CN110174133B - 一种自然雷击放电过程监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自然雷击放电过程监测系统，包括智能终端、服务器、光控窗帘装置、温湿度传感器、第一拍摄装置、雷雨天气分析装置、高速摄像装置、电场测量装置、磁场测量装置、雷声探测装置和光探测装置、第二拍摄装置；雷雨天气分析装置分别与第二拍摄装置、温湿度传感器、高速摄像装置、电场测量装置、磁场测量装置及雷声探测装置连接；服务器分别与智能终端、高速摄像装置、电场测量装置、磁场测量装置、雷声探测装置、光探测装置第二拍摄装置及第一拍摄装置连接，能实现雷电观测过程中全自动可靠地采集雷电观测数据，能有效降低人工操作所带来的弊端，能有效提高工作效率。

Description

一种自然雷击放电过程监测系统

技术领域

本发明涉及自然雷电观测技术领域，尤其涉及一种自然雷击放电过程监测系统。

背景技术

自然雷电放电综合观测是认识雷电放电物理过程的重要手段。加强自然雷电放电物理过程的综合同步观测，有助于提出有效的线路防雷措施，对保障特高压输电工程的安全稳定运行具有重要意义。20世纪以来，各国科学家对雷电放电过程的观测和测量研究逐渐加快，观测和测量手段也不断丰富和提高。雷电电场测量经历了从静电场到暂态电场、从单站测量到多站同步测量、从地面测量到空中测量的过程；在雷电磁场测量方面，从单独的线圈测量发展到以磁场遥测为基础的在全球范围内广泛应用的雷电定位监测系统；在雷电光学观测方面，从最早的人工目测发展到20世纪初期的移动照相摄影方法，再到Boys旋转式相机，直到目前技术十分先进的高时空分辨率CCD摄像仪。随着各种传感器、测量和观测设备以及数据采集处理系统的快速发展，国内外雷电研究人员也正在开展将多种测量手段相结合的综合雷电观测研究。虽然国内外学者已经取得了雷击放电过程的电、磁、光等大量数据，但对自然雷击放电的综合同步观测大都需要人员现场值守操作采集数据，降低了工作效率，为雷电观测数据的采集带来了不便。

发明内容

本发明实施例提供一种自然雷击放电过程监测系统，能实现雷电观测过程中全自动可靠地采集雷电观测数据，能有效降低人工操作所带来的弊端，能有效提高工作效率。

本发明一实施例提供一种自然雷击放电过程监测系统，包括智能终端、服务器、光控窗帘装置、温湿度传感器、第一拍摄装置、雷雨天气分析装置、高速摄像装置、电场测量装置、磁场测量装置、雷声探测装置和光探测装置、第二拍摄装置；

所述雷雨天气分析装置分别与所述第二拍摄装置、所述温湿度传感器、所述高速摄像装置、所述电场测量装置、所述磁场测量装置及所述雷声探测装置连接；

所述服务器分别与所述智能终端、所述高速摄像装置、所述电场测量装置、所述磁场测量装置、所述雷声探测装置、所述光探测装置、所述第二拍摄装置及所述第一拍摄装置连接；

所述第二拍摄装置，用于获取户外天气状况的光学图像；

所述温湿度传感器，用于获取户外温度和户外湿度；

所述雷雨天气分析装置，用于根据所述户外天气状况的光学图像、所述户外温度和所述户外湿度分析雷雨天气状况，生成控制指令，以控制启动或关闭所述高速摄像装置、所述电场测量装置、所述磁场测量装置、所述雷声探测装置；

所述光探测装置，用于采集户外的光强信号，当所述光强信号达到预设的光强阈值时，生成TTL电平信号并发送至所述服务器，进而响应于所述服务器发送的触发信号，同步采集所述光强信号；

所述光控窗帘装置，用于根据采集到的光照强度数据执行升起或降落的操作；

所述第一拍摄装置，用于拍摄所述光控窗帘装置、所述服务器、所述高速摄像装置、所述电场测量装置、所述磁场测量装置、所述雷声探测装置的光学图像，生成运行图像数据并发送至所述服务器；

所述服务器，用于根据所述TTL电平信号，生成触发信号，并发送至所述高速摄像装置、所述电场测量装置、所述磁场测量装置、所述雷声探测装置及所述光探测装置，以启动同步记录，进而接收并存储雷电观测数据；其中，所述雷电观测数据包括ETC时钟Record信号、光学信号、快电场信号、慢电场信号、磁场信号、雷声信号和光强信号；

所述智能终端，用于实时监测户外情况、各设备运行状态及雷电观测数据；

所述高速摄像装置，用于响应于所述触发信号，根据所述ETC时钟Record信号，同步高速采集所述光学信号；

所述电场测量装置，用于响应于所述触发信号，同步采集所述快电场信号和所述慢电场信号；

所述磁场测量装置，用于响应于所述触发信号，同步采集所述磁场信号；

所述雷声探测装置，用于响应于所述触发信号，同步采集所述雷声信号。

作为上述方案的改进，所述光控窗帘装置包括窗帘、光感器、第一处理器；

安装在所述窗帘上的所述光感器，用于采集光照强度数据；

所述第一处理器，与所述光感器、所述窗帘连接，用于接收所述光照强度数据，进而判断所述光照强度数据中的光照强度值是否达到预设的光照强度阈值；若所述光照强度值达到所述光照强度阈值，控制所述窗帘升起，以使所述窗帘处于打开状态；若所述光照强度值未达到所述光照强度阈值，控制所述窗帘降落，以使所述窗帘处于关闭状态。

作为上述方案的改进，所述雷雨天气分析装置包括天气预报模块、数据接收模块和第二处理器；

所述天气预报模块，用于根据爬虫系统获取当地的天气预报数据；

与所述天气预报模块连接的所述数据接收模块，用于接收来自所述天气预报模块的所述天气预报数据、来自所述第二拍摄装置、所述温湿度传感器的所述户外天气状况的光学图像、所述户外温度和所述户外湿度；

与所述数据接收模块连接的所述第二处理器，用响应于所述数据接收模块的接收操作，根据接收到的所述天气预报数据、所述户外天气状况的光学图像、所述户外温度和所述户外湿度分析雷雨天气状况，生成控制指令，并发送至所述高速摄像装置、所述电场测量装置、所述磁场测量装置、所述雷声探测装置。

作为上述方案的改进，所述光探测装置包括光强采集模块和第三处理器；

所述光强采集模块，用于采集户外的光强信号；

与所述光强采集模块连接的所述第三处理器，用于判断所述光强信号是否达到预设的光强阈值；若所述光强信号达到所述光强阈值时，生成TTL电平信号，并发送至所述服务器，进而响应于所述服务器发送的触发信号，通过所述光强采集模块同步采集所述光强信号，并实时发送至所述服务器；

若所述光强信号未达到所述光强阈值时，不执行任何操作。

作为上述方案的改进，所述服务器包括触发信号管理模块、高速数据采集模块、高速数据存储模块和第一通信模块；

所述触发信号管理模块，用于根据所述光探测装置发送的TTL电平信号，生成触发信号，并发送至所述高速摄像装置、所述电场测量装置、所述磁场测量装置、所述雷声探测装置及所述光探测装置；

所述高速数据采集模块，用于接收来自所述高速摄像装置的ETC时钟Record信号和光学信号、所述电场测量装置的快电场信号和慢电场信号、所述磁场测量装置的磁场信号、所述雷声探测装置的雷声信号和所述光探测装置的光强信号，实时接收所述第一拍摄装置的所述运行图像数据和所述第二拍摄装置发送的户外天气状况的光学图像；

与所述高速数据采集模块连接的所述高速数据存储模块，用于存储所述ETC时钟Record信号、所述光学信号、所述快电场信号、所述慢电场信号、所述磁场信号、所述雷声信号和所述光强信号；

所述第一通信模块，用于与所述智能终端通信，发送所述运行图像数据、所述户外天气状况的光学图像和所述雷电观测数据至所述智能终端。

作为上述方案的改进，所述智能终端包括第二通信模块、实时数据接收模块和控制模块；

所述第二通信模块，用于与所述服务器通信；

所述实时数据接收模块，用于实时接收所述第一拍摄装置的所述运行图像数据，以监测各设备的运行状态，且实时接收所述第二拍摄装置发送的户外天气状况的光学图像，以监测户外天气情况；接收所述服务器发送的雷电观测数据，以监测雷电过程；

所述控制模块，用于通过所述服务器设置所述高速摄像装置、所述电场测量装置、所述磁场测量装置、所述雷声探测装置和所述光探测装置的运行参数。

作为上述方案的改进，所述高速摄像装置表面设有温度传感器、第四处理器和智能开关装置；

所述温度传感器，用于感应所述高速摄像装置表面的温度，并生成温度信号发送至所述第四处理器；

所述第四处理器，与所述温度传感器、所述智能开关装置连接，用于接收来自所述温度传感器的温度信号；

判断所述温度信号中的温度值是否达到预设的温度阈值；若所述温度值达到所述温度阈值，生成断开信号并传输至所述智能开关装置，以使所述智能开关装置断电，进而控制所述高速摄像装置关机；若所述温度值未达到所述温度阈值，不执行任何操作。

作为上述方案的改进，所述高速摄像装置，用于响应于所述雷雨天气分析装置发送的控制指令，进入启动状态，进而响应于所述服务器发送的触发信号，根据生成的所述ETC时钟Record信号，同步高速采集所述光学信号，并发送至所述服务器；

所述电场测量装置，用于响应于所述控制指令，进入启动状态，进而响应于所述触发信号，同步采集所述快电场信号和所述慢电场信号，并发送至所述服务器；

所述磁场测量装置，用于响应于所述控制指令，进入启动状态，进而响应于所述触发信号，同步采集所述磁场信号，并发送至所述服务器；

所述雷声探测装置，用于响应于所述控制指令，进入启动状态，进而响应于所述触发信号，同步采集所述雷声信号，并发送至所述服务器。

作为上述方案的改进，所述服务器通过温控开关与电源连接。

作为上述方案的改进，所述电场测量装置包括快电场测量装置和慢电场测量装置；

所述快电场测量装置，用于采集所述快电场信号；

所述慢电场测量装置，用于采集所述慢电场信号。

与现有技术相比，本发明实施例公开的一种自然雷击放电过程监测系统，通过所述自然雷击放电过程监测系统包括智能终端、服务器、光控窗帘装置、温湿度传感器、第一拍摄装置、雷雨天气分析装置、高速摄像装置、电场测量装置、磁场测量装置、雷声探测装置和光探测装置、第二拍摄装置，采用所述第二拍摄装置实时获取户外天气状况的光学图像，温湿度传感器实时获取户外温度和户外湿度，进而雷雨天气分析装置根据所述户外天气状况的光学图像、所述户外温度和所述户外湿度分析雷雨天气状况，生成控制指令，以控制启动所述高速摄像装置、所述电场测量装置、所述磁场测量装置、所述雷声探测装置；另外，光控窗帘装置根据采集到的光照强度数据执行升起或降落的操作，进而第一拍摄装置实时拍摄所述光控窗帘装置、所述服务器、所述高速摄像装置、所述电场测量装置、所述磁场测量装置、所述雷声探测装置的光学图像，生成运行图像数据并发送至服务器，同时光探测装置对采集到的光强信号进行分析，生成TTL电平信号并发送至服务器，从而所述服务器根据所述TTL电平信号生成触发信号，并发送至所述高速摄像装置、所述电场测量装置、所述磁场测量装置、所述雷声探测装置及所述光探测装置，以使各监测设备同步采集ETC时钟Record信号、光学信号、快电场信号、慢电场信号、磁场信号、雷声信号和光强信号，进而服务器采集并存储各雷电观测数据并传输至智能终端，以使所述智能终端实时监测户外情况、各设备运行状态及雷电观测数据，能实现雷电观测过程中全自动且可靠地采集雷电观测数据，能有效降低人工操作所带来的弊端，能有效提高观测系统的自动化程度和可靠性；本发明能实现雷电发生过程中声、光、电、磁信号的同步高精度测量，能有效提高工作效率，节省工作时间。

附图说明

图1是本发明一实施例提供的一种自然雷击放电过程监测系统的结构示意图；

图2是本发明一实施例提供的光控窗帘装置的结构示意图；

图3是本发明一实施例提供的雷雨天气分析装置的结构示意图；

图4是本发明一实施例提供的光探测装置的结构示意图；

图5是本发明一实施例提供的服务器的结构示意图；

图6是本发明一实施例提供的智能终端的结构示意图；

图7是本发明一实施例提供的高速摄像装置的表面装置的结构示意图。

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作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。

参见图1，是本发明一实施例提供的一种自然雷击放电过程监测系统的结构示意图，包括智能终端9、服务器8、光控窗帘装置12、温湿度传感器2、第一拍摄装置11、雷雨天气分析装置3、高速摄像装置4、电场测量装置5、磁场测量装置6、雷声探测装置7和光探测装置10、第二拍摄装置1；

所述雷雨天气分析装置3分别与所述第二拍摄装置1、所述温湿度传感器2、所述高速摄像装置4、所述电场测量装置5、所述磁场测量装置6及所述雷声探测装置7连接；

所述服务器8分别与所述智能终端9、所述高速摄像装置7、所述电场测量装置5、所述磁场测量装置6、所述雷声探测装置7、所述光探测装置10、所述第二拍摄装置1及所述第一拍摄装置11连接；

所述第二拍摄装置1，用于获取户外天气状况的光学图像；

所述温湿度传感器2，用于获取户外温度和户外湿度；

所述雷雨天气分析装置3，用于根据所述户外天气状况的光学图像、所述户外温度和所述户外湿度分析雷雨天气状况，生成控制指令，以控制启动或关闭所述高速摄像装置4、所述电场测量装置5、所述磁场测量装置6、所述雷声探测装置7；

所述光探测装置10，用于采集户外的光强信号，当所述光强信号达到预设的光强阈值时，生成TTL电平信号并发送至所述服务器8，进而响应于所述服务器发送的触发信号，同步采集所述光强信号；

所述光控窗帘装置12，用于根据采集到的光照强度数据执行升起或降落的操作；

所述第一拍摄装置11，用于拍摄所述光控窗帘装置12、所述服务器8、所述高速摄像装置4、所述电场测量装置5、所述磁场测量装置6、所述雷声探测装置7的光学图像，生成运行图像数据并发送至所述服务器8；

所述服务器8，用于根据所述TTL电平信号，生成触发信号，并发送至所述高速摄像装置4、所述电场测量装置5、所述磁场测量装置6、所述雷声探测装置7及所述光探测装置10，以启动同步记录，进而接收并存储雷电观测数据；其中，所述雷电观测数据包括ETC时钟Record信号、光学信号、快电场信号、慢电场信号、磁场信号、雷声信号和光强信号；

所述智能终端9，用于实时监测户外情况、各设备运行状态及雷电观测数据；

所述高速摄像装置4，用于响应于所述触发信号，根据所述ETC时钟Record信号，同步高速采集所述光学信号；

所述电场测量装置5，用于响应于所述触发信号，同步采集所述快电场信号和所述慢电场信号；

所述磁场测量装置6，用于响应于所述触发信号，同步采集所述磁场信号；

所述雷声探测装置7，用于响应于所述触发信号，同步采集所述雷声信号。

具体地，所述智能终端9可以是手机或者远端电脑等控制设备终端。所述高速摄像装置4可以是高速摄像机FASTCAM SA-X2，用于采集ETC时钟Record信号和光学信号，所述ETC时钟Record信号即曝光时钟信号和拍摄起始记录信号，所述高速摄像装置4根据所述ETC时钟Record信号，同步高速采集光学信号；且所述高速摄像装置4放置于近窗口处，且由于价格昂贵，根据雷电天气实时调整或控制高速摄像装置，能有效降低所述高速摄像装置4的损耗，进而延长高速摄像装置4的工作寿命。所述电场测量装置5可以包括快电场变化仪、慢电场变化仪，用于采集快电场信号和慢电场信号。所述磁场测量装置6可以是磁场测量仪，用于采集磁场信号。所述雷声探测装置7可以是阵列式雷声探测装置，用于采集雷声信号。所述光探测装置10可以是闪电光探测仪，采集户外的光强信号，当所述光强信号达到预设的光强阈值时，生成TTL电平信号并发送至所述服务器8。所述第一拍摄装置11、所述第二拍摄装置1为普通光学拍摄装置，如摄像机等，其中，所述第二拍摄装置1用于拍摄户外天气状况光学图像，所述第一拍摄装置11用于拍摄所述光控窗帘装置12、所述服务器8、所述高速摄像装置4、所述电场测量装置5、所述磁场测量装置6、所述雷声探测装置7的光学图像，以监测各设备的运行状态，以及窗帘升降情况。所述雷雨天气分析装置可以是具有判断分析功能的处理器或功能芯片，用于分析雷雨天气状况，生成控制指令，以控制启动或关闭各监测装置。

本发明实施例公开的自然雷击放电过程监测系统，通过所述自然雷击放电过程监测系统包括智能终端9、服务器8、光控窗帘装置12、温湿度传感器2、第一拍摄装置11、雷雨天气分析装置3、高速摄像装置4、电场测量装置5、磁场测量装置6、雷声探测装置7和光探测装置10、第二拍摄装置1，采用所述第二拍摄装置1实时获取户外天气状况的光学图像，温湿度传感器2实时获取户外温度和户外湿度，进而雷雨天气分析装置3根据所述户外天气状况的光学图像、所述户外温度和所述户外湿度分析雷雨天气状况，生成控制指令，以控制启动所述高速摄像装置4、所述电场测量装置5、所述磁场测量装置6、所述雷声探测装置7；另外，光控窗帘装置12根据采集到的光照强度数据执行升起或降落的操作，进而第一拍摄装置11实时拍摄所述光控窗帘装置12、所述服务器8、所述高速摄像装置4、所述电场测量装置5、所述磁场测量装置6、所述雷声探测装置7的光学图像，生成运行图像数据并发送至服务器8，同时光探测装置10对采集到的光强信号进行分析，生成TTL电平信号并发送至服务器8，从而所述服务器8根据所述运行图像数据和所述TTL电平信号生成触发信号，并发送至所述高速摄像装置4、所述电场测量装置5、所述磁场测量装置6、所述雷声探测装置7及所述光探测装置10，以使各监测设备同步采集ETC时钟Record信号、光学信号、快电场信号、慢电场信号、磁场信号、雷声信号和光强信号，进而服务器8采集并存储各雷电观测数据并传输至智能终端9，以使所述智能终端9实时监测户外情况、各设备运行状态及雷电观测数据，从而实现雷电观测过程中自动可靠地采集雷电观测数据，以降低人工操作所带来的弊端，能有效提高观测系统的自动化程度和可靠性；同时，能实现雷电发生过程中声、光、电、磁信号的同步高精度测量，能有效提高工作效率，节省工作时间。

在一优选实施例中，在上述实施例的基础上，参见图2，是本发明一实施例提供的光控窗帘装置的结构示意图，为了实现所述光控窗帘装置12根据光照强度数据调整该装置的开闭状态等功能，所述光控窗帘装置12包括窗帘121、光感器122、第一处理器123；

安装在所述窗帘121上的所述光感器122，用于采集光照强度数据；

所述第一处理器123，与所述光感器122、所述窗帘121连接，用于接收所述光照强度数据，进而判断所述光照强度数据中的光照强度值是否达到预设的光照强度阈值；若所述光照强度值达到所述光照强度阈值，控制所述窗帘121升起，以使所述窗帘121处于打开状态；若所述光照强度值未达到所述光照强度阈值，控制所述窗帘121降落，以使所述窗帘121处于关闭状态。

具体地，所述光控窗帘装置12可以是智能窗帘或智能挡板等具有光线感应功能和升降控制功能的光控智能设备，其中，对光线的感应功能可以是对可见光的感应功能。所述光照数据可以所述光控窗帘装置12上的光感器采集到的可见光的光照参数，如采集可见光的光照度以得到光照度值等光照参数。进一步的，光感器122安装在所述光控窗帘装置12面向户外的一侧，用于采集光照强度数据。所述第一处理器123根据采集到的光照数据，实现控制窗帘121升降。在实际操作中，当阴雨天或夜晚，光照强度较低，控制窗帘121自动升起；当白天光照强度较大，没有雷电现象发生的可能，控制窗帘121自动降落，防止光强过大损害相机的镜头。

在一优选实施例中，参见图3，是本发明一实施例提供的雷雨天气分析装置的结构示意图，为了实现雷雨天气分析装置3分析雷雨天气状况、生成控制指令、控制启动或关闭各监测装置等功能，所述雷雨天气分析装置包括天气预报模块31、数据接收模块32和第二处理器33；

所述天气预报模块31，用于根据爬虫系统获取当地的天气预报数据；

与所述天气预报模块31连接的所述数据接收模块32，用于接收来自所述天气预报模块31的所述天气预报数据、来自所述第二拍摄装置1、所述温湿度传感器2的所述户外天气状况的光学图像、所述户外温度和所述户外湿度；

与所述数据接收模块32连接的所述第二处理器33，用响应于所述数据接收模块32的接收操作，根据接收到的所述天气预报数据、所述户外天气状况的光学图像、所述户外温度和所述户外湿度分析雷雨天气状况，生成控制指令，并发送至所述高速摄像装置4、所述电场测量装置5、所述磁场测量装置6、所述雷声探测装置7。

其中，所述雷雨天气分析装置3的第二处理器33根据天气预报数据初步判断当前是否发生雷雨天气。再是，判断所述温湿度传感器2的户外温度是否达到预设的户外温度阈值；若判断到所述户外温度达到所述户外温度阈值，则认为当前可能发生雷雨天气；若判断到所述户外温度未达到所述户外温度阈值，则认为当前可能未发生雷雨天气。同时，判断所述温湿度传感器2的户外湿度是否达到预设的户外湿度阈值；若判断到所述户外湿度达到所述户外湿度阈值，则认为当前可能发生雷雨天气；若判断到所述户外湿度未达到所述户外湿度阈值，则认为当前可能未发生雷雨天气。因此，第二处理器33结合天气预报数据、所述户外天气状况的光学图像、所述户外温度和所述户外湿度分析判断当前是否发生雷雨天气，进而判断到当前发生雷雨天气，则生成启动控制指令，并发送至所述高速摄像装置4、所述电场测量装置5、所述磁场测量装置6、所述雷声探测装置7，以启动各监测设备；判断到当前未发生雷雨天气，则生成关闭控制指令，并发送至所述高速摄像装置4、所述电场测量装置5、所述磁场测量装置6、所述雷声探测装置7，以关闭各监测设备。

在一优选实施例中，参见图4，是本发明一实施例提供的光探测装置的结构示意图，为了实现光探测装置10采集光强信号和分析判断等功能，所述光探测装置包括光强采集模块101和第三处理器102；

所述光强采集模块101，用于采集户外的光强信号；

与所述光强采集模块101连接的所述第三处理器102，用于判断所述光强信号是否达到预设的光强阈值；若所述光强信号达到所述光强阈值时，生成TTL电平信号，并发送至所述服务器8，进而响应于所述服务器8发送的触发信号，通过所述光强采集模块101同步采集所述光强信号，并实时发送至所述服务器8；

若所述光强信号未达到所述光强阈值时，不执行任何操作。

需要说明的是，所述光强采集模块101也可以是光触发传感器等具有光线感应功能的设备。其中，对光线的感应功能可以是对可见光的感应功能。所述光强数据可以光探测装置10采集到的可见光的光强数据，如采集可见光的光强度以得到光强值等光强数据。进一步的，第三处理器102根据采集到的光强信号，判断是否发生雷电。其中，若所述光探测装置102采集到的实时光强信号若所述光强信号达到所述光强阈值时，则认为光强过大，判断到当前可能发生雷电，所述光探测装置10生成TTL电平信号发送到服务器8；若所述光强信号未达到所述光强阈值时，则判断到当前未发生雷电，不执行任何操作。

进一步的，参见图5，是本发明一实施例提供的服务器的结构示意图，为了实现服务器8生成触发信号、采集、存储和通信等功能，所述服务器包括触发信号管理模块81、高速数据采集模块82、高速数据存储模块83和第一通信模块84；

所述触发信号管理模块81，用于根据所述光探测装置10发送的TTL电平信号，生成触发信号，并发送至所述高速摄像装置4、所述电场测量装置5、所述磁场测量装置6、所述雷声探测装置7及所述光探测装置10；

所述高速数据采集模块82，用于接收来自所述高速摄像装置4的ETC时钟Record信号和光学信号、所述电场测量装置5的快电场信号和慢电场信号、所述磁场测量装置6的磁场信号、所述雷声探测装置7的雷声信号和所述光探测装置10的光强信号，实时接收所述第一拍摄装置11的所述运行图像数据和所述第二拍摄装置1发送的户外天气状况的光学图像；

与所述高速数据采集模块82连接的所述高速数据存储模块83，用于存储所述ETC时钟Record信号、所述光学信号、所述快电场信号、所述慢电场信号、所述磁场信号、所述雷声信号和所述光强信号；

所述第一通信模块84，用于与所述智能终端9通信连接，以发送所述运行图像数据和所述户外天气状况的光学图像至所述智能终端9。

其中，为了实现服务器8生成触发信号等功能，本实施例中所述服务器8包括触发信号管理模块81，触发信号管理模块81实时接收光探测装置10发送的TTL电平信号，生成触发信号，该触发信号用于同步触发所述高速摄像装置4、所述电场测量装置5、所述磁场测量装置6、所述雷声探测装置7及所述光探测装置10的信号采集功能。所述第一通信模块84可以是无线通信，用于与各监测设备通信，以采集雷电观测数据，与智能终端9通信，实时传输设备工作情况和雷电观测数据，并实现由远程智能终端9控制各监测设备。

在一优选的实施例中，参见图6，是本发明一实施例提供的智能终端的结构示意图，为了实现智能终端9通信、接收数据和控制等功能，所述智能终端9包括第二通信模块91、实时数据接收模块92和控制模块93；

所述第二通信模块91，用于与所述服务器通信；

所述实时数据接收模块92，用于实时接收所述第一拍摄装置11的所述运行图像数据，以监测各设备的运行状态，且实时接收所述第二拍摄装置1发送的户外天气状况的光学图像，以监测户外天气情况；接收所述服务器8发送的雷电观测数据，以监测雷电过程；

所述控制模块93，用于通过所述服务器8设置所述高速摄像装置4、所述电场测量装置5、所述磁场测量装置6、所述雷声探测装置7和所述光探测装置10的运行参数。

具体的，所述智能终端9采用远程控制软件实现与所述观测系统的服务器8通信连接，如Teamviewer。实现实时监测户外情况、各设备运行状态及雷电观测数据。通过无线通信的控制手段与硬件装置的结构连接，实现雷电观测系统自动采集雷电观测数据，降低人工操作所带来的弊端，能有效提高观测系统的自动化程度和可靠性，保证所述雷电观测数据的客观性和真实性。

在一优选的实施例中，参见图7，是本发明一实施例提供的高速摄像装置的表面装置的结构示意图，所述高速摄像装置4表面设有温度传感器41、第四处理器43和智能开关装置42；

所述温度传感器41，用于感应所述高速摄像装置4表面的温度，并生成温度信号发送至所述第四处理器43；

所述第四处理器43，与所述温度传感器41、所述智能开关装置42连接，用于接收来自所述温度传感器41的温度信号；

判断所述温度信号中的温度值是否达到预设的温度阈值；若所述温度值达到所述温度阈值，生成断开信号并传输至所述智能开关装置42，以使所述智能开关装置42断电，进而控制所述高速摄像装置4关机；若所述温度值未达到所述温度阈值，不执行任何操作。

具体的，高速摄像装置4表面安装有温度传感器41，将其连接到智能开关装置42。温度传感器41将采集到的温度数据发送至第四处理器43，所述第四处理器43生成相应的信号控制所述智能开关装置42。其中，所述温度数据中的温度值达到预设的温度阈值的情况下，认为所述高速摄像装置4温度过高，则生成断开信号并发送至所述智能开关装置42的智能插座，以使所述智能插座断电，进而所述高速摄像装置4停止工作，从而实现对高速摄像装置4的过热保护，能有效提高设备的工作寿命并减少损耗。

在一优选的实施例中，所述高速摄像装置4，用于响应于所述雷雨天气分析装置3发送的控制指令，进入启动状态，进而响应于所述服务器8发送的触发信号，根据生成的所述ETC时钟Record信号，同步高速采集所述光学信号，并发送至所述服务器8；

所述电场测量装置5，用于响应于所述控制指令，进入启动状态，进而响应于所述触发信号，同步采集所述快电场信号和所述慢电场信号，并发送至所述服务器8；

所述磁场测量装置6，用于响应于所述控制指令，进入启动状态，进而响应于所述触发信号，同步采集所述磁场信号，并发送至所述服务器8；

所述雷声探测装置7，用于响应于所述控制指令，进入启动状态，进而响应于所述触发信号，同步采集所述雷声信号，并发送至所述服务器8。

进一步的，所述电场测量装置5包括快电场测量装置和慢电场测量装置；

所述快电场测量装置，用于采集所述快电场信号；

所述慢电场测量装置，用于采集所述慢电场信号。

其中，所述高速摄像装置4、所述电场测量装置5、所述磁场测量装置6、所述雷声探测装置7和所述光探测装置10同步采集所述ETC时钟Record信号、所述快电场信号、所述慢电场信号、所述磁场信号、所述雷声信号和所述光强信号，发送至所述服务器8的高速数据采集模块82，并存储在高速数据存储模块83中。

在一优选的实施例中，所述服务器8通过温控开关与电源连接。

其中，所述服务器8采用温控开关接入电源，当所述温控开关检测到温度高于预设的保护温度阈值时，所述温控开关自动断电，停止对所述服务器8供电，从而实现保护服务器8，及保护雷电观测系统。

需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述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来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种自然雷击放电过程监测系统，其特征在于，包括智能终端、服务器、光控窗帘装置、温湿度传感器、第一拍摄装置、雷雨天气分析装置、高速摄像装置、电场测量装置、磁场测量装置、雷声探测装置和光探测装置、第二拍摄装置；

所述雷雨天气分析装置分别与所述第二拍摄装置、所述温湿度传感器、所述高速摄像装置、所述电场测量装置、所述磁场测量装置及所述雷声探测装置连接；

所述服务器分别与所述智能终端、所述高速摄像装置、所述电场测量装置、所述磁场测量装置、所述雷声探测装置、所述光探测装置、所述第二拍摄装置及所述第一拍摄装置连接；

所述第二拍摄装置，用于获取户外天气状况的光学图像；

所述温湿度传感器，用于获取户外温度和户外湿度；

所述雷雨天气分析装置，用于根据所述户外天气状况的光学图像、所述户外温度和所述户外湿度分析雷雨天气状况，生成控制指令，以控制启动或关闭所述高速摄像装置、所述电场测量装置、所述磁场测量装置、所述雷声探测装置；

所述光探测装置，用于采集户外的光强信号，当所述光强信号达到预设的光强阈值时，生成TTL电平信号并发送至所述服务器，进而响应于所述服务器发送的触发信号，同步采集所述光强信号；

所述光控窗帘装置，用于根据采集到的光照强度数据执行升起或降落的操作；

所述第一拍摄装置，用于拍摄所述光控窗帘装置、所述服务器、所述高速摄像装置、所述电场测量装置、所述磁场测量装置、所述雷声探测装置的光学图像，生成运行图像数据并发送至所述服务器；

所述服务器，用于根据所述TTL电平信号，生成触发信号，并发送至所述高速摄像装置、所述电场测量装置、所述磁场测量装置、所述雷声探测装置及所述光探测装置，以启动同步记录，进而接收并存储雷电观测数据；其中，所述雷电观测数据包括ETC时钟Record信号、光学信号、快电场信号、慢电场信号、磁场信号、雷声信号和光强信号；

所述智能终端，用于实时监测户外情况、各设备运行状态及雷电观测数据；

所述高速摄像装置，用于响应于所述触发信号，根据所述ETC时钟Record信号，同步高速采集所述光学信号；

所述电场测量装置，用于响应于所述触发信号，同步采集所述快电场信号和所述慢电场信号；

所述磁场测量装置，用于响应于所述触发信号，同步采集所述磁场信号；

所述雷声探测装置，用于响应于所述触发信号，同步采集所述雷声信号。

2.如权利要求1所述的自然雷击放电过程监测系统，其特征在于，所述光控窗帘装置包括窗帘、光感器、第一处理器；

安装在所述窗帘上的所述光感器，用于采集光照强度数据；

所述第一处理器，与所述光感器、所述窗帘连接，用于接收所述光照强度数据，进而判断所述光照强度数据中的光照强度值是否达到预设的光照强度阈值；若所述光照强度值达到所述光照强度阈值，控制所述窗帘升起，以使所述窗帘处于打开状态；若所述光照强度值未达到所述光照强度阈值，控制所述窗帘降落，以使所述窗帘处于关闭状态。

3.如权利要求1所述的自然雷击放电过程监测系统，其特征在于，所述雷雨天气分析装置包括天气预报模块、数据接收模块和第二处理器；

所述天气预报模块，用于根据爬虫系统获取当地的天气预报数据；

与所述天气预报模块连接的所述数据接收模块，用于接收来自所述天气预报模块的所述天气预报数据、来自所述第二拍摄装置、所述温湿度传感器的所述户外天气状况的光学图像、所述户外温度和所述户外湿度；

与所述数据接收模块连接的所述第二处理器，用响应于所述数据接收模块的接收操作，根据接收到的所述天气预报数据、所述户外天气状况的光学图像、所述户外温度和所述户外湿度分析雷雨天气状况，生成控制指令，并发送至所述高速摄像装置、所述电场测量装置、所述磁场测量装置、所述雷声探测装置。

4.如权利要求1所述的自然雷击放电过程监测系统，其特征在于，所述光探测装置包括光强采集模块和第三处理器；

所述光强采集模块，用于采集户外的光强信号；

与所述光强采集模块连接的所述第三处理器，用于判断所述光强信号是否达到预设的光强阈值；若所述光强信号达到所述光强阈值时，生成TTL电平信号，并发送至所述服务器，进而响应于所述服务器发送的触发信号，通过所述光强采集模块同步采集所述光强信号，并实时发送至所述服务器；

若所述光强信号未达到所述光强阈值时，不执行任何操作。

5.如权利要求1所述的自然雷击放电过程监测系统，其特征在于，所述服务器包括触发信号管理模块、高速数据采集模块、高速数据存储模块和第一通信模块；

所述触发信号管理模块，用于根据所述光探测装置发送的TTL电平信号，生成触发信号，并发送至所述高速摄像装置、所述电场测量装置、所述磁场测量装置、所述雷声探测装置及所述光探测装置；

所述高速数据采集模块，用于接收来自所述高速摄像装置的ETC时钟Record信号和光学信号、所述电场测量装置的快电场信号和慢电场信号、所述磁场测量装置的磁场信号、所述雷声探测装置的雷声信号和所述光探测装置的光强信号，实时接收所述第一拍摄装置的所述运行图像数据和所述第二拍摄装置发送的户外天气状况的光学图像；

与所述高速数据采集模块连接的所述高速数据存储模块，用于存储所述ETC时钟Record信号、所述光学信号、所述快电场信号、所述慢电场信号、所述磁场信号、所述雷声信号和所述光强信号；

所述第一通信模块，用于与所述智能终端通信，发送所述运行图像数据、所述户外天气状况的光学图像和所述雷电观测数据至所述智能终端。

6.如权利要求1所述的自然雷击放电过程监测系统，其特征在于，所述智能终端包括第二通信模块、实时数据接收模块和控制模块；

所述第二通信模块，用于与所述服务器通信；

所述实时数据接收模块，用于实时接收所述第一拍摄装置的所述运行图像数据，以监测各设备的运行状态，且实时接收所述第二拍摄装置发送的户外天气状况的光学图像，以监测户外天气情况；接收所述服务器发送的雷电观测数据，以监测雷电过程；

所述控制模块，用于通过所述服务器设置所述高速摄像装置、所述电场测量装置、所述磁场测量装置、所述雷声探测装置和所述光探测装置的运行参数。

7.如权利要求1所述的自然雷击放电过程监测系统，其特征在于，所述高速摄像装置表面设有温度传感器、第四处理器和智能开关装置；

所述温度传感器，用于感应所述高速摄像装置表面的温度，并生成温度信号发送至所述第四处理器；

所述第四处理器，与所述温度传感器、所述智能开关装置连接，用于接收来自所述温度传感器的温度信号；

判断所述温度信号中的温度值是否达到预设的温度阈值；若所述温度值达到所述温度阈值，生成断开信号并传输至所述智能开关装置，以使所述智能开关装置断电，进而控制所述高速摄像装置关机；若所述温度值未达到所述温度阈值，不执行任何操作。

8.如权利要求1所述的自然雷击放电过程监测系统，其特征在于，所述高速摄像装置，用于响应于所述雷雨天气分析装置发送的控制指令，进入启动状态，进而响应于所述服务器发送的触发信号，根据生成的所述ETC时钟Record信号，同步高速采集所述光学信号，并发送至所述服务器；

所述电场测量装置，用于响应于所述控制指令，进入启动状态，进而响应于所述触发信号，同步采集所述快电场信号和所述慢电场信号，并发送至所述服务器；

所述磁场测量装置，用于响应于所述控制指令，进入启动状态，进而响应于所述触发信号，同步采集所述磁场信号，并发送至所述服务器；

所述雷声探测装置，用于响应于所述控制指令，进入启动状态，进而响应于所述触发信号，同步采集所述雷声信号，并发送至所述服务器。

9.如权利要求1所述的自然雷击放电过程监测系统，其特征在于，所述服务器通过温控开关与电源连接。

10.如权利要求8所述的自然雷击放电过程监测系统，其特征在于，所述电场测量装置包括快电场测量装置和慢电场测量装置；

所述快电场测量装置，用于采集所述快电场信号；

所述慢电场测量装置，用于采集所述慢电场信号。

Images