油气库雷电预警服务系统设计与应用

刘向科，黄志涛（山东省雷电防护技术中心，山东济南 250031）



油气库雷电预警服务系统设计与应用

刘向科，黄志涛
（山东省雷电防护技术中心，山东济南 250031）

摘 要：选取济南某油库作为服务对象，通过安装雷电预警系统探测雷云的运动情况，对所在该油库雷电预警系统进行系统设计，在雷暴来临前提醒用户做好安全防护措施，同时以2015年7月30日济南市一次强降水过程为例，进行系统应用测试，跟踪检测系统运行情况及服务效果。结果表明，油库雷电预警系统闪电监测准确，预警信息发布及时，服务对象较为满意。

关键词：油气库；雷电预警；系统设计；服务效果

目前，雷电对石油、化工行业造成的安全事故在全国多地均有发生，给国家造成了严重的经济损失。国家气象局已经实现了雷电发生后的闪电定位广域网建设，能够对已经发生的雷电在二维气象地图上进行数据统计、标记，给雷电防护堤供参考依据。气象系统由卫星、雷达提供的是大区、大范围、大云团的天气预报，更具危害性的局部雷暴云团还无法实时预报。气象系统建设的闪电定位系统目前暂时提供已经发生的雷电分布数据，不能有针对性地为企业提供雷电将要在何时、何地发生的预报服务。此次我们依托中国气象局雷电监测网山东省气象局布点的雷电闪点定位资料，为该某油库建设一套广域网局部闪电预警系统，对局部雷暴云将要在何时、何地发生进行预防性预报，对处在工作状态的易燃易爆场所提供预警信息，保障工作人员能够有充分的时间对储油罐区、炼油厂、输油泵站、装卸码头、加油站等易燃易爆场所施加防范措施，减少危害的发生。

1 系统设计

单点探测器采用固态雷电预警装置，单点探测器实时采集大气电场雷电信号并通过无线传输模块将相关信息传输至控制中心。固态预警装置探头包含一次电极和二次电极，两电极间采用高速电子开关。一次电极感应大气静电场，MCU控制高速开关的高速通断在二次电极上感应产生交变信号。鉴相模块对交变信号进行鉴相鉴别静电场极性，而交变信号经采样保持电路及信号运算放大电路处理后输出至A/D转换模块，A/D转换模块将转换完成的数字量实时传输至MCU处理。

固态预警装置探头MCU处理完成雷电电场值后通过通信模块将数据传输至固态预警装置智能处理单元，智能处理单元通过CDMA模块利用TCP/IP网络协议将数据发送至控制中心。固态预警装置预留扩展接口可供系统扩展增加温度、湿度、风向、风速、雨量等气象信息数据或其他数据信息测量、分析及数理统计。

固态预警装置电源管理系统由工频AC/DC电源模块、太阳能电池板、锂电池、锂电池充放电维护电路等模块组成。锂电池充放电维护电路除可利用工频市电或太阳能电池板有效为锂电池充电维护，还可监控市电过欠压、AC/DC电源模块和太阳能电池板工作状态。当智能处理单元通过锂电池充放电维护电路模块监测到AC/DC电源模块、太阳能电池板或锂电池充放电回路出现工作异常，智能处理单元将通过CDMA模块发送故障报警信息至控制中心。控制中心亦可通过网络主动寻址访问到单个雷电探测器的各项参数信息见图1。

图1 雷电预警系统传输架构图

2 系统应用实例

2.1 预警探头安装位置选择

由于探测头安装地点周围环境所带的电场，在一定程度上对电场探头所侦测的雷云电场场强值叠加干扰。此叠加干扰包括：

1）常量电场叠加干扰：与探头安装地周围的地形，地面物体构造性质，地质等有关的电场干扰。

2）变量电场叠加干扰：与周边植被的生长，车辆流动，生物通行，新建筑物，电缆通过，物体的摆动，地表水的流动等有关的电场干扰。

为尽量避免叠加干扰，该油库预警系统的电场探头和数据处理卡屏蔽腔安装在1m立杆上探头的视野立体角α为150°，以保证天空和云层都在探测范围内。，探头在最大程度地发挥其作用，同时便于以后对探头的维护。

2.2 闪电定位对比分析

结合山东省闪电定位系统分析，2015年7月30日12h—15h强雷电活动过程中山东省闪电定位监测网监测到的整个济南市地闪分布。从中可以看到，整个济南市共发生781次地闪。在此期间，及时告知服务对象其周边范围内雷电实时监

测情况，雷电活动趋于结束时发送了雷电警报解除短信，告知服务对象其周边10 km范围内未再监测到雷电活动。该过程中，雷电警报及解除短信的发送准确及时，从服务对象对其反馈信息看，其服务效果较好。

3 结语

1）通过油气库雷电预警服务系统实际应用，了解到该系统试运行期间，其应用效果较好，并能满足服务对象的相关需求。

2）该系统所目前对雷电预警的初步尝试，今后可引数值预报产品，并在雷电活动与雷达回波的关系、雷电潜势预报等方面进行深入研究，提高雷电预警的准确性、时效性和雷电防护能力。

参考文献

［1］ GB50057-2010，建筑物防雷设计规范［S］.

［2］ GB50650-2011，石油化工装置防雷设计规范［S］.

［3］ 罗林燕.基于大气电场与闪电资料的雷电临近预警方法［J］.成都信息工程学院学报，2010，（5）.

［4］ 吴建.利用地面电场仪与闪电定位资料进行短时雷电预警的方法［J］.气象与环境科学，2009，（32）.

Fuel Storage Services Lightning Warning Service System Design and Application

Liu Xiang-ke，Huang Zhi-tao

Abstract：Select a depot Jinan as clients，by installing lightning warning system to detect the movement of thunderclouds on the depot where the lightning warning system for system design，before the arrival of thunderstorms alert the user to do a good job safety measures while July 2015 May 30，Jinan City a heavy rainfall，for example，system application testing，tracking and detection system operation and service effectiveness.The results show that the depot lightning lightning warning system to monitor accurately and timely warning information release，higher user satisfaction.

Key words：fuel storage services；lightning warning；system design；effect of service

中图分类号：TE88

文献标志码：A

文章编号：1003–6490（2016）02–0032–02

收稿日期：2016–02–14

作者简介：刘向科（1981—），男，山东济南人，工程师，主要从事雷电防护工作。