智能雷電環(huán)境監(jiān)測(cè)儀的開發(fā)與應(yīng)用

王長(zhǎng)宇

摘 要：隨著社會(huì)的發(fā)展，對(duì)雷電等自然災(zāi)害的預(yù)防工作也在提出更高的要求。本文基于智能雷電環(huán)境監(jiān)測(cè)儀的開發(fā)為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)包括設(shè)計(jì)原則分析、硬件設(shè)計(jì)、材料選擇和安裝調(diào)試四部分。其中，通過智能雷電環(huán)境監(jiān)測(cè)儀采用單片機(jī)開發(fā)形式，根據(jù)核心控制處理器、觸發(fā)回路和共用接地裝置設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件;利用并聯(lián)間隙方法，根據(jù)并聯(lián)間隙長(zhǎng)度，計(jì)算絕緣子的伏秒特性，結(jié)合選配合適的材料完善設(shè)備。最后，根據(jù)雷電監(jiān)測(cè)要求進(jìn)行選址和安裝調(diào)試工作，以完成對(duì)雷電氣象的監(jiān)測(cè)和預(yù)防。

關(guān)鍵詞：防雷系統(tǒng);雷電環(huán)境監(jiān)測(cè);共用接地裝置

0引言

由于各行各業(yè)的發(fā)展，對(duì)雷電災(zāi)害的防范工作也越加重要。不過，外界環(huán)境中形成的復(fù)雜環(huán)境，十分容易遭到雷電方面的損害。面對(duì)這樣的局面，應(yīng)該采取有效的防雷保護(hù)措施，積極研究相關(guān)的防雷技術(shù)，并且，使其在應(yīng)用中，有效的防止雷擊事故的發(fā)生。

1系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

為保證系統(tǒng)的可用性、先進(jìn)性和可靠性，在調(diào)研的基礎(chǔ)上，確定本文系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則如下：

（1）系統(tǒng)穩(wěn)定性。作為一種防雷系統(tǒng)，質(zhì)量必須過硬，能在惡劣的環(huán)境下也能正常運(yùn)行需要具有較強(qiáng)的抗干擾能力。

（2）系統(tǒng)功能齊全。系統(tǒng)由于大部分工作在室外環(huán)境中，因此需要具有根據(jù)地理環(huán)境、天氣條件隨時(shí)可以調(diào)節(jié)參數(shù)的能力。

（3）系統(tǒng)合理性。系統(tǒng)需要選擇合理的控制思想，從而做到精確計(jì)量、準(zhǔn)確控制。

（4）系統(tǒng)成本低。在上述設(shè)計(jì)原則都得到保證的情況下，盡量降低設(shè)計(jì)和開發(fā)成本。

2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1智能雷電環(huán)境監(jiān)測(cè)儀

要想做到高效的防雷，雷電環(huán)境的了解是必不可少的，因此雷電環(huán)境監(jiān)測(cè)是防雷方案實(shí)施的基礎(chǔ)和前提。雷電環(huán)境的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中主要通過智能雷電環(huán)境監(jiān)測(cè)儀來完成。本文選用TL WLC350智能雷電環(huán)境監(jiān)測(cè)儀，如圖1所示。

TL WLC350智能雷電環(huán)境監(jiān)測(cè)儀配合防雷器使用，具有雷擊峰值電流強(qiáng)度監(jiān)測(cè)和記錄、雷擊次數(shù)監(jiān)測(cè)、雷電發(fā)生時(shí)間記錄、零地電壓監(jiān)控和告警、相電壓實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、SPD的狀態(tài)監(jiān)測(cè)等多種功能，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)雷電環(huán)境的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。

2.2系統(tǒng)核心

本系統(tǒng)核心控制處理器選取為性價(jià)比較高、性能可靠的Kinetis K64。該元件內(nèi)核設(shè)置為ARM Cortex M4，擁有120MHz最大時(shí)鐘頻率，1MB程序存儲(chǔ)器，256 kB數(shù)據(jù) RAM，56K SRAM ，100 個(gè)通用輸入輸出接口，接口類型包括CAN， Ethernet， I2C， I2S， UART， SDHC， SPI等。Kinetis K64是一種嵌入式控制處理器，與很多元件或硬件連接，起到中央控制作用，因此其連接電路的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，會(huì)直接影響系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性。

該裝置改造用到的主要材料如下表1所示。

3系統(tǒng)安裝條件

3.1安裝環(huán)境

利用MODEL 4015 接地電阻測(cè)試儀對(duì)移動(dòng)基站共址架空輸電塔專用防雷系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，MODEL 4015 接地電阻測(cè)試儀如圖2所示。

MODEL 4015 接地電阻測(cè)試儀是一種電池供電的儀表，有 C、P、E 三端子，3位半LCD顯示，除了可以測(cè)量接地電阻（量程1——1999歐，精度2%）外，還可以測(cè)量接地體交流（50Hz或60Hz）干擾電位（量程0—199.9V，精度1%）。該儀器體積小、重量輕、攜帶方便。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，為降低雷擊風(fēng)險(xiǎn)，給人們提供穩(wěn)定的生活環(huán)境，保證自然災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)性。應(yīng)該采取有效的防護(hù)措施，做好雷擊預(yù)防監(jiān)測(cè)工作，對(duì)有關(guān)問題展開深入地研究，從而提高災(zāi)害預(yù)防研發(fā)的服務(wù)水平。

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