智能防雷在線監(jiān)測(cè)物聯(lián)平臺(tái)系統(tǒng)在大足石刻的應(yīng)用

胡登耀

摘要：以數(shù)字傳感技術(shù)、數(shù)字網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)、數(shù)字存儲(chǔ)技術(shù)、數(shù)字化分析技術(shù)為核心，通過前端傳感器將雷電波形、雷電數(shù)據(jù)、電壓、電流、溫濕度、場(chǎng)強(qiáng)等模擬信號(hào)或開關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)過數(shù)字處理、存儲(chǔ)系統(tǒng)對(duì)監(jiān)測(cè)參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)一的處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)大足石刻防雷設(shè)施實(shí)時(shí)雷電參數(shù)、SPD運(yùn)行狀態(tài)、接地電阻阻值和設(shè)備運(yùn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：智能防雷、在線監(jiān)測(cè)

一、大足石刻摩崖造像概況

大足石刻位于重慶市大足區(qū)境內(nèi)，是唐、五代、宋時(shí)所鑿造，明、清兩代亦續(xù)有開鑿。現(xiàn)為世界文化遺產(chǎn)，世界八大石窟之一。

以北山、寶頂山、南山、石篆山、石門山（簡(jiǎn)稱“五山”）摩崖造像為代表的大足石刻是中國石窟藝術(shù)重要的組成部分，也是世界石窟藝術(shù)中公元九世紀(jì)末至十三世紀(jì)中葉間中國晚唐景福元年至南宋淳佑十二年最為壯麗輝煌的一頁。大足石刻始建于公元650年唐永徽元年，興盛于公元九世紀(jì)末至十三世紀(jì)中葉，余緒延至明、清，是中國晚期石窟藝術(shù)的代表作品。

本文以寶頂山、北山、南山、石門山、石篆山摩崖造像防雷工程為調(diào)研對(duì)象。

大足石刻物聯(lián)網(wǎng)防雷技術(shù)應(yīng)用

根據(jù)“閃電定位系統(tǒng)與人工觀測(cè)雷電日參數(shù)對(duì)比分析 ”大足區(qū)年平均雷暴日為46天。

根據(jù)“基于ADTD系統(tǒng)的閃電頻次分布特征分析”大足是重慶市閃電密度最高的區(qū)域，平均年25KM2最大值為225次，位于石篆山摩崖造像所在地三驅(qū)鎮(zhèn)。

大足石刻研究院于2021年9月實(shí)施完成了大足石刻五山防雷工程，工程經(jīng)重慶市防雷中心檢測(cè)合格正式投入使用。在此基礎(chǔ)上建設(shè)智能防雷在線檢測(cè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)系統(tǒng)。

該系統(tǒng)是一套以數(shù)字傳感技術(shù)、數(shù)字網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)、數(shù)字存儲(chǔ)技術(shù)、數(shù)字化分析技術(shù)為核心，通過前端傳感器將雷電波形、雷電數(shù)據(jù)、電壓、電流、溫濕度、場(chǎng)強(qiáng)等模擬信號(hào)或開關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)過數(shù)字處理、存儲(chǔ)系統(tǒng)對(duì)監(jiān)測(cè)參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)一的處理，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)雷電參數(shù)、SPD運(yùn)行狀態(tài)、接地電阻阻值和設(shè)備運(yùn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)。在現(xiàn)代防雷系統(tǒng)的監(jiān)控中具有無可替代的作用。

1、對(duì)于被保護(hù)設(shè)備的必要性

智能防雷在線監(jiān)測(cè)物聯(lián)平臺(tái)系統(tǒng)布置在寶頂山、北山、南山、石門山、石篆山，不但為雷電防護(hù)技術(shù)的發(fā)展提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并且我們可以通過在建筑物易遭雷電侵入地方安裝防雷監(jiān)測(cè)設(shè)備后可對(duì)各點(diǎn)侵入的雷電數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，從而分析出該建筑雷電侵入點(diǎn)及侵入雷電的能量。后期根據(jù)這些數(shù)據(jù)，在易受雷電侵入點(diǎn)加強(qiáng)雷電防護(hù)，更好的保護(hù)系統(tǒng)安全。

2、對(duì)于防雷系統(tǒng)可靠運(yùn)行的必要性

防雷屬于易損系統(tǒng)，如地網(wǎng)接地電阻的上升甚至斷開，電源防雷器的老化甚至失效等，所以防雷系統(tǒng)在安裝后需要做定期的檢查。而傳統(tǒng)的防雷檢查主要靠人力完成，不僅需要大量人力并且存在巡檢覆蓋率差、間隔時(shí)間長(zhǎng)等弊端，極易出現(xiàn)防雷系統(tǒng)劣化或損壞而未能檢查到，從而導(dǎo)致被保護(hù)設(shè)備不可逆的損壞現(xiàn)象。由于缺乏相關(guān)數(shù)據(jù)，當(dāng)防雷設(shè)備損壞后也無法分析具體原因，造成后期大量的重復(fù)投資。

在寶頂山、北山、南山、石門山、石篆山安裝智能防雷在線監(jiān)測(cè)物聯(lián)平臺(tái)系統(tǒng)后，我們可通過終端的監(jiān)測(cè)設(shè)備實(shí)時(shí)采集到防雷器的各種工作參數(shù)、工作環(huán)境參數(shù)、地網(wǎng)接地阻值等信息。并將采集到的數(shù)據(jù)通過數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)傳送至安防中心，從而實(shí)時(shí)了解防雷系統(tǒng)各設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、使用壽命等信息。一旦發(fā)現(xiàn)防雷系統(tǒng)劣化、老化或損壞時(shí)便可及時(shí)安排人員到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行精準(zhǔn)維護(hù)，以防止防雷系統(tǒng)在雷暴過程中損壞而導(dǎo)致的防護(hù)失效問題。還可以通過采集到的數(shù)據(jù)分析出防雷器質(zhì)量和損壞原因。

3、運(yùn)行維護(hù)及故障響應(yīng)的必要性

傳統(tǒng)設(shè)備的操作需要人員到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，操作時(shí)間長(zhǎng)，效率低，尤其是當(dāng)防雷器發(fā)生損壞時(shí)，被保護(hù)設(shè)備被長(zhǎng)時(shí)間暴露在危險(xiǎn)環(huán)境中，增加了設(shè)備損壞的可能性。

在安裝智能防雷在線監(jiān)測(cè)物聯(lián)平臺(tái)系統(tǒng)后，一旦寶頂山、北山、南山、石門山、石篆山防雷器損壞或運(yùn)行參數(shù)超過閥值設(shè)定時(shí)，便會(huì)通過界面顯示、聲光報(bào)警、短信報(bào)警、外接屏幕報(bào)警等方式提醒用戶，并可通過控制模塊實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)端開關(guān)節(jié)點(diǎn)的控制，再通過這些開關(guān)節(jié)點(diǎn)對(duì)斷路器、雙電源等設(shè)備進(jìn)行的開合閘、線路切換等操作。

雷電預(yù)警系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)寶頂山、北山、南山、石門山、石篆山的靜電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)變化，將采集到的數(shù)據(jù)通過數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)傳送至安防中心，反映在輸出結(jié)果中并與預(yù)設(shè)的三個(gè)場(chǎng)強(qiáng)門限相比較，以確定警報(bào)等級(jí)。

物聯(lián)網(wǎng)防雷技術(shù)在寶頂山、北山、南山、石門山、石篆山的應(yīng)用，準(zhǔn)確地監(jiān)控五山每個(gè)區(qū)域的防雷設(shè)備相關(guān)情況，極大的節(jié)約了對(duì)遠(yuǎn)端防雷設(shè)備維護(hù)的人力和財(cái)力。

三、智能防雷在線監(jiān)測(cè)物聯(lián)平臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.1智能防雷監(jiān)測(cè)模塊記錄內(nèi)容：雷擊計(jì)數(shù)功能，當(dāng)遭遇雷擊，秒級(jí)報(bào)警;開關(guān)量記錄及異常報(bào)警;電涌保護(hù)器發(fā)生異常時(shí)，秒級(jí)報(bào)警;SPD劣化情況及發(fā)成時(shí)間以短信方式發(fā)到維護(hù)人員手機(jī);環(huán)境溫度記錄;電腦、智能手機(jī)可與遠(yuǎn)程監(jiān)控。

1.2智能接地電阻測(cè)試儀

采用精密三線法或簡(jiǎn)易二線法測(cè)試接地電阻，采用平均值整流法測(cè)試接地電壓，在線檢測(cè)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，采用4G傳輸、組建網(wǎng)絡(luò)、實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程多點(diǎn)在線監(jiān)測(cè)、APP及短信推送等。終端設(shè)備自帶顯示屏，可隨時(shí)觀察接地電阻值。

2、雷電預(yù)警系統(tǒng)平臺(tái)

雷電預(yù)警系統(tǒng)采用大氣電場(chǎng)偵測(cè)儀運(yùn)用測(cè)量環(huán)境靜電場(chǎng)的原理來對(duì)雷云進(jìn)行偵測(cè)分析。在任何時(shí)候，系統(tǒng)都可以根據(jù)對(duì)環(huán)境靜電場(chǎng)的變化來偵測(cè)寶頂山、北山、南山、石門山、石篆山15公里以內(nèi)靠近的雷雨云。當(dāng)靜電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度逐漸升高的時(shí)候，這就意味著在測(cè)量區(qū)域范圍很可能出現(xiàn)雷電。

四、結(jié)束語

通過智能防雷檢測(cè)模塊實(shí)時(shí)記錄開關(guān)量、雷擊次數(shù)、空開狀態(tài)、環(huán)境溫度，智能雷電峰值記錄儀實(shí)時(shí)采集記錄雷電發(fā)生時(shí)間、記錄雷電發(fā)生的最大峰值電流，智能接地電阻測(cè)試儀實(shí)時(shí)采集接地地網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，大氣電場(chǎng)儀采集實(shí)時(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度。智能防雷設(shè)備通過采集器轉(zhuǎn)化為電信號(hào)（遙信）將數(shù)據(jù)無線傳輸至智能防雷在線檢測(cè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)系統(tǒng)。平臺(tái)系統(tǒng)把所有加入物聯(lián)網(wǎng)的防雷設(shè)備的信息匯集在一起從而形成大數(shù)據(jù)，工作人員通過電腦、筆記本、手機(jī)等方式接入物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)系統(tǒng)從而隨時(shí)隨地得知遠(yuǎn)端防雷設(shè)備的相關(guān)情況。通過對(duì)匯集在一起的相關(guān)大數(shù)據(jù)的分析可以對(duì)不同區(qū)域，不同情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，把所有防雷設(shè)備的相關(guān)狀態(tài)直接在安防中心顯示，工作人員可以通過本地顯示掌握電網(wǎng)、雷電、防雷器、接地、場(chǎng)強(qiáng)實(shí)時(shí)狀態(tài)。將相關(guān)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分析、統(tǒng)計(jì)后，通過人機(jī)交互界面呈現(xiàn)，以便用戶端及時(shí)組織對(duì)遭受雷擊的設(shè)備進(jìn)行搶修和更換，達(dá)到防雷減災(zāi)的效果。