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防雷装置在线监测平台的设计与实现
发表时间:2023-04-12 11:08:45



作者:
周文生,戴巍,陈绍东,许锐文,刘三梅,叶泽文,陈子君

(1.广东省气候中心 2.中国气象局广州热带海洋气象研究所)

全文发表在《》广东气象》2023.2

摘要:

为解决防雷装置传统人工检测周期长、成本高的问题,综合运用电子信息技术和互联网技术,设计实现了防雷装置在线监测平台。研究在线监测数据测量原理;用 JAVA 语言进行平台开发,综合运用多线程 Reactor设计模式、IoTServer 重定向、数据缓存、JavaScript语言系统二次开发等多种关键技术,实现了对接闪器、引下线、接地装置和电涌保护器( 简称“SPD 等防雷装置运行状态和性能参数的综合在线监测,并具备数据查询统计分析、设备管理和告警管理等功能。

雷电具有强大的电流、炽热的高温、强烈的电磁辐射以及猛烈的冲击波,具有巨大的破坏作用[1] ,是“ 联合国减灾十年” 公布的影响人类活动的严重灾害之一[2] 广东省各地基本全年均有雷暴发生[3] ,防雷安全需求巨大。雷电防护装置( 简称“ 防雷装置” 人工检测人力成本高,且检测周期长,无法做到实时监测[4] ,不能及时发现防雷装置出现的问题[5] ,已无法满足日益增长的防雷安全要求。 随着科技进步,社会进入万物互联的时代,防雷装置在线监测技术作为智能防雷体系的关键技术之一[6] ,通过对防雷装置系统进行科学、准确的实时监测,结合数据统计分析功能,及时发现防雷装置存在隐患问题,促进更好地做好防雷安全工作[7]

1 系统设计

1.1 总体结构设计

防雷装置在线监测平台由监测设备硬件系统和监测平台软件系统等组成。 硬件系统包括数据采集设备、通讯网关设备、平台运行服务器等;平台软件系统为支持 Web 端访问的应用程序。 各数据采集设备实现对不同参数的计算采集,然后将采集的数据通过网关设备传输到监测平台软件系统。 平台软件系统主要分为数据层和应用层,数据层主要完成数据的接收、数据解析、数据缓存和数据存储;应用层主要完成数据的可视化展示、对比统计分析、告警管理、设备管理和用户管理等功能。 整体结构如图1所示。

1.2 在线监测平台设计

1) 参数测量原理。

不同类型设备的数据测量原理各不相同,主要参数测量原理如下:

(1) 接地电阻测量

接地电阻的采集基本原理与传统人工检测相同,采用直线三级法布设测量地极,采用恒流源电流测量法。 数据采集器在电流极C 和被测地E之间加上一个恒定电流A,测量被测地E和电压极P 之间的电压U,利用欧姆定律计算得到被测地 E 的接地电阻值。为抑制工频干扰,通常采用明显不同于50Hz 的交流电源进行测量。

自然界中的雷电不可能消失
人类对技术进步的向往和冲动也不可能终止
技术进步带来的潜在威胁
只能靠技术的继续进步来解决
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