芬蘭Vaisala雷電預警系統技術方案TSS928是針對小區域（半徑55公里范圍）內的人員設施的防雷預警提出的解決方案，適用于城市，重要設施如油庫、機場、化工場、通訊基站，露天公共場所如體育場、游樂場、高爾夫球場等的防雷預警。系統運行基于對閃電的提前判斷、盡早發現，及時告警的原則，在盡量保障正常生產、生活的情況下，將由雷電災害造的人民生命財產損失的可能性降到低。
雷電預警系統技術方案 型號：TSS928 品牌：芬蘭Vaisala
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一、建議書
本方案是針對小區域（半徑55公里范圍）內的人員設施的防雷預警提出的解決方案，適用于城市，重要設施如油庫、機場、化工場、通訊基站，露天公共場所如體育場、游樂場、高爾夫球場等的防雷預警。系統運行基于對閃電的提前判斷、盡早發現，及時告警的原則，在盡量保障正常生產、生活的情況下，將由雷電災害造的人民生命財產損失的可能性降到低。
本系統由一臺TSS928雷電傳感器，三臺EFM550和一臺ALARM工作站組成。TSS928雷電傳感器通過探測閃電放電所輻射的磁場、電脈沖和光信號，計算出放電的距離和方向，探測范圍內的雷暴進行預警。EFM550大氣電場儀通過測量云地之間的大氣場強度對周圍可能發生的閃電進行監測。ALARM是一臺計算機工作站，負責將以上兩種傳感器獲取的信息以地圖的方式呈現給用戶，用戶可以在ALARM上對告警級別，門限和方式進行設置，實現雷電預警、人員撤離、設備防護的目的。下面將就系統中的硬件設備和軟件的主要功能進行逐一說明。
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TSS928型雷電傳感器內置環形天線和光傳感器能捕捉到閃電釋放出的磁場、電脈沖和光信號，經過邏輯電路的判斷（是否為閃電或干擾信號），識別（云閃或地閃），計算（方位和范圍）從而得到閃電信息，是一種經濟、可靠的單點雷電探測傳感器。由于TSS928本身具有計算處理數據功能，它可獨立地與一臺個人電腦連接通過I/O口直接實現人機對話以及閃電信息的顯示和保存。TSS928通過串口輸出ASCII碼，也可與自動氣象站集成使用。設備的外觀如圖1所示：
圖1 TSS928設備外觀
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TSS928可以探測并區分云地閃和云間閃。它可以探測并估算出發生在56公里半徑內云地閃所處的范圍。它對云間閃不做定位，只記錄次數。TSS928可以探測云地閃的回擊。在正常模式下，傳感器根據時間和角度將同一個閃電的回擊歸為一次閃電。每探測到一次閃電，閃電計數器的記錄就增加一個。TSS928根據一次閃電距離近的回擊報告閃電的范圍。它的云地閃探測效率通常高達90％，并按照距離劃分將云地閃為三類，頭頂雷，附近雷和外場雷：
頭頂雷：0~9公里
附近雷：9~19公里
外場雷：19~56公里
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除了報告地閃的范圍，TSS928還按照8個方位報告地閃的方向：北、東北、東、東南、南、西南、西、西北。
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EFM550大氣電場儀通過轉動的葉片切割磁力線產生電磁感應，可以實時探測，記錄并報告云地之間的電場強度。它通過探測周圍大氣電場強弱變化來監測在中心位置頭頂形成的雷暴，雷暴來臨之前當大氣電場強度超過一定閥值時設備會自動告警，從而起到預警作用。
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ALARM是一個閃電預警應用軟件。它的用戶界面如圖2所示。
圖2 ALARM閃電預警應用軟件界面
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ALARM具有以下功能：
（1）實時閃電和電場活動
Ø包圍某個特定區域的云地閃活動軌跡
Ø在三個區域內顯示云地閃活動，使用TSS928傳感器時，則在不同方向的八分圓扇形區域內顯示
Ø使用TSS928傳感器時，計算云間的閃電次數
Ø在使用多達7個EFM 550傳感器的情況下，測量電場強度
Ø以TSS928所在點為圓心， 56公里范圍內數據的顯示
Ø支持地圖覆蓋
Ø。
（2）用戶警報設置
Ø為各區域特定閃電活動級別或云間閃級別設置警報
Ø為不安全電場強度級別設置警報
Ø自動聲音、能見和e-mail信號警報選擇
Ø向任何能夠接收 e-mail或呼機發送警報
Ø將云地閃、云間閃和電場強度信息進行邏輯關聯以根據各地*的環境特征進行設置
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（3）可選擇自動繼電器
Ø觸發警笛或指示燈
Ø發電機
Ø關閉脆弱設備
Ø多可使用8個繼電器
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（4）工作計算機配置應當不低于：
ØCPU: Pentium-III, >= 500 MHz
ØOS: Windows NT 或 2000
ØRAM: >= 128 Mbytes
Ø硬盤: >= 20 Gbytes
Ø顯示分辨率: 1024 x 768, 24 bit color
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（1）TSS928雷電傳感器：
Ø探測范圍：以觀測點為圓心，30海里（56千米）范圍內
Ø距離分辨率：0-9公里，9－19公里，和19-56公里（用戶可以自行設置海里或千米）
Ø軸分辨率：1o遞增，0 o -360 o ，以扇區為單位
Ø探測效率：10 公里內100%，三次放電
Ø電源指標：AC交流電：180-240 VAC （可選 90-120VAC ）
Ø功耗：大100W
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（2）通信：
Ø金屬或光纖聯接
Ø串行ASCII格式
ØRS-232和 RS-422串聯速率9600bps
Ø自動1分鐘雷電信息，同時報告發生事件的數據報告，或按用戶要求輸出
Ø標準/認可：UL, CSA, CE 和MILSTD45208
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（3）安裝配置
Ø地面：標準支柱
Ø風桿：風桿安裝支架，外徑3.5英寸
Ø高度：建議大高度3.0米
Ø。
（4）環境條件
Ø操作/儲存溫度：-50C至+50C（帶加熱器）
Ø大風負荷：0-120海里，222千米/小時
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（5）EFM550大氣電場儀
Ø精度 ：±10％
Ø相應時間：1秒
Ø信號接口：8位二進制數字信號RS－485（兼容RS－422〕全雙工
Ø取樣：固定2/秒信息率
Ø范圍：大±10kV/m
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（6）環境條件
Ø工作/儲存溫度范圍：-23 °C 到＋46 °C
Ø濕度：0％到100％
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（7）機械
Ø電動機：無刷型；平均*時間25，000小時以上
Ø電纜：4雙鉸線，小24AWG
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（8）電力
Ø電壓：100－240VAC，50－60赫茲；或20－30VDC
Ø電源保護：多級瞬時保護
Ø耗電：2.3瓦
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圖3 系統配置圖
TSS928單點雷電預警系統所覆蓋的區域面積約9000平方公里，大體相當于一個直轄市的行政范圍。通常建議安裝在受保護區域的中心位置。TSS928探測的中心區（頭頂區）是一個半徑9公里的圓，是TSS928重點防護的區域，而以外的附近區（半徑19公里）和外圍區（半徑56公里）是中心區的緩沖地帶，在這兩個地區發生的云地閃都能被TSS928識別、定位（范圍和方向）和記錄，而云間閃只計數不做方向和距離的判斷。假設雷暴由外圍區以外生成并向中心區域接近，當它相繼經過外圍區和附近區時，其距離范圍和方向就被TSS928探測到。經過對無數次雷暴的統計分析，雷暴從外圍區到達中心區域之前約有10~45分鐘的時間，TSS928在這段時間內向用戶定義的區域發出告警，包括發Email、屏幕顏色提醒，通過繼電器觸發燈光、警笛，也可以關閉（及恢復）脆弱設備的運行。
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TSS928支持RS-232-C和RS422串口輸出經過計算的閃電信息。當工作站與TSS928的距離不超過15米時可以通過計算機RS-232串口與TSS928相連。如果超過15米不超過1公里，則可以通過RS422方式。而本方案中的TSS928和其中一臺EFM550通過增加MODEM實現超過10公里距離內的傳輸。
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EFM550通常作為TSS928的輔助設備安裝在中心區以及需要重點保護的地點，實時監測這些區域的大氣電場強度并通過RS232（也支持RS422或RS485）串口將數字信號傳送到ALARM工作站。頭頂雷，作為雷電預警的另一個依據。
ALARM工作站通過串口多可與一臺TSS928和7臺EFM550電場儀相連。
芬蘭Vaisala雷電預警系統技術方案TSS928本方案是針對小區域（半徑55公里范圍）內的人員設施的防雷預警提出的解決方案，適用于城市，重要設施如油庫、機場、化工場、通訊基站，露天公共場所如體育場、游樂場、高爾夫球場等的防雷預警。系統運行基于對閃電的提前判斷、盡早發現，及時告警的原則，在盡量保障正常生產、生活的情況下，將由雷電災害造的人民生命財產損失的可能性降到低。
