身因其年代久远，因此避雷措施较少或者避雷设施已经失效，使得古建筑收到雷击的概率增高。并且对于大部分古建筑而言，其多数修建于山上或者野外，且周边往往不会修建其他建筑物，从而进一步增加了古建筑被雷击的概率。

为了避免古建筑被雷电击中，现有技术中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施，使雷云中产生的雷电能够通过引雷设施传入地下，避免直接作用于古建筑上。实际应用中，引雷设备包括接闪器，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足够高的距离；接地体掩埋于地下。

但是，在古建筑上进行的防雷改造时，不可避免地会对古建筑的外貌进行改造或重建，使得古建筑在结构及外貌上受到永久破坏，不利于古迹保护。并且，受限于对古建筑的保护，埋于地下的接地体不能直接深埋在古建筑的正下方，只能掩埋于古建筑周围的地下，每个古建筑顶部的接闪器再通过引线连接接地体，这不仅延长引线长度，影响古建筑整体美观度，而且由于雷电的电压较高，常规的引线极容易在传递雷电的过程中进一步引发火灾。

发明内容

本申请提供了一种紫外与激光联合作用的古建筑防雷方法及系统，以解决传统古建筑防雷方法对古建筑本申请造成破坏的问题。

本申请第一方面提供了一种紫外与激光联合作用的古建筑防雷方法，包括：其特征在于，包括：

接收各大气电场强度传感器发送的古建筑所在环境的天气信息，所述天气信息至少包括各大气电场强度传感器的位置信息和各传感器对应的大气电场强度；

遍历所述天气信息，判断是否存在大气电场强度大于或等于雷电预警阈值的危险大气电场强度；

如果存在，则根据所述危险大气电场强度，确定雷云方位；

根据所述雷云方位和所述危险大气电场强度，确定紫外激光器的工作参数，所述工作参数至少包括：激励电场强度和聚光镜角度；

根据所述工作参数，生成防雷指令，并发送所述防雷指令至紫外激光器。

可选地，遍历所述天气信息，判断是否存在大气电场强度大于或等于雷电预警阈值的危险大气电场强度的具体步骤，包括：

确定大气电场强度大于或等于雷电预警阈值的存疑大气电场强度；

确定所述存疑大气电场强度所对应的存疑大气电场强度传感器；

确定与所述存疑大气电场强度传感器的平面距离小于或等于预设相邻距离的至少两个辅助大气电场强度传感器；

遍历各所述辅助大气电场强度传感器发送的辅助天气信息，所述辅助天气信息至少包括：辅助大气电场强度；

确定至少存在一个辅助大气电场强度大于或等于预设波动电场强度的存疑大气电场强度为危险大气电场强度。

可选地，根据所述危险大气电场强度，确定雷云方位的具体步骤，包括：

确定所述危险大气电场强度所对应的焦点传感器位置；

在预设检测范围内，按照从高到低的顺序，排列各所述焦点传感器对应的危险大气电场强度，确定至少前三位所述焦点传感器为描绘传感器；

获取各所述描绘传感器的检测覆盖范围；

叠加全部所述检测覆盖范围，确定雷云方位。

可选地，根据所述雷云方位和所述危险大气电场强度，确定紫外激光器的工作参数的具体步骤，包括：

获取各引雷杆塔的位置信息；

根据所述雷云方位和所述引雷杆塔的位置信息，确定与雷云距离最短的引雷杆塔为目标引雷杆塔；

根据所述雷云方位和所述目标引雷杆塔的位置信息，确定引雷路径；

根据所述引雷路径，确定紫外激光器的工作参数。

可选地，所述防雷方法还包括：

紫外激光器接收到所述防雷指令之后，根据所述工作参数，发射激光；

按照预设单位时间间隔，电子密度感应器获取所述引雷路径内的电子密度，并发送所述电子密度至主控制器；

主控制器判断所述电子密度是否小于预设电子密度阈值，如果小于，则重新发送防雷指令至紫外激光器。

可选地，所述防雷方法还包括：

如果所述电子密度小于所述预设电子密度阈值，则获取当前电子密度；

根据所述引雷路径和所述当前电子密度，确定紫外激光器的下一工作参数。

可选地，所述防雷方法还包括：

记录紫外激光器的全部工作参数；

根据所述全部工作参数，分析紫外激光器在预设引雷路径长度内的参数变化趋势，所述参数变化趋势至少包括：激励电场强度的下降趋势和发射频率；

根据所述参数变化趋势，匹配固定工作参数至固定引雷路径长度范围。

可选地，根据所述危险大气电场强度，确定雷云方位的步骤之后，所述防雷方法还包括：

根据所述雷云方位生成报警指令；

发送所述报警指令至报警器，以使所述报警器发出报警信号；

接收移动设备发送的针对所述报警信号反馈的确认指令；

根据所述确认指令，确定紫外激光器的工作参数。

可选地，接收各大气电场强度传感器发送的古建筑所在环境的天气信息的具体步骤包括：

根据所述大气电场强度传感器内置的敏感芯片检测所述古建筑环境的电场强度，输出检测值；

将输出的所述检测值发送至信号处理装置，对所述检测值分别进行I/V转换、差分放大以及A/D转换；

将经过所述信号处理装置处理后的所述检测值作为所述大气电场强度，以及提取所述大气电场强度传感器对应的安装位置，作为所述位置信息。

第二方面，本申请提供了一种紫外与激光联合作用的古建筑防雷系统，其特征在于，包括：

大气电场强度传感器，紫外激光器，与所述大气电场强度传感器和所述紫外激光器分别连接的主控制器；

所述大气电场强度传感器被配置为，用于获取古建筑所在环境的天气信息，并发送所述天气信息至所述主控制器；

所述主控制器被配置为，用于接收各所述大气电场强度传感器发送的古建筑所在环境的天气信息，所述天气信息至少包括各大气电场强度传感器的位置信息和各传感器对应的大气电场强度；

遍历所述天气信息，判断是否存在大气电场强度大于或等于雷电预警阈值的危险大气电场强度；

如果存在，则根据所述危险大气电场强度，确定雷云方位；

根据所述雷云方位和所述危险大气电场强度，确定紫外激光器的工作参数，所述工作参数至少包括：激励电场强度和聚光镜角度；

根据所述工作参数，生成防雷指令，并发送所述防雷指令至紫外激光器；

所述紫外激光器被配置为，用于接收所述主控制器发送的所述防雷指令，并根据所述防雷指令发射激光；

所述防雷系统还包括：聚光镜和若干设置于古建筑周边的引雷杆塔所述聚光镜用于聚焦所述紫外激光器发射的激光，并反射激光至指定的引雷杆塔，所述引雷杆塔用于辅助所述紫外激光器引导雷电传导至指定位置；

与所述引雷杆塔相连接的接地极，所述接地极用于将雷电传导至地下。

由以上技术可知，本申请提供了一种紫外与激光联合作用的古建筑防雷方法及系统，其中，所述防雷方法包括：接收各大气电场强度传感器发送的古建筑所在环境的天气信息，所述天气信息至少包括各大气电场强度传感器的位置信息和各传感器对应的大气电场强度；遍历所述天气信息，判断是否存在大气电场强度大于或等于雷电预警阈值的危险大气电场强度；如果存在，则根据所述危险大气电场强度，确定雷云方位；根据所述雷云方位和所述危险大气电场强度，确定紫外激光器的工作参数，所述工作参数至少包括：激励电场强度和聚光镜角度；根据所述工作参数，生成防雷指令，并发送所述防雷指令至紫外激光器。使用时，开启各大气电场强度传感器采集古建筑所在环境的天气信息，并将采集所得的天气信息传送至主控制器。主控制器根据接收的天气信息，找寻是否存在危险大气电场强度，如果不存在，则说明当前环境正常，无需进行防雷措施。如果存在，则主控制器需要确定危险大气电场强度，并根据危险大气电场强度定位会出现雷电的雷云方位。主控制器根据定位出的雷云方位，结合危险大气电场强度，计算得到紫外激光器对应的工作参数，进而将工作参数以防雷指令的形式发送至紫外激光器，指导紫外激光器发射激光，令激光经过聚光镜的聚焦和反射作用之后，在雷云与引雷杆塔之间形成电离通路，将雷电绕过古建筑，引导至地下。引雷杆塔、聚光镜以及紫外激光器等设备均安装在古建筑周边，从而避免防雷设施对古建筑的结构和外貌造成破坏。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种防雷系统的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种防雷方法的流程图；

图3为本申请实施例提供的一种防雷方法中接收天气信息的方法流程图；

图4为本申请实施例提供的一种防雷方法中确定危险大气电场强度的方法流程图；

图5为本申请实施例提供的一种防雷方法中确定雷云方位的方法流程图；

图6为本申请实施例提供的一种防雷方法中确定紫外激光器的工作参数的方法流程图；

图7为本申请实施例提供的一种防雷方法多次发送防雷指令的方法流程图；

图8为本申请实施例提供的一种防雷方法中重新确定紫外激光器工作参数的方法流程图；

图9为本申请实施例提供的一种防雷方法中匹配工作参数与引雷路径的方法流程图；

图10为本申请实施例提供的一种防雷方法中发送预警指令的方法流程图；

图11为本申请实施例提供的一种带有报警器和移动设备的防雷系统的结构示意图；

图12为本申请实施例提供的一种信号处理装置的内部结构示意图。

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、完整的描述，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。

在本申请提供的技术方案中，古建筑环境是指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，单对于维护古建筑具有至关重要的作用，因此在划定古建筑环境时，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，而且具有足够的高度，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，雷云位置对于是否形成古建筑的雷击具有重要的意义。而精确定位雷云位置，是实施古建筑智能防雷的关键。

在本申请提供的技术方案中，所述古建筑智能防雷方法的实施实体被称作紫光与激光联合作用的古建筑防雷系统，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大气电场强度传感器；用于实施防雷措施的装置包括紫外激光器、聚光镜、引雷杆塔和接地极；用于对整体系统进行控制的装置为主控制器。除此之外，所述防雷系统还可以包括信号处理装置和报警装置等，以便所述防雷系统能够更好的实施防雷方法。

参见图1和图2。

本申请实施例提供了一种紫外与激光联合作用的古建筑防雷方法，其特征在于，包括：

S100、接收各大气电场强度传感器发送的古建筑所在环境的天气信息，所述天气信息至少包括各大气电场强度传感器的位置信息和各传感器对应的大气电场强度；

由于雷击的形成需要足够的电场强度，因此本实施例中，可先通过大气电场强度传感器获取古建筑环境中的天气信息。为了获取更准确的天气信息，以便后续进行判断，确定是否会有雷击危险以及定位雷云方位，本实施例中，应该保证在古建筑环境内具有多个大气电场强度传感器，通过多个大气电场强度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，以防出现检测不准的偶然情况。显然，越接近雷云位置的大气电场强度传感器所检测到的大气电场强度值越大，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，所述大气电场强度传感器应尽可能安装在较高的位置。

具体地，参见图3，为了获取到更加准确，以及便于处理的天气信息，S100、接收各大气电场强度传感器发送的古建筑所在环境的天气信息的具体步骤包括：

S101、根据所述大气电场强度传感器内置的敏感芯片检测所述古建筑环境的电场强度，输出检测值；

S102、将输出的所述检测值发送至信号处理装置，对所述检测值分别进行I/V转换、差分放大以及A/D转换；

S103、将经过所述信号处理装置处理后的所述检测值作为所述大气电场强度，以及提取所述大气电场强度传感器对应的安装位置，作为所述位置信息。

即在本实施例中，大气电场强度传感器可以进一步包括激励电路模块和敏感芯片。敏感芯片可以是MEMS敏感芯片(Micro-electro Mechanical Systems，微机电系统)，是一种高灵敏度谐振式共面电极微型电场传感器，敏感芯片的性能优异，输出与被测电场之间存在良好的线性关系，并且还具有体积小，功耗低，无机械磨损，易批量制造，成本低等优点。激励电路模块可以驱动电机周围嵌入偏置电极，并选用高电阻率绝缘材料对芯片进行封装，可进一步降低同频耦合噪声，提高了信噪比。

S200、遍历所述天气信息，判断是否存在大气电场强度大于或等于雷电预警阈值的危险大气电场强度；

主控制器接收到天气信息后，对全部天气信息进行筛选和排查。本实施例中，可以依次对多个大气电场强度传感器发送的大气电场强度进行判断，确定是否存在危险大气电场强度。

具体地，参见图4，为了获得更为准确的危险大气电场强度，S200、遍历所述天气信息，判断是否存在大气电场强度大于或等于雷电预警阈值的危险大气电场强度的具体步骤，包括：

S201、确定大气电场强度大于或等于雷电预警阈值的存疑大气电场强度；

S202、确定所述存疑大气电场强度所对应的存疑大气电场强度传感器；

S203、确定与所述存疑大气电场强度传感器的平面距离小于或等于预设相邻距离的至少两个辅助大气电场强度传感器；

S204、遍历各所述辅助大气电场强度传感器发送的辅助天气信息，所述辅助天气信息至少包括：辅助大气电场强度；

S205、确定至少存在一个辅助大气电场强度大于或等于预设波动电场强度的存疑大气电场强度为危险大气电场强度。

主控制器在接收到的全部天气信息中，第一次筛选出大于或等于雷电预警阈值的大气电场强度，作为存疑大气电场强度。为了避免存疑大气电场强度中存在由于外界因素干扰，出现的大气电场强度误差，需要对全部存疑大气电场强度进行第二次筛选。找到获取各存疑大气电场强度的对应的大气电场强度传感器，作为存疑大气电场强度传感器。以存疑大气电场强度传感器为中心，找到与其平面距离小于或等于预设相邻距离的两个大气电场强度传感器，作为判断存疑大气电场强度传感器检测到的大气电场强度是否为真正的危险大气电场强度的辅助大气电场强度传感器。例如：存疑大气电场强度传感器A，与A平面距离10米以内找到辅助大气电场强度传感器B和C。主控制器集中获取辅助大气电场强度传感器发送的天气信息，作为辅助天气信息。根据发生雷击的雷云不是完全大气电场强度突变，而是其周围的云层同时存在大气电场强度的波动变化，因此，只有当辅助大气电场强度传感器检测到的辅助天气信息超过预设波动电场强度时，才能够证明有存疑大气电场强度的雷云周围的云层也存在大气电场强度波动，进而证明该处存疑大气电场强度是危险大气电场强度，而不是由于大气电场强度传感器失效，或者受到外界环境因素干扰产生的错误信息。

通过对多个大气电场强度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“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，影响到后续雷晓云位置的确定，因此本实施例中，通过多个大气电场强度传感器进行判断时，可以便于后续确定雷云方位。

本实施例中，雷电预警值可以是根据古建筑环境所在地区的天气条件预设的经验值，为了使判断结果更加准确，预设的雷电预警阈值可以根据海拔、气候、在不同地区以及不同月份等因素进行调整。

S300、如果存在，则根据所述危险大气电场强度，确定雷云方位；

本实施例中，通过对比检测的大气电场强度与预设的雷电预警阈值后，可以判断大气电场强度大于或等于所述雷电预警阈值的检测结果，能够预测出当前古建筑环境中有可能遭遇雷击，因此，可以根据大气电场强度大于或等于所述雷电预警阈值的传感器位置进一步确定雷云的位置。

本申请实施例提供的技术方案中，可以通过以下方式实现：

一种方式，可以在全部大气电场强度大于或等于雷电预警阈值对应的大气电场强度中，确定出最大大气电场强度，再提取出检测到最大大气电场强度的传感器对应的位置，以该传感器的检测范围作为雷云方位。

本申请还提供另一种方式，具体地，参见图5，根据所述危险大气电场强度，确定雷云方位的具体步骤，包括：

S301、确定所述危险大气电场强度所对应的焦点传感器位置；

S302、在预设检测范围内，按照从高到低的顺序，排列各所述焦点传感器对应的危险大气电场强度，确定至少前三位所述焦点传感器为描绘传感器；

S303、获取各所述描绘传感器的检测覆盖范围；

S304、叠加全部所述检测覆盖范围，确定雷云方位。

焦点传感器会大面积的分布在古建筑周边，为了保证进行判断的焦点传感器均位于相邻区域内，之间存在有效距离联系，需要预先根据经验值设置一个预设检测范围，只有在同一个预设检测范围内的焦点传感器，才能够在一起进行后续判断。在预设检测范围内，首先将各焦点传感器得到的大气电场强度进行从高到低排序，获取各传感器的检测覆盖范围，至少保证获取排序在前三位的焦点传感器作为描绘传感器，为了保证描绘的准确性，可以适当增加描绘传感器的数量。将各描绘传感器的检测覆盖范围叠加在一起所得到的覆盖范围，即确定为雷云方位。

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古建筑环境顶部的平面范围内，由于在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强度传感器来检测大气电场强度，从而通过传感器与雷云之间的距离来定位雷云位置。

S400、根据所述雷云方位和所述危险大气电场强度，确定紫外激光器的工作参数，所述工作参数至少包括：激励电场强度和聚光镜角度；

本申请实施例根据多光子吸收电离原理，令原子直接吸收多数光子的能量而被其电离。具体地，紫外激光器发射出激光，激光经过聚光镜的聚焦，并以适合的角度反射至指定位置，在此过程中反射的激光穿射雷云，由于高功率的激光在空气中传输时，会与空气发生非线性互相作用，使大气中的气体分子，杂质和气溶胶粒子等被电离，在受辐照区的空气中产生大量的自由电子形成激光等离子体，激光等离子体具有良好的导电性。紫外激光器所发射的激光形成的等离子通道完全连续，正是由于紫外激光器是通过光子直接电离原子来形成电离通道的，因此，电离后的通道不会吸收通过它的激光，从而可形成连续的电离通道。进而有效解决引雷过程中，雷电至电离通道不连续处漏电或者引雷质量低的问题。通常，对紫外激光器内施加一定的激励电场强度，进而激励紫外光子发生跃迁，形成光子束反转发出激光，而由于紫外激光器发生的脉冲能量较低，一般在毫焦耳量级，为了产生有效的电离通道，不能直接将激光对准引雷杆塔，必须首先经过聚光镜的聚焦再反射至引雷杆塔。可见，激励电场强度和聚光镜的角度等参数均需根据雷云方位及危险大气电场强度进行调整。

具体地，本申请实施例提供了有关紫外激光器的参数的调整方法，参见图6，根据所述雷云方位和所述危险大气电场强度，确定紫外激光器的工作参数的具体步骤，包括：

S401、获取各引雷杆塔的位置信息；

S402、根据所述雷云方位和所述引雷杆塔的位置信息，确定与雷云距离最短的引雷杆塔为目标引雷杆塔；

S403、根据所述雷云方位和所述目标引雷杆塔的位置信息，确定引雷路径；

S404、根据所述引雷路径，确定紫外激光器的工作参数。

为了节约能耗，减少雷电引导路线在古建筑周边缠绕的长度，需要制定出最优的引雷路径。主控制器通过对比引雷杆塔的位置信息，能够确定出与雷云方位距离最短的引雷杆塔，并确定雷云方位与目标引雷杆塔之间的距离为最短有效引导距离，因此，可以将此路径确定为引雷路径。最后，根据实际引雷路径的距离长短，来调整紫外激光器的各工作参数。

S500、根据所述工作参数，生成防雷指令，并发送所述防雷指令至紫外激光器。

主控制器将工作参数以防雷指令的形式发送至紫外激光器，指导紫外激光器发射激光，在雷云与引雷杆塔之间形成电离通路，将雷电绕过古建筑，引导至地下。引雷杆塔以及紫外激光器等设备均安装在古建筑周边，从而避免防雷设施对古建筑的结构和外貌造成破坏。

可选地，参见图7，所述防雷方法还包括：

S501、紫外激光器接收到所述防雷指令之后，根据所述工作参数，发射激光；

S502、按照预设单位时间间隔，电子密度感应器获取所述引雷路径内的电子密度，并发送所述电子密度至主控制器；

S503、主控制器判断所述电子密度是否小于预设电子密度阈值，如果小于，则重新发送防雷指令至紫外激光器。

紫外激光器接收到防雷指令之后，根据对应的工作参数，开始第一次发射激光，发射的激光经过聚光镜的聚焦和反射作用到达指定的雷云方位，形成引雷路径。但是由于紫外激光本身的属性，即导电持续时间段，在经过一段时间之后，电离通道中的电子密度会大大下降，因此需要反复重新发射激光，才能够保持电离通路持续存在。以预设单位时间为间隔，例如5μs为单位时间，每到一个时间间隔，利用电子密度感应器采集引雷路径内的电子密度，进而令主控制器了解当前电子密度是否能够令电离通道持续有效。一旦电子密度小于预设电子密度阈值，说明电离通道将无法持续连通进行有效引雷工作，则需要主控制器向紫外激光器再次发送防雷指令，令紫外激光器再次发射激光，进而保证电离通道的有效性。

可选地，参见图8，所述防雷方法还包括：

S504、如果所述电子密度小于所述预设电子密度阈值，则获取当前电子密度；

S505、根据所述引雷路径和所述当前电子密度，确定紫外激光器的下一工作参数。

一旦检测到电子密度小于预设电子密度阈值，则主控制器需要再次发送防雷指令给紫外激光器。此时，所述防雷指令中的紫外激光器的工作参数可以沿用之前已经确定的工作参数。但是由于该工作参数是针对空气中没有产生电离通道之前，即没有产生明显的电子密度变化的情况所设定的最大工作参数，因此，如果继续沿用该工作参数，容易带来能源的浪费。本申请实施例提供一种有效解决方式，即通过电子密度感应器采集引雷路径内的当前电子密度，以当前电子密度为基础，结合引雷路径的长度，能够计算出满足再次发射激光并形成电离通道的紫外激光器的工作参数，该工作参数能够在充分当前电子密度的基础上，有效降低能耗。

可选地，参见图9，所述防雷方法还包括：

S506、记录紫外激光器的全部工作参数；

S507、根据所述全部工作参数，分析紫外激光器在预设引雷路径长度内的参数变化趋势，所述参数变化趋势至少包括：激励电场强度的下降趋势和发射频率；

S508、根据所述参数变化趋势，匹配固定工作参数至固定引雷路径长度范围。

将紫外激光器的全部工作参数记录下来，通过每个工作参数，能够对应找到紫外激光器所对应的引雷路径长度下的激励电场强度和发射激光的发射频率。以此做出分析和总结，能够获知工作参数随引雷路径长度，工作参数随发射时间的变化趋势，以及，发射频率随引雷路径长度的变化。能够获知，在固定引雷路径长度范围内所对应的固定工作参数。一旦找到这一匹配关系，当检测到危险大气电场强度之后，可以直接按照匹配关系，直接指定工作参数，能够节省大量的运算时间和能源耗费。只有在历史匹配关系中没有记录的条件时，才需要进行上述制定工作参数的过程。

可选地，参见图10，根据所述危险大气电场强度，确定雷云方位的步骤之后，所述防雷方法还包括：

S601、根据所述雷云方位生成报警指令；

S602、发送所述报警指令至报警器，以使所述报警器发出报警信号；

S603、接收移动设备发送的针对所述报警信号反馈的确认指令；

S604、根据所述确认指令，确定紫外激光器的工作参数。

本实施例中，当通过判断检测到的大气电场强度为危险大气电场强度，则可以向报警器发送报警指令，报警器在接收到报警指令后会产生相应的警示信号，例如鸣笛、点亮警示灯等，以通知工作人员。工作人员在接到报警指令以后，可以根据具体的环境条件来确定是否有必要真正进行防雷工作，如果有必要进行防雷工作，则通过移动设备发送确认指令至主控制器，主控制器接收到确认指令后，再执行调整紫外激光器的工作参数的任务。

基于上述防雷方法，参见图1，本申请提供了一种紫外与激光联合作用的古建筑防雷系统，其特征在于，包括：

大气电场强度传感器1，紫外激光器3，与所述大气电场强度传感器1和所述紫外激光器4分别连接的主控制器2；

所述大气电场强度传感器1被配置为，用于获取古建筑所在环境的天气信息，并发送所述天气信息至所述主控制器2；

所述主控制器2被配置为，用于接收各所述大气电场强度传感器1发送的古建筑所在环境的天气信息，所述天气信息至少包括各大气电场强度传感器的位置信息和各传感器对应的大气电场强度；

遍历所述天气信息，判断是否存在大气电场强度大于或等于雷电预警阈值的危险大气电场强度；

如果存在，则根据所述危险大气电场强度，确定雷云方位；

根据所述雷云方位和所述危险大气电场强度，确定紫外激光器的工作参数，所述工作参数至少包括：激励电场强度和聚光镜角度；

根据所述工作参数，生成防雷指令，并发送所述防雷指令至紫外激光器；

所述紫外激光器3被配置为，用于接收所述主控制器2发送的所述防雷指令，并根据所述防雷指令发射激光；

所述防雷系统还包括：聚光镜9和若干设置于古建筑周边的引雷杆塔4所述聚光镜9用于聚焦所述紫外激光器3发射的激光，并反射激光至指定的引雷杆塔4，所述引雷杆塔4用于辅助所述紫外激光器3引导雷电传导至指定位置；

与所述引雷杆塔4相连接的接地极5，所述接地极5用于将雷电传导至地下。

可选地，参见图11，所述防雷系统还包括：报警器6和移动设备7；

所述报警器6分别与所述主控制器2和所述移动设备7相连接；

所述移动设备7分别与所述报警器6和所述主控制器2相连接。

在本申请的部分实施例中，参见图12，所述系统还可以包括设置在主控制器2内部的信号处理装置8，所述信号处理装置8内部设有I/V转换器81，差分放大器82，以及A/D转换器83。

由以上技术可知，本申请提供了一种紫外与激光联合作用的古建筑防雷方法及系统，其中，所述防雷方法包括：接收各大气电场强度传感器发送的古建筑所在环境的天气信息，所述天气信息至少包括各大气电场强度传感器的位置信息和各传感器对应的大气电场强度；遍历所述天气信息，判断是否存在大气电场强度大于或等于雷电预警阈值的危险大气电场强度；如果存在，则根据所述危险大气电场强度，确定雷云方位；根据所述雷云方位和所述危险大气电场强度，确定紫外激光器的工作参数，所述工作参数至少包括：激励电场强度和聚光镜角度；根据所述工作参数，生成防雷指令，并发送所述防雷指令至紫外激光器。使用时，开启各大气电场强度传感器采集古建筑所在环境的天气信息，并将采集所得的天气信息传送至主控制器。主控制器根据接收的天气信息，找寻是否存在危险大气电场强度，如果不存在，则说明当前环境正常，无需进行防雷措施。如果存在，则主控制器需要确定危险大气电场强度，并根据危险大气电场强度定位会出现雷电的雷云方位。主控制器根据定位出的雷云方位，结合危险大气电场强度，计算得到紫外激光器对应的工作参数，进而将工作参数以防雷指令的形式发送至紫外激光器，指导紫外激光器发射激光，令激光经过聚光镜的聚焦和反射作用之后，在雷云与引雷杆塔之间形成电离通路，将雷电绕过古建筑，引导至地下。引雷杆塔、聚光镜以及紫外激光器等设备均安装在古建筑周边，从而避免防雷设施对古建筑的结构和外貌造成破坏。

值得注意的是，具体实现中，本发明还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时可包括本发明提供的用户身份的服务提供方法或用户注册方法的各实施例中的部分或全部步骤。所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(英文：read-only memory，简称：ROM)或随机存储记忆体(英文：random accessmemory，简称：RAM)等。

本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种紫外与激光联合作用的古建筑防雷方法，其特征在于，包括：

接收各大气电场强度传感器发送的古建筑所在环境的天气信息，所述天气信息至少包括各大气电场强度传感器的位置信息和各传感器对应的大气电场强度；

遍历所述天气信息，判断是否存在大气电场强度大于或等于雷电预警阈值的危险大气电场强度；

如果存在，则根据所述危险大气电场强度，确定雷云方位；

根据所述雷云方位和所述危险大气电场强度，确定紫外激光器的工作参数，所述工作参数至少包括：激励电场强度和聚光镜角度；

根据所述工作参数，生成防雷指令，并发送所述防雷指令至紫外激光器。

2.根据权利要求1所述的防雷方法，其特征在于，遍历所述天气信息，判断是否存在大气电场强度大于或等于雷电预警阈值的危险大气电场强度的具体步骤，包括：

确定大气电场强度大于或等于雷电预警阈值的存疑大气电场强度；

确定所述存疑大气电场强度所对应的存疑大气电场强度传感器；

确定与所述存疑大气电场强度传感器的平面距离小于或等于预设相邻距离的至少两个辅助大气电场强度传感器；

遍历各所述辅助大气电场强度传感器发送的辅助天气信息，所述辅助天气信息至少包括：辅助大气电场强度；

确定至少存在一个辅助大气电场强度大于或等于预设波动电场强度的存疑大气电场强度为危险大气电场强度。

3.根据权利要求1所述的防雷方法，其特征在于，根据所述危险大气电场强度，确定雷云方位的具体步骤，包括：

确定所述危险大气电场强度所对应的焦点传感器位置；

在预设检测范围内，按照从高到低的顺序，排列各所述焦点传感器对应的危险大气电场强度，确定至少前三位所述焦点传感器为描绘传感器；

获取各所述描绘传感器的检测覆盖范围；

叠加全部所述检测覆盖范围，确定雷云方位。

4.根据权利要求1所述的防雷方法，其特征在于，根据所述雷云方位和所述危险大气电场强度，确定紫外激光器的工作参数的具体步骤，包括：

获取各引雷杆塔的位置信息；

根据所述雷云方位和所述引雷杆塔的位置信息，确定与雷云距离最短的引雷杆塔为目标引雷杆塔；

根据所述雷云方位和所述目标引雷杆塔的位置信息，确定引雷路径；

根据所述引雷路径，确定紫外激光器的工作参数。

5.根据权利要求4所述的防雷方法，其特征在于，所述防雷方法还包括：

紫外激光器接收到所述防雷指令之后，根据所述工作参数，发射激光；

按照预设单位时间间隔，电子密度感应器获取所述引雷路径内的电子密度，并发送所述电子密度至主控制器；

主控制器判断所述电子密度是否小于预设电子密度阈值，如果小于，则重新发送防雷指令至紫外激光器。

6.根据权利要求5所述的防雷方法，其特征在于，所述防雷方法还包括：

如果所述电子密度小于所述预设电子密度阈值，则获取当前电子密度；

根据所述引雷路径和所述当前电子密度，确定紫外激光器的下一工作参数。

7.根据权利要求6所述的防雷方法，其特征在于，所述防雷方法还包括：

记录紫外激光器的全部工作参数；

根据所述全部工作参数，分析紫外激光器在预设引雷路径长度内的参数变化趋势，所述参数变化趋势至少包括：激励电场强度的下降趋势和发射频率；

根据所述参数变化趋势，匹配固定工作参数至固定引雷路径长度范围。

8.根据权利要求1所述的防雷方法，其特征在于，根据所述危险大气电场强度，确定雷云方位的步骤之后，所述防雷方法还包括：

根据所述雷云方位生成报警指令；

发送所述报警指令至报警器，以使所述报警器发出报警信号；

接收移动设备发送的针对所述报警信号反馈的确认指令；

根据所述确认指令，确定紫外激光器的工作参数。

9.根据权利要求1所述的防雷方法，其特征在于，接收各大气电场强度传感器发送的古建筑所在环境的天气信息的具体步骤包括：

根据所述大气电场强度传感器内置的敏感芯片检测所述古建筑环境的电场强度，输出检测值；

将输出的所述检测值发送至信号处理装置，对所述检测值分别进行I/V转换、差分放大以及A/D转换；

将经过所述信号处理装置处理后的所述检测值作为所述大气电场强度，以及提取所述大气电场强度传感器对应的安装位置，作为所述位置信息。

10.一种紫外与激光联合作用的古建筑防雷系统，其特征在于，包括：

大气电场强度传感器，紫外激光器，与所述大气电场强度传感器和所述紫外激光器分别连接的主控制器；

所述大气电场强度传感器被配置为，用于获取古建筑所在环境的天气信息，并发送所述天气信息至所述主控制器；

所述主控制器被配置为，用于接收各所述大气电场强度传感器发送的古建筑所在环境的天气信息，所述天气信息至少包括各大气电场强度传感器的位置信息和各传感器对应的大气电场强度；

遍历所述天气信息，判断是否存在大气电场强度大于或等于雷电预警阈值的危险大气电场强度；

如果存在，则根据所述危险大气电场强度，确定雷云方位；

根据所述雷云方位和所述危险大气电场强度，确定紫外激光器的工作参数，所述工作参数至少包括：激励电场强度和聚光镜角度；

根据所述工作参数，生成防雷指令，并发送所述防雷指令至紫外激光器；

所述紫外激光器被配置为，用于接收所述主控制器发送的所述防雷指令，并根据所述防雷指令发射激光；

所述防雷系统还包括：聚光镜和若干设置于古建筑周边的引雷杆塔所述聚光镜用于聚焦所述紫外激光器发射的激光，并反射激光至指定的引雷杆塔，所述引雷杆塔用于辅助所述紫外激光器引导雷电传导至指定位置；

与所述引雷杆塔相连接的接地极，所述接地极用于将雷电传导至地下。