雷電防御技術在氣象保障工作中的應用

福建省寧德市防雷中心 胡倫善 黃雄 王明輝

本文將從氣象設施和設備雷電防御的必要性、主要防御方法、防御中的重點難點展開探索。特別是設備現代化和業務數據化后，雷電的危害不僅是戶外設施、設備的雷擊破壞，還包括感應電流對電子原件的破壞，亂流、電磁等對設備正常運行的干擾和對無線通信的影響，以及對數據傳輸的穩定性、數據存儲的安全性的影響。

1 氣象設施和設備雷電防御的必要性

確保氣象數據的準確性、連續性、穩定性是氣象工作的重中之重，也是開展氣象服務的根基。氣象現代化發展到今天，觀測和預報的基礎數據都依賴于各類電子電氣設備，氣象業務系統和辦公系統也更加依賴于網絡與計算機，雷電防御技術在氣象保障工作中將廣泛應用，通過減少電與磁對氣象設備、網絡設備、計算機的破壞，保障氣象業務正常、穩定運行日益重要。

1.1 戶外氣象設施和設備的防御需求

觀測場、自動氣象站大都建在戶外，四周開闊、無遮蔽物，又不乏風塔等高聳孤立的金屬構筑物，容易直接受到雷擊。場內的各種傳感器和數據采集模塊多為精密電子設備，容易在發生雷電時受到電磁破壞。然而，這些設備和儀器是氣象觀測基礎數據的主要來源，因此采取雷電防御措施十分必要。

1.2 通信設備和數據傳輸線路的防御需求

氣象數據的傳輸是氣象工作的一個重要環節，一般包括無線傳輸和有線傳輸。無線傳輸的風險主要在于通信設備直接被雷擊破壞或電磁損壞，以及傳輸信號受到電磁干擾；有線傳輸的風險在于線路直接被雷擊破壞或電磁損壞，或電涌通過線路入侵破壞內部設備，或傳輸信號受到電磁干擾。

1.3 計算機及網絡系統的防御需求

氣象業務的開展和辦公早已離不開計算機及網絡系統，計算機和網絡設備被電磁破壞的后果不堪設想。各類PC、服務器、機房、數據中心，承擔著氣象數據的傳輸、存儲、處理任務，這些電子電氣設備受到電磁干擾或破壞可能會造成傳輸不暢、數據失真、數據丟失的現象，后果十分嚴重。

2 氣象設施和設備雷電防御的主要方法

本文主要結合氣象工作中遇到的實際情況和雷電防御技術的基本原理，盡可能把雷電防御技術的應用表述得簡要、易懂，旨在提高人們雷電防御意識，知道哪里要防御、防御什么、怎么防御。根據氣象設施、設備的特征，我們通常所說的直擊雷、感應雷、電涌入侵、電磁干擾、靜電等，可以歸納為對電子電氣設備電破壞和磁破壞的防御。

2.1 氣象設施和設備電破壞的防御

氣象設施和設備電破壞防御的基本思路包括導走電流、消除電位差、防止電磁場危害。例如，在觀測場、自動氣象站設置接閃裝置、采取接地措施就是為了把直擊雷、感應雷產生的電流導走。同樣通過共用接地裝置、做等電位連接消除電位差，防止電流破壞設備或干擾設備正常運行。

2.2 氣象設施和設備磁破壞的防御

氣象設施和設備磁破壞防御的基本思路是防止磁場對電子元件的直接破壞、對通信信號和數據傳輸的干擾、磁電轉化帶來的電破壞。因此，許多重要的設備、線路、機房和數據中心都要采取屏蔽措施，防止磁場對電子元件的破壞、對通信信號和數據傳輸的干擾，同時還要防御感應電流造成的電破壞。

2.3 氣象設施和設備雷電防御中人的主觀能動性

如果管理者雷電防御意識薄弱，對防雷設施不管理、不維護，也會造成防雷設施不能發揮其防御作用。因此，在氣象設施和設備雷電防御中發揮人的主觀能動性十分重要，應當制定管理制度并加強執行，提高氣象保障人員雷電防御意識。

3 氣象設施和設備雷電防御的重點難點

在氣象設備現代化和氣象業務數據化后，氣象設施和設備雷電防御的重點從單一的戶外設備防直擊雷，轉向了儀器設備、通信設備、傳輸線路、計算機、網絡、機房、數據中心等氣象業務數據化基礎設施設備對電破壞與磁破壞的全面防御。其防御的難點在于這些設施和設備已互聯成網且離不開電，電和磁又不分家，電能轉化成磁，磁也能轉化成電，還有一些金屬磁化后磁性不會消失。

4 結語

2019年“智慧城市”被寫入國家發展戰略計劃，“智慧氣象”作為發展智慧城市的重要組成部分，其重要性與意義突顯。氣象設備現代化和氣象業務數據化是氣象服務智慧化的基礎，而構筑這個基礎的電子電氣設施、設備是電破壞與磁破壞的易發區。因此，把雷電防御技術應用到氣象設施和設備的保障工作中意義重大。