CN211627692U - 一种雷电预警装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种雷电预警装置，包括电源模块、集成传感器、信号接收机和工控机；电源模块与集成传感器、信号接收机和工控机均电连接；集成传感器包括GPS天线、快电场传感器、慢电场传感器和正交磁天线；信号接收机与集成传感器通信连接，以处理集成传感器检测到的信息；工控机包括无线通讯装置和内存；工控机与信号接收机通信连接，将信号接收机发送的信息存储至内存并分析，输出相应的预警结果；预警结果通过无线通讯装置发送至外部设备。相比于现有技术，本方案不仅判断雷电预警装置所在区域的电场强度，还根据雷电预警装置附近雷云的电磁脉冲信号分析雷云的运行轨迹，从而提高雷电预警的准确性。

Description

一种雷电预警装置

技术领域

本实用新型涉及到天气设备领域，特别是涉及到一种雷电预警装置。

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，局部雷暴对石化企业、油库、加油站和旅游景点等诸多场所具有很大的危害，因此在云地闪击发生之前准确进行预警具有十分重要的意义。

目前的局部雷暴预警是由大气电场强度探测仪进行单点预报。以大气电场强度探测仪为中心构成的测量半径，测量雷暴云的电场强度信号，能给出本地区域是否发生雷电、雷暴预警。但大气电场值大于预设阈值仅是雷电发生的必要条件，而不是所有条件，雷电发生还需考虑风速、雷云移动速度、雷云体积、地形和地质等因素。因此，仅以大气电场值判断本地区域是否发生雷暴，容易出现误报的情况，雷电预警装置报警精度和准确性低。

实用新型内容

本实用新型的主要目的为提供一种雷电预警装置，旨在解决提高雷电预警装置报警精度和准确性的技术问题。

本实用新型提出一种雷电预警装置，包括电源模块、集成传感器、信号接收机和工控机；

电源模块与集成传感器、信号接收机和工控机均电连接；

集成传感器包括GPS天线、快电场传感器、慢电场传感器和正交磁天线；

信号接收机与集成传感器通信连接，以处理集成传感器检测到的信息；

工控机包括无线通讯装置和内存；

工控机与信号接收机通信连接，将信号接收机发送的信息存储至内存并分析，输出相应的预警结果；

预警结果通过无线通讯装置发送至外部设备。

优选的，信号接收机包括信号处理模块和分析模块；

其中，信号处理模块以处理集成传感器获取的信号，分析模块以采样和处理信号波形。

优选的，工控机还包括自检装置和主控电路板，其中，主控电路板用于根据信号接收机发送的信息生成相应的预警结果；

自检装置包括控制模块、检测模块和显示模块；

控制模块调取内存中的测试信号，将测试信号分别发送至检测模块和主控电路板；

检测模块根据测试信号生成第一预警结果，并采集主控电路板产生的第二预警结果，根据第一预警结果和第二预警结果生成自检结果，将自检结果传输至显示模块，并通过无线通讯装置将自检结果发送至外部设备。

优选的，雷电预警装置还包括定时模块；

主控电路板和集成传感器通信连接，定时模块和主控电路板通信连接；

定时模块发送控制信号至主控电路板，以控制主控电路板驱动集成传感器工作。

优选的，集成传感器还包括外壳；

GPS天线、快电场传感器、慢电场传感器和正交磁天线均可拆卸地设置于外壳。

优选的，外壳内壁设有吸水件；

吸水件由高吸水树脂构成。

雷电预警装置还包括高度调节机构；

高度调节机构包括伺服电机和活动结构；

活动结构与外壳固定连接；

伺服电机驱动活动结构活动，以改变集成传感器的高度。

本实用新型的有益效果在于：相比于现有技术，本方案不仅判断雷电预警装置所在区域的电场强度，还根据雷电预警装置附近雷云的电磁脉冲信号分析雷云的运行轨迹，从而提高雷电预警的准确性。

附图说明

图1为本实用新型一种雷电预警装置的第一实施例的结构示意图；

图2为本实用新型一种雷电预警装置的第二实施例的结构示意图。

标号说明：

1、集成传感器；

11、GPS天线；12、快电场传感器；13、慢电场传感器；14、正交磁天线；15、外壳；

2、信号接收机；21、信号处理模块；22、分析模块；

3、工控机；31、无线通讯装置；32、内存；33、自检装置；34、主控电路板。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参照图1，本实用新型提供一种雷电预警装置，包括电源模块、集成传感器1、信号接收机2和工控机3；

电源模块与集成传感器1、信号接收机2和工控机3均电连接；

集成传感器1包括GPS天线11、快电场传感器12、慢电场传感器13和正交磁天线14；

信号接收机2与集成传感器1通信连接，以处理集成传感器1检测到的信息；

工控机3包括无线通讯装置31和内存32；

工控机3与信号接收机2通信连接，将信号接收机2发送的信息存储至内存32并分析，输出相应的预警结果；

预警结果通过无线通讯装置4发送至外部设备。

在本实用新型实施例中，集成传感器1包括GPS天线11、快电场传感器12、慢电场传感器13和正交磁天线14。各传感器的作用均不同，GPS天线 11，用来接收GPS卫星的导航信号，作探测仪时间同步用；快电场传感器 12，平行地面水平放置，用于接收闪电回击信号的垂直于地面的电场分量。慢电场传感器13，探测本装置所处位置的大气平均电场的变化。正交磁天线 14包括南北方向磁场环状天线和东西方向磁场环状天线。南北方向磁场环状天线，南北向放置，用于接收闪电回击信号东西方向的磁场分量；东西方向磁场环状天线，东西向放置，用于接收闪电回击信号南北方向的磁场分量。本方案通过慢电场传感器13检测本地的大气平均电场的电场强度，从而判断本地是否达到雷暴的必要条件。正交磁天线14检测的磁场分量判断本装置附近雷云的方向，通过快电场传感器12检测附近雷云传送来的快速脉冲，即垂直于地面的电场分量。通过计算电场分量与磁场分量的比值，从而得知雷云与本装置的距离。信号接收机2接收集成传感器1的电磁脉冲，对电磁脉冲进行处理，从而得到干净完整的电磁脉冲信号。工控机3根据电磁脉冲信号输出相应的预警结果，其中，预警结果包括三级自动报警，距离雷电发生位置30km，黄色预警；距离雷电发生位置15km以内，红色预警；距离5km以内，橙色预警。工控机3将预警结果发送至外部设备，外部设备包括但不限于服务器和智能移动终端等，使得用户能得知本装置所处区域的雷电预警结果。相比于现有技术，本方案不仅判断雷电预警装置所在区域的电场强度，还根据雷电预警装置附近雷云的电磁脉冲信号分析雷云的运行轨迹，从而提高雷电预警的准确性。

参照图1，信号接收机2包括信号处理模块21和分析模块22；

其中，信号处理模块21以处理集成传感器1获取的信号，分析模块22 以采样和处理信号波形。

在本实用新型实施例中，信号接收机2处理集成传感器1获取的回击的电场信号、南北向磁场信号、东西向磁场信号直接送到信号处理模块21处理，信号处理模块21对接收的信号分别进行前级放大、滤波、增益调整、积分还原和低频抑制等技术处理，输出干净的磁场波形和电场波形。分析模块22对电场信号、南北向磁场信号和东西向磁场信号分别进行同步采样，并对电场信号进行波形分析，提取特征，鉴别其是否为云地闪回击信号。云闪回击由于不接触地面，因此安全威胁小，通过鉴别电场信号是否为云地闪回击信号，判断雷云是否会发生云地闪回击，从而提高雷电预警装置的预警准确度。

参照图1，工控机3还包括自检装置33和主控电路板34，其中，主控电路板34用于根据信号接收机2发送的信息生成相应的预警结果；

自检装置33包括控制模块、检测模块和显示模块；

控制模块调取内存32中的测试信号，将测试信号分别发送至检测模块和主控电路板34；

检测模块根据测试信号生成第一预警结果，并采集主控电路板34产生的第二预警结果，根据第一预警结果和第二预警结果生成自检结果，将自检结果传输至显示模块，并通过无线通讯装置31将自检结果发送至外部设备。

在本实用新型实施例中，主控电路板34、控制模块和检测模块均包括处理器，显示模块为显示屏幕。控制模块调取内存32中的测试信号，分别发送至检测模块和主控电路板34的处理器，其中，测试信号为产生橙色预警的电磁脉冲信号。检测模块的处理器接收测试信号产生橙色预警，主控电路板34 的处理器接收测试信号，也产生橙色预警。检测模块判断在同一测试信号中，主控电路板34和检测模块产生的预警结果是否一致。若一致，则自检正常；若不一致，则自检异常。检测模块将自检结果发送至显示模块显示，并将自检结果通过无线通讯装置31发送给外部设备，使得用户得知雷电预警装置的工作状态。

进一步地，雷电预警装置还包括定时模块；

主控电路板34和集成传感器1通信连接，定时模块和主控电路板34通信连接；

定时模块发送控制信号至主控电路板34，以控制主控电路板34驱动集成传感器1工作。

在本实用新型实施例中，定时模块包括时钟IC，时钟IC的型号为DS3231。定时模块发送控制信号至主控电路板34，主控电路板34驱动集成传感器1工作。通过上述设置，集成传感器1定时工作，无需保持全日开启的状态，在不影响雷电预警装置正常工作的情况下，节省能源。

参照图2，集成传感器1还包括外壳15；

GPS天线11、快电场传感器12、慢电场传感器13和正交磁天线14均可拆卸地设置于外壳15。

在本实用新型实施例中，可拆卸连接的方式包括但不限于螺接和卡接。以螺接为例，外壳15设置有GPS天线11、快电场传感器12、慢电场传感器 13和正交磁天线14对应的螺孔，GPS天线11、快电场传感器12、慢电场传感器13和正交磁天线14通过螺丝固定在外壳15上。通过上述设置，当集成传感器1部分传感器损坏时，无需整体更换，只需更换损坏部分，降低维修成本。其次，GPS天线11、快电场传感器12、慢电场传感器13和正交磁天线14模块化，用户可按照需求选择性的安装在集成传感器1上。

进一步地，外壳15内壁设有吸水件；

吸水件由高吸水树脂构成。

在本实用新型实施例中，外壳15内壁设有吸水件，吸水件由高吸水树脂构成。高吸水树脂具有亲水基团、能大量吸收水分而溶胀又能保持住水分不外流的合成树脂，如淀粉接枝丙烯酸盐类、接枝丙烯酰胺、高取代度交联羧甲基纤维素、交联羧甲基纤维素接枝丙烯酰胺、交联型羟乙基纤维素接枝丙烯酰胺聚合物等，一般可以吸收相当于树脂体积100倍以上的水分，最高的吸水率可达1000倍以上。通过吸收集成传感器1内部的水分，使得集成传感器1内部有良好的工作环境，避免集成传感器1内各部件由于受潮损坏。

进一步地，雷电预警装置还包括高度调节机构；

高度调节机构包括伺服电机和活动结构；

活动结构与外壳15固定连接；

伺服电机驱动活动结构活动，以改变集成传感器1的高度。

在本实用新型实施例中，集成传感器1一般安装在立杆上。活动结构为伸缩杆，伸缩杆安装在立杆上，集成传感器1的底部安装在伸缩杆上，伺服电机与伸缩杆传动连接，驱动伸缩杆的伸展或缩小。通过安装在雷电预警装置上的按钮，或者通过智能终端控制高度调节机构活动，从而调节集成传感器1的高度，使得集成传感器1能更好地探测电磁波信号。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种雷电预警装置，其特征在于，包括电源模块、集成传感器、信号接收机和工控机；

所述电源模块与所述集成传感器、所述信号接收机和所述工控机均电连接；

所述集成传感器包括GPS天线、快电场传感器、慢电场传感器和正交磁天线；

所述信号接收机与所述集成传感器通信连接，以处理所述集成传感器检测到的信息；

所述工控机包括无线通讯装置和内存；

所述工控机与所述信号接收机通信连接，将所述信号接收机发送的信息存储至所述内存并分析，输出相应的预警结果；

所述预警结果通过所述无线通讯装置发送至外部设备。

2.根据权利要求1所述的雷电预警装置，其特征在于，所述信号接收机包括信号处理模块和分析模块；

其中，所述信号处理模块以处理集成传感器获取的信号，所述分析模块以采样和处理信号波形。

3.根据权利要求1所述的雷电预警装置，其特征在于，所述工控机还包括自检装置和主控电路板，其中，所述主控电路板用于根据所述信号接收机发送的信息生成相应的预警结果；

所述自检装置包括控制模块、检测模块和显示模块；

所述控制模块调取所述内存中的测试信号，将所述测试信号分别发送至所述检测模块和所述主控电路板；

所述检测模块根据所述测试信号生成第一预警结果，并采集所述主控电路板产生的第二预警结果，根据所述第一预警结果和所述第二预警结果生成自检结果，将所述自检结果传输至所述显示模块，并通过所述无线通讯装置将所述自检结果发送至外部设备。

4.根据权利要求3所述的雷电预警装置，其特征在于，还包括定时模块；

所述主控电路板和所述集成传感器通信连接，所述定时模块和所述主控电路板通信连接；

所述定时模块发送控制信号至所述主控电路板，以控制所述主控电路板驱动所述集成传感器工作。

5.根据权利要求1所述的雷电预警装置，其特征在于，所述集成传感器还包括外壳；

所述GPS天线、所述快电场传感器、所述慢电场传感器和所述正交磁天线均可拆卸地设置于所述外壳。

6.根据权利要求5所述的雷电预警装置，其特征在于，所述外壳内壁设有吸水件；

所述吸水件由高吸水树脂构成。

7.根据权利要求5所述的雷电预警装置，其特征在于，还包括高度调节机构；

所述高度调节机构包括伺服电机和活动结构；

所述活动结构与所述外壳固定连接；

所述伺服电机驱动所述活动结构活动，以改变所述集成传感器的高度。

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