雷電防御技術(shù)在氣象保障工作中的應(yīng)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(shè)施和設(shè)備雷電防御的必要性、主要防御方法、防御中的重點(diǎn)難點(diǎn)展開(kāi)探索。特別是設(shè)備現(xiàn)代化和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)化后，雷電的危害不僅是戶外設(shè)施、設(shè)備的雷擊破壞，還包括感應(yīng)電流對(duì)電子原件的破壞，亂流、電磁等對(duì)設(shè)備正常運(yùn)行的干擾和對(duì)無(wú)線通信的影響，以及對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的安全性的影響。

1 氣象設(shè)施和設(shè)備雷電防御的必要性

確保氣象數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、連續(xù)性、穩(wěn)定性是氣象工作的重中之重，也是開(kāi)展氣象服務(wù)的根基。氣象現(xiàn)代化發(fā)展到今天，觀測(cè)和預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)都依賴于各類電子電氣設(shè)備，氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)和辦公系統(tǒng)也更加依賴于網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)，雷電防御技術(shù)在氣象保障工作中將廣泛應(yīng)用，通過(guò)減少電與磁對(duì)氣象設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、計(jì)算機(jī)的破壞，保障氣象業(yè)務(wù)正常、穩(wěn)定運(yùn)行日益重要。

1.1 戶外氣象設(shè)施和設(shè)備的防御需求

觀測(cè)場(chǎng)、自動(dòng)氣象站大都建在戶外，四周開(kāi)闊、無(wú)遮蔽物，又不乏風(fēng)塔等高聳孤立的金屬構(gòu)筑物，容易直接受到雷擊。場(chǎng)內(nèi)的各種傳感器和數(shù)據(jù)采集模塊多為精密電子設(shè)備，容易在發(fā)生雷電時(shí)受到電磁破壞。然而，這些設(shè)備和儀器是氣象觀測(cè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的主要來(lái)源，因此采取雷電防御措施十分必要。

1.2 通信設(shè)備和數(shù)據(jù)傳輸線路的防御需求

氣象數(shù)據(jù)的傳輸是氣象工作的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，一般包括無(wú)線傳輸和有線傳輸。無(wú)線傳輸?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)主要在于通信設(shè)備直接被雷擊破壞或電磁損壞，以及傳輸信號(hào)受到電磁干擾；有線傳輸?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)在于線路直接被雷擊破壞或電磁損壞，或電涌通過(guò)線路入侵破壞內(nèi)部設(shè)備，或傳輸信號(hào)受到電磁干擾。

1.3 計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的防御需求

氣象業(yè)務(wù)的開(kāi)展和辦公早已離不開(kāi)計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備被電磁破壞的后果不堪設(shè)想。各類PC、服務(wù)器、機(jī)房、數(shù)據(jù)中心，承擔(dān)著氣象數(shù)據(jù)的傳輸、存儲(chǔ)、處理任務(wù)，這些電子電氣設(shè)備受到電磁干擾或破壞可能會(huì)造成傳輸不暢、數(shù)據(jù)失真、數(shù)據(jù)丟失的現(xiàn)象，后果十分嚴(yán)重。

2 氣象設(shè)施和設(shè)備雷電防御的主要方法

本文主要結(jié)合氣象工作中遇到的實(shí)際情況和雷電防御技術(shù)的基本原理，盡可能把雷電防御技術(shù)的應(yīng)用表述得簡(jiǎn)要、易懂，旨在提高人們雷電防御意識(shí)，知道哪里要防御、防御什么、怎么防御。根據(jù)氣象設(shè)施、設(shè)備的特征，我們通常所說(shuō)的直擊雷、感應(yīng)雷、電涌入侵、電磁干擾、靜電等，可以歸納為對(duì)電子電氣設(shè)備電破壞和磁破壞的防御。

2.1 氣象設(shè)施和設(shè)備電破壞的防御

氣象設(shè)施和設(shè)備電破壞防御的基本思路包括導(dǎo)走電流、消除電位差、防止電磁場(chǎng)危害。例如，在觀測(cè)場(chǎng)、自動(dòng)氣象站設(shè)置接閃裝置、采取接地措施就是為了把直擊雷、感應(yīng)雷產(chǎn)生的電流導(dǎo)走。同樣通過(guò)共用接地裝置、做等電位連接消除電位差，防止電流破壞設(shè)備或干擾設(shè)備正常運(yùn)行。

2.2 氣象設(shè)施和設(shè)備磁破壞的防御

氣象設(shè)施和設(shè)備磁破壞防御的基本思路是防止磁場(chǎng)對(duì)電子元件的直接破壞、對(duì)通信信號(hào)和數(shù)據(jù)傳輸?shù)母蓴_、磁電轉(zhuǎn)化帶來(lái)的電破壞。因此，許多重要的設(shè)備、線路、機(jī)房和數(shù)據(jù)中心都要采取屏蔽措施，防止磁場(chǎng)對(duì)電子元件的破壞、對(duì)通信信號(hào)和數(shù)據(jù)傳輸?shù)母蓴_，同時(shí)還要防御感應(yīng)電流造成的電破壞。

2.3 氣象設(shè)施和設(shè)備雷電防御中人的主觀能動(dòng)性

如果管理者雷電防御意識(shí)薄弱，對(duì)防雷設(shè)施不管理、不維護(hù)，也會(huì)造成防雷設(shè)施不能發(fā)揮其防御作用。因此，在氣象設(shè)施和設(shè)備雷電防御中發(fā)揮人的主觀能動(dòng)性十分重要，應(yīng)當(dāng)制定管理制度并加強(qiáng)執(zhí)行，提高氣象保障人員雷電防御意識(shí)。

3 氣象設(shè)施和設(shè)備雷電防御的重點(diǎn)難點(diǎn)

在氣象設(shè)備現(xiàn)代化和氣象業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)化后，氣象設(shè)施和設(shè)備雷電防御的重點(diǎn)從單一的戶外設(shè)備防直擊雷，轉(zhuǎn)向了儀器設(shè)備、通信設(shè)備、傳輸線路、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、機(jī)房、數(shù)據(jù)中心等氣象業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)化基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備對(duì)電破壞與磁破壞的全面防御。其防御的難點(diǎn)在于這些設(shè)施和設(shè)備已互聯(lián)成網(wǎng)且離不開(kāi)電，電和磁又不分家，電能轉(zhuǎn)化成磁，磁也能轉(zhuǎn)化成電，還有一些金屬磁化后磁性不會(huì)消失。

4 結(jié)語(yǔ)

2019年“智慧城市”被寫(xiě)入國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略計(jì)劃，“智慧氣象”作為發(fā)展智慧城市的重要組成部分，其重要性與意義突顯。氣象設(shè)備現(xiàn)代化和氣象業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)化是氣象服務(wù)智慧化的基礎(chǔ)，而構(gòu)筑這個(gè)基礎(chǔ)的電子電氣設(shè)施、設(shè)備是電破壞與磁破壞的易發(fā)區(qū)。因此，把雷電防御技術(shù)應(yīng)用到氣象設(shè)施和設(shè)備的保障工作中意義重大。