闪电定位系统应用简介

摘要：介绍了我国雷电监测网的建设情况以及什么是雷电定位系统及其在我国应用情况，着重介绍法国研制SAFI甚高频窄带干涉法雷电定位系统的组成结构、工作原理和主要应用产品，以及SAFIR在雷电监测、预警中的应用。

关键词：闪电定位仪闪电定位系统，SAFIR， 雷电监测雷电预警临近预报

Abstract: the article introduces the situation of the construction of lightning monitoring network in China and what is lightning location system and its application in our country, this paper introduce French SAFI narrowband interference method developed less the lightning location system composition structure, working principle and main application products, and lightning SAFIR in monitoring and warning of application.

Keywords: lightning controller is equipped lightning location system, SAFIR, thunder lightning warning monitoring near forecast

中图分类号：S761.5文献标识码：A文章编号：

1.引言

随着人类社会经济的发展，因雷电而引发的灾害也越来越严重。雷电发生时，还会引起大气物理结构和化学成分的一系列变化，这些变化对自然环境和人类生活会产生直接或间接的影响。同时，雷电的出现与其他天气现象有着密切的关系，特别是经常伴随着造成严重灾害的中小尺度天气系统发生。因此，雷电会造成极大的灾害，威胁人类生命财产的安全。常遭受雷击影响的领域包括建筑、电网、通讯、林业、交通、军事设施等，尤其对现在广泛使用的微电子、信息网络、无线电设备，遭受雷击并造成重大损失的可能性愈来愈大。雷电造成的灾害每年都要发生多起，常会引起严重后果。

虽然雷电是一种能引起严重灾害的自然现象，但由于我国目前还没有建立高水平的大范围雷电监测网，使得我国无论在雷电的业务监测领域还是在理论研究方面都受到了很大制约，总体水平无法与国际先进水平相比，从而影响了我国在雷电防护、中小尺度对流天气系统中的云物理和化学研究等方面的进展。许多科学家只好通过从国外获取开展研究或到国外实验室去工作。这种状况与我国社会经济的迅速发展是不相适应的。为了提高我国在这一领域的科研与业务水平和预防雷电灾害的能力，采用国际先进技术，提高雷电监测的能力和水平是十分必要的。

2.我国国内闪电监测网建设的一些情况

我国的闪电定位技术从20世纪80年代末得到了迅速发展，目前国内其他专业部门已经发展了一定规模的闪电定位系统，但全国范围内的闪电站网架设和闪电监测系统尚未完成。

闪电定位系统是用于雷电测量和预警的新型探测设备。

“雷电监测预警”2004年开始联网建设。提前两个小时，您就能得到雷电即将来到的预报。中国将用两年时间在全国组织一张大“网”，严密监控雷电的发生，并随时向社会发布雷电警报，以减少雷电灾害造成的损失。2004年中国雷电监测预警网正式开始建设。将雷电即将发生的地带、强度及影响范围等提前半个小时至两个小时向社会发布。

2004年起在全国范围内开始建设的“雷电监测预警网”能给你提供一份“雷电天气预报”。这项分两个阶段执行的工程在2005年实现雷电的“精确预警”，可提前半个小时至两小时了解到雷电即将发生的地带、测算出其强度和影响范围；之后，气象台将根据掌握的资料，想发布台风预报那样及时向社会发布，提醒市民注意避雷。

3.雷电定位仪系统的基本原理

雷电监测定位仪是指利用闪电回击辐射的声、光、电磁场特性来遥测闪电回击放电参数的一种自动化探测设备。在探测技术上，雷电监测定位方法有声学法、光学法和电磁场法。由于单个雷电定位站只能探测雷暴的方向、大致位置、频度，它定位误差大、强度无法确定，一般只用于雷暴活动的预警。现在多采用多站法雷电定位系统，它定位精度高、探测参量多，但设备复杂，需要通信网、中心数据处理站。根据接收雷电信号的频段差异，多站法雷电定位系统分为甚低频、甚高频两类。目前雷电监测定位系统已广泛应用在雷电的监测、预报、雷电防护及雷电研究中。几乎所有发达国家和地区都在全国和地区铺设了雷电监测定位网，并且一般都由气象部门牵头组建国家雷电监测定位网。

4.雷电定位系统的应用

4.1 在气象业务上的应用

4.1.1 强对流天气的监测与预报

4.1.2 超短时天气系统监测与预报

4.1.3 人工影响天气（增雨、防冰雹）

4.1.4 替代现有的雷电日、小时数的眼观、手工记录

4.2 雷电防护方面的应用

4.2.1防雷工程规划、设计与检测：雷电监测定位系统能统计任意位置的雷电活动参数（雷暴日、雷电密度、雷电强度及波形特征）这些参数能广泛应用于防雷工程的规划、设计与检测。

4.2.2 在工程选址时，可以根据雷电统计规律，将工程位置选在雷电发生频率比较小/强度比较低的区域。

4.2.3 对于已经建成的工程可以通过查对已发生的闪电防护情况，对防雷工程进行检测、评估。

5.SAFIR介绍

5.1 SAFIR的组成

SAFIR网站系统由2个以上SAFIR子站组成。每个SAFIR子站由天线系统（VHF干涉仪天线、LF传感仪天线、GPS天线）、VHF干涉仪前放和接收电路、信号鉴别处理和分析电路、电源电路以及通信接口等几部分组成。

5.2 SAFIR的探测原理

SAFIR的定位原理是采用VHF干涉测量技术测向，再用交汇法（由2个以上测站同时观测得到的方位角）确定其平面和空间位置，即：使用一个包括8个天线单元的天线组，布置在一个圆环上，在360o范围均匀分布，保持各天线单元相距45°的相位差。利用这个相位差可以得到闪电发生地点与干涉仪天线阵之间的角度数据。在收到子站测得的闪电角度数据后，主站的中心处理系统利用三角测量定位技术便可以确定雷电发生的位置。

5.3 SAFIR的优势

IC和CG均可产生电磁脉冲辐射，相对于LF频段而言，VHF频段的闪电信息更丰富，覆盖了整个闪电放电过程。CG主要产生低频闪电电磁脉冲辐射，IC过程产生的电磁脉冲辐射主要分布在VHF频段。因此，SAFIR具有探测IC的优势。此外，VHF闪电探测受地面传导率、电离层变化、地形变化、闪电辐射信号的波形和幅度等的影响小，因此VHF干扰法定位技术在定位精度上优于LF定位技术。

6.思考

6.1 雷电天气型预报是一种比较粗放的预报形式，因此要结合天气形势研制出一些好的预报指标。如根据天气形势并结合沙氏指数、A指数等研制出雷电落区和强度预报的具体指标，才有利于提高准确率。

6.2 雷电预报应向精细化方向发展。受经济条件的制约，再加上社会防雷意识不强，目前不可能该安装防雷装置的地方都能安装，因此做好雷电预报服务时减少雷电灾害的重要手段。目前的雷电预报是一种粗放型的定性预报，要达到雷电的防护效果，必须及时开展雷电精细化预报研究

6.3 雷电预报的评分。可根据闪电定位仪资料进行评定。一般可规定落区预报和强度预报各占50分，最后得分为落区预报得分加强度预报得分。即落区预报正确得50，落区预报错误得0分;

参考文献:

[1]中国气象局科教司。省地气象台短期预报岗位培训教材，北京：气象出版社，1998，208-211

[2]肖稳安徐泽芳《雷电监测和预警》南京信息工程大学电子工程系江西信息应用职业技术学院环境工程系

作者简介：许艺（1974--），男，汉族，湖南省祁阳县人，专科学历，助理工程师，从事防雷工作。

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