CN114852355A - 全智能多旋翼升降式主动雷电预警防护接闪系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及雷电防护设备领域，具体涉及一种全智能多旋翼升降式主动雷电预警防护接闪系统。本发明的接闪系统包括多旋翼空中自动稳定系统、大气电场监测系统、中央控制系统、飞行器供电储能系统和飞行器起降回收控制机构；多旋翼空中自动稳定系统包括多旋翼飞行器，以及安装于多旋翼飞行器上的自放电接闪针头。该防护接闪系统通过多旋翼飞行器升空至设定的接闪高度并牵拉柔性导电引下线,使自放电接闪针头与云层的雷云接闪，通过柔性导电引下线把雷电流导入接地装置，泄放到大地。本发明减少和消除雷雨云团对地面建筑物、人员、设备、设施等的放电，减少直击雷的雷击灾害，达到主动防雷的效果。

Description

全智能多旋翼升降式主动雷电预警防护接闪系统

技术领域

本发明涉及雷电防护设备领域，具体涉及一种全智能多旋翼升降式主动雷电预警防护接闪系统。

背景技术

雷电是大自然的主要灾害之一，雷击灾害给工农业生产，国防建设带来惨重的灾难，造成巨大损失，由于我们要保护的建构筑物，大型设备，人员密集场所的特殊性，建构筑物面积过大，高度过高，传统架设固定避雷塔投资过大，传统避雷针高度有限，保护范围小，落雷不准确，侧击和绕击多，不能有效保护，还因条件限制不适宜架设固定式防雷装置的情况(如风力发电机组等)。

如何在雷雨云形成时，减少和消除雷雨云团对地面特殊建筑物、人员、设备和设施等的放电，来减少直击雷的雷击灾害，是目前需要解决的问题，因此，本发明提供了全智能多旋翼升降式主动雷电预警防护接闪系统。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种性能安全可靠的激光电离智能雷电人工干预装置，解决了上述提出的问题。

本发明的技术方案是这样发明的：一种全智能多旋翼升降式主动雷电预警防护接闪系统，其特征在于，包括多旋翼空中自动稳定系统、大气电场监测系统、中央控制系统、飞行器供电储能系统和飞行器起降回收控制机构；所述多旋翼空中自动稳定系统包括多旋翼飞行器，以及安装于多旋翼飞行器上的自放电接闪针头和视频监测器、连接所述自放电接闪针头的柔性导电引下线、连接所述导电引下线的接地装置；所述全智能多旋翼升降式主动雷电预警防护接闪系统通过多旋翼飞行器升空至设定的接闪高度并牵拉柔性导电引下线,使自放电接闪针头与云层的雷云接闪，通过所述柔性导电引下线把雷电流导入接地装置，泄放到大地。

所述多旋翼飞行器包括设置在机臂下方的起落架,所述机臂两端分别设置有螺旋桨和电机；所述多旋翼飞行器机体中部还依次设有遥控接收器、自驾仪、GPS接收器和控制器。

所述飞行器起降回收控制机构包括用于起降无人机等飞行器的降落平台，用于启闭降落平台的自动仓门，控制线卷绕回收的引下线自动回收电机绞以及雷电引下线接地体，所述柔性导电引下线卷绕在飞行器起降回收控制机构内部。

所述飞行器起降回收控制机构为防水箱体结构，内部还设置有多点定位信号发射系统。

所述柔性导电引下线为单根设置，其由外至内，依次包括雷电引下线、绝缘层、防干扰屏蔽层和飞行器供电线路。

所述柔性导电引下线为多根设置，包括雷电引下线和飞行器供电线路。

所述接地装置呈网格状或射线状结构。

所述自放电接闪针头下方连接有电离球，所述电离球内部中空，其外表面设有凹槽,所述凹槽内嵌入活性金属。

本发明解决了背景技术中存在的缺陷,具有以下有益效果：

本发明是依托载有自放电接闪针头和柔性导电引下线装置的多旋翼飞行器，飞行到积雨云的高空中自放电接闪杆主动形成电离上行通道。当天空中的带电离子与飞行器上接闪头接闪形成电离通道，天空中的雷电流就通过柔性导电引下线泄放到引下线连接的接地装置上泄放到大地。本设计的全智能多旋翼升降主动式雷电预警防护接闪系统，可以根据用途、保护半径、飞行高度不同，而采用多旋翼飞行器飞行平台构型，此外，该装置通过自放电接闪杆在积雨云团之间形成电离通道，实现人工干预引发云团之间，云团内闪络，从而来减少和消除雷雨云团对地面建筑物、人员、设备、设施等的放电，从而减少直击雷的雷击灾害，主动干预雷电的形成，引导雷电流的泄放达到主动防雷的效果，保护高度达数百米，保护范围和保护半径更大，大大降低了落雷不准确，侧击和绕击现象，多可灵活移动等特性，更适宜不能安装传统避雷针的场所，如主动保护风力发电机组叶片，大型古建筑群，古树名木，景区，人员密集场所，及大型建构筑物，及特定的保护物，军事设施等。防止雷击，因此更有利于防雷安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本发明的原理示意图；

图2为图1中多旋翼空中自动稳定系统的结构示意图；

图3为图1中飞行器起降回收控制机构的结构示意图；

图4为图1中柔性导电引下线的结构示意图；

图5为本发明的中央控制系统原理图；

图中：1-多旋翼空中自动稳定系统，2-大气电场监测系统，3-中央控制系统，4-飞行器起降回收控制机构，11-自放电接闪针头，12-柔性导电引下线，13-接地装置，14-电离球，15-视频监测器，16-遥控接收器，17-自驾仪，18-GPS接收器，19-控制器，20-机臂，21-螺旋桨，22-电机，23-起落架，41-降落平台，42-自动仓门，43-引下线自动回收电机绞，44-雷电引下线接地体，121-雷电引下线，122-绝缘层，123-防干扰屏蔽层，124-飞行器供电线路。

具体实施方式

实施例

如图1至图4所示的多旋翼空中自动稳定系统，包括多旋翼空中自动稳定系统1、大气电场监测系统2、中央控制系统3、飞行器供电储能系统和飞行器起降回收控制机构；多旋翼空中自动稳定系统1包括多旋翼飞行器，以及安装于多旋翼飞行器上的自放电接闪针头11、电离球14和视频监测器15、连接所述自放电接闪针头的柔性导电引下线12、连接所述导电引下线12的接地装置13。自放电接闪针头11可以为单个或多个设置。多旋翼飞行器包括设置在机臂20下方的起落架23,机臂20两端分别设置有螺旋桨21和电机22；多旋翼飞行器机体中部还依次设有遥控接收器16、自驾仪17、GPS接收器18和控制器19。飞行器起降回收控制机构4包括用于起降无人机等飞行器的降落平台41，用于启闭降落平台41的自动仓门42，引下线自动回收电机绞43以及雷电引下线接地体44。柔性导电引下线12为单根设置，由外至内，依次包括雷电引下线121、绝缘层122、防干扰屏蔽层123和飞行器供电电线路124。柔性导电引下线12也为多根设置，包括雷电引下线121和飞行器供电线路124，其均通过引下线自动回收电机绞43的绞盘进行收放。

本发明的工作过程是：如图5所示，自放电接闪针头11绝缘安装在多旋翼飞行器上，下端连接有柔性导电引下线12，柔性导电引下线12与地面的网格状结构的接地装置13相连接。当大气电场监测系统2监测到雷云的来临，中央控制系统3发出指令，多旋翼飞行器起降回收控制机构4自动打开4自动仓门42，多旋翼飞行器自动起飞，用较大的上牵力牵拉柔性导电引下线12，通过引下线自动回收电机绞43控制引下线的长度，使多旋翼飞行器升降式接闪装置到达设定的垂直保护高度(通常20～200米)。安装在多旋翼飞行器上的自放电接闪针头11主动形成电离上行通道。当天空中的带电离子与飞行器上自放电接闪针头11之间接闪形成电离通道，天空中的雷电流就通过柔性导电引下线12泄放到引下线连接的接地装置13上泄放到大地。雷云过后，大气电场监测到雷云消散后，中央控制系统3发出降落指令，多旋翼飞行器通过多点定位系统指引下，并通过飞行器起降回收控制机构4牵引回收，准确降落到飞行器起降回收控制机构的降落平台41内，然后自动仓门42自动关闭回收控制机构箱体。

本发明通过大气电场监测仪监测附近区域电场强度的变化，判断雷电即将发生，通过中央控制系统3，自动发出指令多旋翼飞行器自动升空，用较大的上牵力牵拉柔性导电引下线12，通过无人机起降回收控制机构4控制下引线的长度，使多旋翼飞行器升降式雷电防护接闪装置到达设定的接闪高度。多旋翼飞行器自动稳定在空中，防止雷电防护接闪装置发生位移，多旋翼飞行器上安装的自放电接闪针头11与接闪头与云层的雷云接闪，通过柔性导电引下线，把雷电流导入接地装置13，泄放到大地,减少和消除雷雨云团对地面建筑物、人员、设备、设施等的放电，减少直击雷的雷击灾害，达到主动防雷的效果。同时在雷击之后，雷云消散后大气电场监测仪监测到雷电消失，通过中央控制系统3发出指令，飞行器起降回收控制机构4牵引飞行器自动下降到飞行器升空及回收机构里，重复使用。通过在自放电接闪针头11下方设置电离球14，由针尖引下来的或者其自身周围的衬始电荷而在球体表面激发一层电离的等离子气体,并且能吸附在其表面较长时间存在(此过程可重复进行),这层等离子气体可通过表面作用延伸到针尖顶端,使放电更加容易。增加凹槽及嵌入活性金属防止自放电接闪针头11表层氧化影响放电效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种全智能多旋翼升降式主动雷电预警防护接闪系统，其特征在于，包括多旋翼空中自动稳定系统(1)、大气电场监测系统(2)、中央控制系统(3)、飞行器供电储能系统和飞行器起降回收控制机构(4)；所述多旋翼空中自动稳定系统(1)包括多旋翼飞行器，以及安装于多旋翼飞行器上的自放电接闪针头(11)和视频监测器(15)、连接所述自放电接闪针头(11)的柔性导电引下线(12)、连接所述导电引下线(12)的接地装置(13)；所述全智能多旋翼升降式主动雷电预警防护接闪系统通过多旋翼飞行器升空至设定的接闪高度并牵拉柔性导电引下线(12),使自放电接闪针头(11)与云层的雷云接闪，通过所述柔性导电引下线(12)把雷电流导入接地装置(13)，泄放到大地。

2.根据权利要求1所述的全智能多旋翼升降式主动雷电预警防护接闪系统，其特征在于：所述多旋翼飞行器包括设置在机臂(20)下方的起落架(23),所述机臂(20)两端分别设置有螺旋桨(21)和电机(22)；所述多旋翼飞行器机体中部还依次设有遥控接收器(16)、自驾仪(17)、GPS接收器(18)和控制器(19)。

3.根据权利要求1所述的全智能多旋翼升降式主动雷电预警防护接闪系统，其特征在于：所述飞行器起降回收控制机构(4)包括用于起降无人机的降落平台(41)，用于启闭降落平台(41)的自动仓门(42)，控制线卷绕回收的引下线自动回收电机绞(43)以及雷电引下线接地体(44)，所述柔性导电引下线(12)卷绕在飞行器起降回收控制机构(4)内部。

4.根据权利要求3所述的全智能多旋翼升降式主动雷电预警防护接闪系统，其特征在于：所述飞行器起降回收控制机构(4)为防水箱体结构，内部还设置有多点定位信号发射系统。

5.根据权利要求3所述的全智能多旋翼升降式主动雷电预警防护接闪系统，其特征在于：所述柔性导电引下线(12)为单根设置，其由外至内，依次包括雷电引下线(121)、绝缘层(122)、防干扰屏蔽层(123)和飞行器供电线路(124)。

6.根据权利要求3所述的全智能多旋翼升降式主动雷电预警防护接闪系统，其特征在于：所述柔性导电引下线(12)为多根设置，包括雷电引下线(121)和飞行器供电线路(124)。

7.根据权利要求1所述的全智能多旋翼升降式主动雷电预警防护接闪系统，其特征在于：所述接地装置(13)呈网格状或射线状结构。

8.根据权利要求1所述的全智能多旋翼升降式主动雷电预警防护接闪系统，其特征在于：所述自放电接闪针头(11)下方连接有电离球(14)，所述电离球(14)内部中空，其外表面设有凹槽,所述凹槽内嵌入活性金属。

Images