雷电预警实时监测系统(Lightning Early Warning and Real-time Monitoring System,简称 LEWS)是一种利用电磁场探测、气象雷达、光学探测等综合手段,对雷电活动进行实时监测、分析和提前预警的防雷系统。它既不同于单纯的避雷针被动防护,也区别于浪涌保护器的事后防护,而是事前提前数分钟到数十分钟发出预警信号,为人员撤离、设备停机、系统切换赢得宝贵时间。
根据 GB/T 21714-2008《雷电定位系统技术规范》 和 QX/T 321-2016《雷电监测与预警技术规范》,雷电预警系统属于主动防雷范畴,主要功能包括:
实时探测雷电活动(云内放电、云间放电、云地放电);
与防雷设备联动控制(如关闭风机、切断电源、封锁露天作业区等)。
二、地凯科技智能雷电预警实时监测系统的防雷工作原理
原理:雷电放电会产生极强的电磁脉冲(EMP),在 1Hz~300MHz 的宽频范围内有明显特征。系统利用低频电场天线(1~10 kHz)监测静电场变化,同时利用宽带磁场天线(1~30 MHz)监测雷电的瞬时脉冲信号。
作用:静电场持续升高通常是雷雨云接近的信号,而宽带脉冲的幅度和波形可判断放电类型与强度。
系统通过到达时间差法(TOA)或磁方位法(MDF),计算雷电源位置;多点布设的探测站可实现三角定位,精度可达 250~500 米。
通过信号衰减率与波形特征,可计算雷电距离与能量等级。
云内放电密度增加 → 预示未来可能产生云地放电(危害最大)。
通过过去 5~10 分钟内的雷电活动变化趋势,预测未来 15~45 分钟的雷电风险等级。
系统内置 雷电预警等级模型(通常分为三级或四色预警)。
与现场 SCADA系统、自动化断路器、警报广播、可视化防雷平台对接,实现:
不同探测技术下,雷电预警系统的有效探测范围存在差异:
静电场探测,云内电场变化,15~30 km,±1 km
宽带脉冲电磁波探测,云地/云间放电,50~80 km,±500 m
区域雷电定位网络,全类型雷电,150~300 km,±250 m
综合光学-电磁混合探测,高精度定位,100~200 km,±200 m
单站点静电场探测:适合局部保护(如单个机场、变电站);
区域网络式雷电监测:适合大范围行业保护(如铁路、输电网、沿海港口群)。
根据中国气象行业标准 QX/T 321,为了确保预警提前量,系统应能在雷电到达目标前 ≥15分钟 发出警报,探测距离需不小于 30 公里。
四、地凯科技智能雷电预警实时监测系统行业部署解决方案
需求:风电机组、光伏组件、输电线路易受雷击损坏,需提前停机或切换供电线路。
在风电场或光伏基地布设 1~2 台静电场仪(覆盖半径 15 km)+ 接入区域雷电定位网络。
与 SCADA系统联动,雷电接近 10 km 内自动停机。
关键设备配合SPD浪涌保护器,形成“预警+防护”双重体系。
需求:保障航班安全,减少雷电天气下的地面作业风险。
布设静电场传感器于跑道两端,结合区域雷电监测数据。
预警系统与塔台指挥系统对接,发出雷电红色预警时暂停登机、加油作业。
与ADS-B航班监控系统对接,实现飞行动态与雷电预警叠加显示。
需求:油罐区、易燃气体管道极易被雷击引发火灾爆炸。
静电场仪安装于油罐区最高点,结合多点探测防止盲区。
雷电接近 15 km 内,系统自动切断高危生产环节电源并封闭管道阀门。
与调度中心系统对接,雷电接近 10 km 内自动降低供电电压或切换备用供电。
接入海事调度中心,实现雷电临近时自动禁止吊装作业。
与现有气象雷达融合:在有条件的地区,建议将雷电预警系统与天气雷达数据融合,提高预测准确度。
防雷接地:静电场仪与探测设备的接地电阻应≤4 Ω(依据 GB 50057-2010)。
定期校准与检修:每年至少一次静电场仪校准,确保灵敏度和零点稳定性。
多通道冗余:预警信号应通过有线+无线(4G/5G/北斗短报文)双通道传输,防止单通道故障导致漏报。
雷电预警实时监测系统是现代防雷体系的“第一道防线”,它的作用不是替代避雷针和浪涌保护器,而是与它们形成事前+事中+事后的全流程雷电防护体系:
事前:提前 15~45 分钟预警,保护人员和设备;
在复合气象灾害频发的今天,配合 GB/T 21714、GB 50057 等国家标准部署雷电预警系统,不仅是行业安全生产的需要,也是智慧防雷发展的必然趋势。