CN202975175U - 一种雷电预警的设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种雷电预警的设备，其包括：对本地电场进行监测的电场监测天线；对舒曼电磁波的磁场强度进行监测的第一磁场监测天线；对甚高频电磁波的磁场强度进行监测的第二磁场监测天线；对红外光谱进行监测的红外光谱监测系统；将第一磁场监测天线和第二磁场监测天线的监测数据进行比较的第一比较器；将电磁波监测数据和红外光谱监测系统的监测数据进行混相计算的第二比较器；将远端雷电信息和电场监测天线的监测数据进行比较的第三比较器；根据本地雷电发展情况和远端雷电情况的关系进行数据整合的处理器。本实用新型将舒曼电磁波、红外光谱以及本地电场的变化同时监测得到的本地雷电发展的情况相结合，提高了雷电监测及报警的精度。

Description

一种雷电预警的设备

技术领域

本实用新型涉及雷电监测领域，具体涉及一种雷电预警的设备。

背景技术

雷电灾害是威胁人类生命财产安全的自然灾害之一，在云地闪击发生之前准确进行预警具有十分重要的意义。目前，对雷电的直接监测与预警设备主要有二类：一是主要包括甚低频（VLF）闪电定位系统和甚高频（VHF）云闪定位系统，其中VLF主要是闪电过程中的放电事件（回击）进行识别和定位，可确定闪电发生在地面回击点的位置，以便在事后快速寻找云地闪击造成灾害的地点；VHF对闪电辐射进行识别和定位，可描绘雷电空中通道特征，由于云间闪要先于云地闪5~15分钟发生，将VLF和VHF进行结合，通过计算远端雷电发生后的闪电定位和云闪定位进行本地预警的方式是当今国内外重要的雷电预警设备。但是这种雷电预警设备仅仅是对雷电伴生的电磁波进行监测，易受干扰电波的影响，致使一定范围内的雷电监测及报警的精度较低。而且这种获取预警信息的方式仅仅是采用时差法，在一定程度上也影响了预警的精度。

另外一类是通过采用本地大气的电场强度进行监测的设备，从而获取本地的雷电监测和预警信息。一般地，这种设备采用大气电场仪作为一种测量大气电场的设备，通过电位差法进行预测，即是测量出空间两点间的电位差，然后除以两点间的距离获得电场强度，其优点是结构简单、测量范围大，便于理论计算和对仪器的标定，但是其容易受到临近设备的干扰而造成探测的数据的漂移而致使测量精度低。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的旨在于提供一种雷电预警的设备，其是一种基于本地电场监测进行本地雷电预警与远端雷电特定频率监测的重叠模式的雷电预（报）警的装置，提高了一定范围内雷电监测及报警的精度。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种雷电预警的设备，其包括：

一电场监测天线，用于对本地电场进行监测；

至少一第一磁场监测天线，用于对远端雷电发生后的舒曼电磁波的磁场强度进行监测；

至少一第二磁场监测天线，用于对远端雷电发生后的甚高频电磁波的磁场强度进行监测；

一红外光谱监测系统，用于对远端雷电发生后的红外光谱进行监测；

一第一比较器，用于将所述第一磁场监测天线的监测数据和第二磁场监测天线的监测数据进行比较，以获取电磁波监测数据；

一第二比较器，用于将所述电磁波监测数据和红外光谱监测系统的监测数据进行混相计算，以得出远端雷电信息；

一第三比较器，用于将所述远端雷电信息和电场监测天线的监测数据进行比较，以获取本地雷电发展情况和远端雷电情况的关系；

一处理器，用于根据所述本地雷电发展情况和远端雷电情况的关系进行数据整合，以获取本地雷电预警信息。

作为本实用新型的改进，所述设备进一步包括一报警器，所述报警器与处理器电性连接，用于根据所述本地雷电预警信息进行报警，以使对特定区域内的人群进行雷电灾害提醒。该报警器可以是声报警器或/和光报警器。

作为本实用新型的改进，所述设备进一步包括一信息发布系统，所述信息发布系统与处理器电性连接，用于根据所述本地雷电预警信息进行信息发布，信息发布系统可以将本地雷电预警信息发送给特定用户群体，以使他们免受灾害。

优选地，所述信息发布系统包括一RFID模块，所述RFID模块与处理器电性连接，用于将所述本地雷电预警信息通过无线网络或/和有线网络进行发布，所述RFID模块并具有双向读写器，其与具有RFID功能的便携式设备进行信息交换。其中，有线网络为公网，即例如电信、网通、铁通等架设的骨干及分支网络，无线网络为射频网络或GPS无线网络等，RFID模块并具有双向读写器，其与具有RFID功能的便携式设备（例如手持移动终端、手机、RFID读写卡等）通过射频网络进行信息交换。

优选地，所述电场监测天线为双探头天线，双探头的电场监测天线，其电场灵敏度达到1V/M，探测范围达到1-40,000V/M，通过双探头的差值运算，提高了电场监测树脂的准确性。

作为本实用新型的改进，所述红外光谱监测系统为菲尼尔透镜，菲尼尔透镜 (Fresnel lens)，又名螺纹透镜，多是由聚烯烃材料注压而成的薄片，镜片表面一面为光面，另一面刻录了由小到大的同心圆，它的纹理是根据光的干涉以及相对灵敏度和接收角度要求来设计的，其利用透镜的特殊光学原理，在探测器前方产生一个交替变化的“盲区”和“高灵敏区”，以提高它的探测接收灵敏度。

相比于现有技术，其实现的效果在于：

1、将远端雷电发生后的电磁波（包括甚高频频段和甚低频频段）和红外光谱进行同时监测，提高了远端雷电发生后的监测精度，避免了对电磁波单一频率进行监测出现干扰而致使监测精度低的问题，有利于对远端雷电的发展进行计算，可以获取远端雷电发生的真实情况；

2、将远端雷电发展的情况和本地电场的变化得到的本地雷电发展的情况相结合对本地的雷电进行监测和预警，避免了单纯应用本地电场进行监测而预测本地雷电发展的不稳定性，提高了一定范围内雷电监测及报警的精度；

3、增加信息发布系统，其为具有RFID智慧城市的可移动终端信息读取系统，可以将预警信息发送给特定区域的特定用户群体，使他们免受雷电的灾害。

附图说明

图1为本实用新型一种雷电预警的设备的结构示意图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述：

首先，需要声明的是在本实用新型的权利要求和说明书中，如果仅仅是提及电磁波而并未指出其具体的频段的话，该电磁波是指舒曼电磁波（或称之为甚低频电磁波）和甚高频电磁波。

一种雷电预警的设备，如图1所示，其包括：一电场监测天线1，用于对本地电场进行监测；至少一第一磁场监测天线3，用于对远端雷电发生后的舒曼电磁波的磁场强度进行监测；至少一第二磁场监测天线2，用于对远端雷电发生后的甚高频电磁波的磁场强度进行监测；一红外光谱监测系统4，用于对远端雷电发生后的红外光谱进行监测；一第一比较器51，用于将所述第一磁场监测天线3的监测数据和第二磁场监测天线4的监测数据进行比较，以获取电磁波监测数据；一第二比较器52，用于将上述电磁波监测数据和红外光谱监测系统4的监测数据进行混相计算，以得出远端雷电信息；一第三比较器53，用于将远端雷电信息和电场监测天线的监测数据进行比较，以获取本地雷电发展情况和远端雷电情况的关系；一处理器6，用于根据所述本地雷电发展情况和远端雷电情况的关系进行数据整合，以获取本地雷电预警信息，电源模块11为处理器6进行供电。

该设备通过对本地雷电的发展情况进行监测，以及与远端雷电发生后的发展情况的监测相结合，最终获取本地雷电的发展的详细情况以便于做出预警和报警，其中对于远端雷电发生后的发展情况的监测包括对雷电发生后与地球腔体产生的共振频率（包括舒曼电磁波的频率和甚高频电磁波的频率）的监测以及与雷电发生后产生的红外光的光谱进行监测相结合，提高了本地雷电监测的精度。

该设备进一步包括一报警器（图中未示），报警器通过一驱动电路与处理器电性连接，该报警器用于根据所述本地雷电预警信息进行报警，以使对特定区域内的人群进行雷电灾害提醒。该报警器可以是声报警器或/和光报警器。

该设备进一步包括一信息发布系统，信息发布系统与处理器电性连接，用于根据所述本地雷电预警信息进行信息发布，信息发布系统可以将本地雷电预警信息发送给特定用户群体，以使他们免受灾害。

上述报警器和信息发布系统可以根据不同需要单一设置于本实用新型设备中，当然，也可以同时存在于本实用新型设备中。

在本实用新型较佳的实施例中，信息发布系统包括一RFID模块8，所述RFID模块8与处理器6电性连接，用于将所述本地雷电预警信息通过无线网络或/和有线网络进行发布。其中，有线网络为公网10，即例如电信、网通、铁通等架设的骨干及分支网络，无线网络为通过射频网络或GPS无线网络（即通过GPS和时间模块7进行信息发布）等。因此，可以通过RFID模块采用射频网络发送至具有RFID功能的便携式设备（手持移动终端、手机、RFID读写卡等）上，并且RFID模块具有双向读写器，其还可以与具有RFID功能的便携式设备进行信息交换；也可以通过公共通信网络由通信发送终端（如移动、联通、电信等）发送至定制的用户群体的通信接收终端9；还可以在制定区域（是指定制了雷电预警信息的区域例如某些旅游景点或某些小区等）通过GPS无线网络发送给至该特定区域的通信接收终端9；还可以通过公网（即例如电信、网通、铁通等架设的骨干及分支网络）发送至特定的网站以供用户群体查看。

在本实用新型较佳的实施例中，电场监测天线1为双探头天线，双探头的电场监测天线，其电场灵敏度达到1V/M，探测范围达到1-40,000V/M，通过双探头的差值运算，提高了电场监测树脂的准确性。通过对本地电场强弱的监测，可以判断雷云发展的三个阶段：初步形成、中部发展、临界预警，再通过第三比较器53进行数值输出本地雷电预警信息。

在本实用新型较佳的实施例中，所述红外光谱监测系统为菲尼尔透镜。

另外，需要说明的是，上述设备中涉及到对远端雷电发生后与地球腔体产生的共振频率中的舒曼电磁波（即VLF）和甚高频谐波（VHF）进行的监测，是为避免仅仅对一种频率的电磁波进行监测而由于干扰而造成监测数据不准确的问题， VLF和VHF相结合的监测方式，为一种常规的解决手段，在背景技术里已经进行过描述，此处不再赘述，不过需要说明的是，在本实用新型较佳的实施例中，是通过两组电磁天线（均包括第一磁场监测天线和第二磁场监测天线）探测电磁波参量，然后通过矢量夹角算法对现有技术中VLF和VHF结合所采用的时差算法进行校正，提高对远端雷电的采样精度。

上述雷电预警的设备实现雷电预警的方法是：通过对本地雷电的发展情况进行监测，以及与远端雷电发生后的发展情况的监测相结合，最终获取本地雷电的发展的详细情况以便于做出预警和报警，其中对于远端雷电发生后的发展情况的监测包括对雷电发生后与地球腔体产生的共振频率的监测以及与雷电发生后产生的红外光的光谱进行监测相结合，提高了本地雷电监测的精度，其具体步骤如下：

S01、对远端雷电发生后的电磁波进行监测，获取电磁波监测数据；

S02、对远端雷电发生后的红外光谱进行监测，获取红外光谱监测数据；

S03、对本地电场进行监测，获取本地电场强度数据；

S04、将所述电磁波监测数据和红外光谱监测数据进行混相计算，得出远端雷电信息，即远端雷电的真实情况以及其发展情况；

S05、将所述本地电场强度与远端雷电信息进行比较，获取本地雷电发展情况和远端雷电情况的关系，进行本地雷电预警。

其中，上述步骤中，S01-S03是同时进行的。

完成步骤S05后，可以：

S06、根据本地雷电预警的信息进行报警，以便对特定区域内的人群进行雷电灾害提醒，其中报警方法可以是声音报警或/和光报警；

也可以：

S07、将所述本地雷电预警的信息进行发布，即是将本地雷电预警的信息发送给特定用户群体，以使他们免受灾害，其中，发送的方法包括以下的一种或多种：通过RFID模块采用射频网络发送至具有RFID功能的便携式设备上（手持移动终端、手机、RFID读写卡等）；通过公共通信网络由通信发送终端（如移动、联通、电信等）发送至定制的用户群体的通信接收终端；在制定区域（是指定制了雷电预警信息的区域例如某些旅游景点或某些小区等）通过GPS无线网络发送给至该特定区域的通信接收终端；通过公网（即例如电信、网通、铁通等架设的骨干及分支网络）发送至特定的网站以供用户群体查看。

当然，上述步骤S06和步骤S07也可以是同时进行的。

另外，步骤S01中，电磁波监测数据包括对舒曼电磁波的磁场强度进行监测获取的舒曼电磁波强度数据和对甚高频电磁波的磁场强度进行监测获取的甚高频电磁波强度数据，将所述舒曼电磁波强度数据和甚高频电磁波强度数据进行比较获取远端雷电强度采样数据，其中舒曼电磁波的频率为7HZ（即是VLF），为雷电发生后与地球共振形成的，将该电磁波的强弱对远端雷电发展进行计算，即可得出远端雷电强度的采样数据，为避免仅仅对一种频率的电磁波进行监测而由于干扰而造成监测数据不准确的问题，同时对雷电发生后的甚高频（VHF）进行监测，VLF和VHF相结合的监测方式，为一种常规的解决手段，在背景技术里已经进行过描述，此处不再赘述，不过需要说明的是，在本实用新型较佳的实施例中，是通过两组电磁天线（均包括舒曼电磁波监测天线和甚高频电磁波监测天线）探测电磁波参量，然后通过矢量夹角算法对现有技术中VLF和VHF结合所采用的时差算法进行校正，提高对远端雷电的采样精度。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种雷电预警的设备，其特征在于，其包括：

一电场监测天线，用于对本地电场进行监测；

至少一第一磁场监测天线，用于对远端雷电发生后的舒曼电磁波的磁场强度进行监测；

至少一第二磁场监测天线，用于对远端雷电发生后的甚高频电磁波的磁场强度进行监测；

一红外光谱监测系统，用于对远端雷电发生后的红外光谱进行监测；

一第一比较器，用于将所述第一磁场监测天线的监测数据和第二磁场监测天线的监测数据进行比较，以获取电磁波监测数据；

一第二比较器，用于将所述电磁波监测数据和红外光谱监测系统的监测数据进行混相计算，以得出远端雷电信息；

一第三比较器，用于将所述远端雷电信息和电场监测天线的监测数据进行比较，以获取本地雷电发展情况和远端雷电情况的关系；

一处理器，用于根据所述本地雷电发展情况和远端雷电情况的关系进行数据整合，以获取本地雷电预警信息。

2.如权利要求1所述的雷电预警的设备，其特征在于，所述设备进一步包括一报警器，所述报警器与处理器电性连接，用于根据所述本地雷电预警信息进行报警。

3.如权利要求1或2所述的雷电预警的设备，其特征在于，所述设备进一步包括一信息发布系统，所述信息发布系统与处理器电性连接，用于根据所述本地雷电预警信息进行信息发布。

4.如权利要求3所述的雷电预警的设备，其特征在于，所述信息发布系统包括一RFID模块，所述RFID模块与处理器电性连接，用于将所述本地雷电预警信息通过无线网络或/和有线网络进行发布。

5.如权利要求4所述的雷电预警的设备，其特征在于，所述RFID模块包括双向读写器，所述双向读写器与具有RFID功能的便携式设备进行信息交换。

6.如权利要求5所述的雷电预警的设备，其特征在于，所述便携式设备为手持移动终端或RFID读写卡。

7.如权利要求4所述的雷电预警的设备，其特征在于，所述无线网络为射频网络或GPS无线网络或者公共移动通信网络。

8.如权利要求1所述的雷电预警的设备，其特征在于，所述电场监测天线为双探头天线。

9.如权利要求1所述的雷电预警的设备，其特征在于，所述红外光谱监测系统为菲尼尔透镜。

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