雷电预警系统采用MEMS技术与电场微分算法规避雷电误报

雷电预警系统基于电荷感应原理和MEMS技术研制，采用电场微分结合门限阈值算法，可有效规避雨天、大风、扬尘等天气引起的误报，探测半径15公里，为石油化工、电网、景区等领域提供雷电预警。

雷电预警系统是全数字化电场探测与雷电预警平台，其核心电场探测结构基于电荷感应原理、采用MEMS技术研制，无电机等易磨损可动机械部件，具有体积小、功耗低、可靠性高、易于集成等突出优点。当雷云形成或靠近时，对地静电场的电场强度会呈现显著变化特征，系统通过测量环境静电场的原理对雷云进行侦测分析，当电场强度逐渐升高时，意味着测量区域很可能出现雷电。

在预警算法方面，该系统采用电场微分结合门限阈值优化雷电预警算法。与常规采用的门限阈值方法相比较，该系统可大概率规避人为干扰引起的误报问题，包括雨天、大风、雪天、扬尘等天气因素，进一步提高了预警的准确度。系统具备三级预警功能，可向声光报警器发送不同级别的预警信号，支持接入云端平台进行远程数据查看与管理。

在技术参数上，电场测量范围为-100kV/m至100kV/m，分辨力为0.1V/m，准确度达到±0.001%F.S，探测半径15公里，整机重量36公斤，传感器重量仅710克，功耗为2瓦，工作温度范围为-10℃至60℃。系统包含雷电预警探头、数据处理主机、太阳能供电系统、防直击雷系统、浪涌系统、接地系统以及空气温度、湿度、大气压力传感器等组成部分。系统支持有线与无线两种数据传输方式，可通过RS485-Modbus-RTU接口连接传感器，通过GPRS或4G将数据上传至云平台，数据传输频率为60秒一次，数据外发通信协议为json格式，月流量需求约100M。

在实际安装中，雷电预警探头应在晴天安装，安装于无遮挡的户外，不得安装在发电机排气出口处、电线杆旁及高压线下，探头安装高度建议为1.8米，有线布线距离不超过100米，设备使用时应保证良好接地。该雷电预警系统主要面向航天国防、气象、石油石化、电网、景区、矿山、油库、军事等领域的大气电场探测和雷电局域短时预警应用需求。当静电场持续升高时，系统通过实时侦测数据进行分析计算，发出分级报警信号，为人员撤离、设备停机、系统切换赢得宝贵时间。