1、淺談海關防雷預警信息系統摘 要:本文主要介紹防雷預警信息系統的功能、原理，并介紹了該系統 在黃埔海關的具體使用狀況。關鍵詞：防雷預警信息系統引言雷電災害被聯合國確定為世界最嚴重的十大自然災害之一，全球每年 因雷擊造成人員傷亡、財產損失不計其數。黃埔海關關區范圍包括廣州市東部地區及東莞市，根據廣東省氣象部門提供的權威數據，我關在廣州所處地域平均地閃密度為38次/平方公里年,我關在東莞所處地域平均地閃密度為41次/平方公里年。廣州市大區域地閃密度圖年平均雷暴日（天）年雷擊次數（次）平均地閃密度（次/平方公里年）廣州市80多天27萬次38東莞市80多天10萬次412009年黃埔關區雷電統計數據根據以

2、上數據分析，我關區各辦公及業務現場每年平均遭受雷電侵襲達40次之多。尤其是每年春夏之交，雷電交加，淫雨成澤，雷擊對我 關的計算機設備、通信設備和監控設備等微電子類設備造成了巨大威脅。而在上世紀90年代,我關區內各辦公場所、監管場所的建筑陳舊，絕大 部分都不符合國家對建筑物防雷規范的要求。同時,關區內各類機房以 及終端設備的使用場所，同樣也不符合國家對電子信息系統防雷技術規 范的要求。因此，這里存在著大量的防雷隱患，給雷電的入侵提供了大 量的途徑。雷電是一種自然現象，它的巨大能量眾所周知。幾個世紀以來，人類 對雷擊破壞性的硏究、探索和采取預防的措施，已經有了一套比較成熟的 理論。云中或是在云對地

3、之間的電場強度并不是到處一樣的，而是一個非常不均勻的電場，當云中電荷密集處的電場強度達到25 - 30kv/cm時,就會由云向地開始先導放電，當先導通道的頂端接近地面時，可誘發迎 面先導，當先導與迎面先導會合時，即形成了從云到地面的強烈電離通 道，這時出現極大的電流，這就是雷電的主放電階段，雷鳴和電閃都伴 隨著出現。主放電階段存在的時間極短，約50 - 100ms ,主放電的過程 是逆著先導通道發展的，速度約為光速的1/20 -1/2 ,主放電的電流可 達數十萬安，是全部雷電流的主要部分,主放電到達云端時就結束,然 后云中的殘余電荷經過主放電通道流下來，稱為余光階段，由于云中電阻很大，余光階段

4、對應電流不大（約數百安），但持續時間卻較長（0.03-0.15s 1由于云中可能同時存在著幾個電荷中心向第一通道放電，因此雷電多呈多重性，每次放電相隔600ms到800ms ,放電的數量平均黃埔海關防雷系統從1997年開始建設，一直不斷地進行完善改造,部分防雷器運行時間已長達10年以上雖然從總體來看大多數避雷器都 在正常的工作狀態，但是存在無法統一預警，部分車場地形開闊，容易 發生雷擊災害，甚至發生執勤武警戰士遭受雷擊等意外事件,對雷雨天 氣下的海關監管工作造成嚴重影響。必須開發一套集中、穩定、高效的 防雷預警系統，在雷電到來時及時預警雷擊，才能消除雷擊隱患，完善 防雷系統，較好的保護海關人員

5、和設備的安全。但雷電預警信息如何有 效通知現場作業人員,從而進一步提高防雷預警系統應用效率,成為一 個重要課題。:l系統主要功能黃埔海關防雷預警系統利用雷電預警系統能夠準確偵測雷暴的產生 和發展全過程,并在雷擊危險來臨前（不少于30分鐘）發出警告信號的 先進功能，與先進的通信系統及個人通信設備或通信網絡（各種移動通訊 網絡和手機短信）相結合,及時將危險警告通知需求用戶，使用戶可以在 已知的規則下及時規避可能的危險，能極大提高預警效率，進而達到防災 減災的目的。兼顧預警監測點的控制范圍（預警設備的監測范圍為1015公里）;監測的連續性；監測的有效性以及構網成本因素；我們初步構想雷電預警系統可在車

6、檢場附近大樓樓頂建立監測點，雷電預警系統的室內電子設備 放置于大樓機房內。黃埔海關防雷預警系統通過實時監測當地空間靜電場的變化，間接 了解雷云電荷積累的變化，從而提前預測到雷閃發生的可能性。在建設 防雷預警信息采集系統時，我處兼顧預警監測點的控制范圍、監測的連 續性、監測的有效性以及構網成本因素，在雷電多發的長安車檢場與寮 步車檢場附近的辦公大樓樓頂建立雷電預警系統檢測點，采集靜電場變 化數據。在總關架設防雷預警平臺服務器，收集相應數據，并做出分析和進 一步處理。做出不同的響應，如發送防雷預警短信,向管理網內各類海 關平臺發送報警信息，實現防雷預警信息的實時共享。2 系統主要原理21雷電預警原

7、理電場是由電荷建立的，雷閃的發生來源于雷云內部的電荷累積這樣, 只要能夠準確檢測空間靜電場的的改變就可以間接了解雷云電荷累積的 變化：以在平地距地面約1.5m處設立的檢測點為例，在一個無云天氣檢測到的平均場強約為250v/m ,而當場強檢測值達到2kv/m以上時,通常 意味著該地點上方雷云已經產生；如果場強持續增大至4kv/m ,發生雷 閃現象的可能性就將超過90% ;雷閃發生時，場強會增大至14kv/m以±o 一般情況下，獨立雷云（對流雷云）或雷云群的產生需要至少約20 分鐘。基于上述原理，只要不停地檢測它所在位置的靜電場場強變化，并排除/修正其它非雷云電場的干擾，然后反映在輸出結

8、果中并與三個場強門 限相比較,以確定警報等級。因此,在第一次雷閃前,系統就已經探測到雷閃發生的可能性，并且 迅速發出危險信息。從而對人員、設備提供良好的保護,降低雷擊造成的損失。同時由于雷云電場的自身建立存在客觀規律。通常情況下，系統的檢測半徑在10 -15 km范虱系統使用三個危險警報分級來界定雷閃的接近程度。為了獲得足夠的 預警效果，第一等級的場強門限應設得相應較低，第二等級將提供進一步 確定信息，而第三等級耳務激活自動操作系統。當場強降到門限場強水平以 下時,警報聲將停止。alarm1 - 1級警報（門限默認值為2kv/m ）雷暴形成,對雷暴的初始活動報警。alarm2 - 2級警報（門

9、限默認值為4kv/m ）雷暴逼近,對正在接近的雷暴或在本地生成的雷暴報警。alarm3 - 3級警報（門限默認值為8kv/m ）雷暴即將發生，對即將在監測地發生的雷擊報警。2.2預警信息發送利用 stormdetec系統具備網絡傳輸功能,主機輸出的數據經由獵雷者ii監控軟件把數據傳輸到中央監控服務器。數據的傳輸遵循最常用 的tcp/ip網絡協議，通過對各系統站點的ip地址的訪問。通過海關管理網戶斤有的分關監測點信息將被實時傳輸到中心監控機房內一臺部署了我關技術人員自行開發的防雷信息采集系統的計算機上, 在雷暴接近時，系統將自動對防雷信息進行分類處理，根據等級的不同做 出不同的警報。海關自行開發

10、的中央監控系統主要由采集端軟件，服務器端軟件兩部分組成。利用stormdetec系統具備網絡傳輸功能，主機輸出的數據經 由獵雷者ii監控軟件把數據傳輸到中央監控服務器。數據的傳輸遵循最 常用的tcp/ip網絡協議，通過對各系統站點的ip地址的訪問。通過海關管理網戶斤有的分關監測點信息將被實時傳輸到中心監控機 房內一臺部署了我關技術人員自行開發的防雷信息采集系統的計算機上, 在雷暴接近時，系統將自動對防雷信息進行分類處理，根據等級的不同做 出不同的警報。內網ip傳數據到服務器內網ip,傳數據到服務器內網數據服務器內網ip,傳數據到服務器監控系統采集端計算機通過rs232通信口，與storm de

11、tec系統 主機直接連接的；實時采集和監控電場數據和發出預警,并通過服務 器內網ip地址把數據傳到內網數據服務器上。服務器確定取消中央監控系統服務器端通過管理網與采集端計算機連接扌巴從采集端采集到的數據保存在數據庫使用sql server 2008 ；數據庫結構(we bstorm.mdb)sitedata表結構（電場值數據表）sitedata :字段名稱i數據類型iiecnositelntldtimesitetimeservereffield state param號捐捐編/km辦字期期字字字自數日日數數數記錄編右站點整數id數據發生時的站點時間接收數據時的服務器時間電場場強警報狀態j 0正

12、常» 1 1級警報»2二級警報» 3三級警報 隨附的獵雷者主機的狀態siteinfo表結構（站點表）si telnfo :表字段名稱數據類型自動編號站點整數編號sitestrld文本站點字符串編號si tename文本站點名稱siteaddr文本站點地址系統實時監測最新發來的數據，根據數據包中的雷電值判斷警報級別，當警報級別超過閾值時，及時發岀警報信息，利用短信平臺webservice，根據storm detec系統可以在雷暴發展的不同階段發岀三 級警報短信，但從實際情況岀發，我們認為在系統發出第二級警報后用戶 仍有充足的行動時間,因此我們考慮的警報發送流程如下：

13、典型雷暴記錄：點ms»»報警解除正常狀況叢辭皿化"勸正堆狀況系統一級警報:專職監測人員立即就位，由接收到警報起三小時內不得離開崗位。系統二級警報：監測人員立即確認并連續兩次向用戶發送報警信息（該信息應由系統設為最高優先級予以發送1系統三級警報：同上系統警報解除：監測系統確認危險已解除后，連續兩次向用戶發送報警解除信息。為避免在雷電天氣開始和結束時，防雷設備接收的雷電記錄在閾值附近徘徊進而導致系統短時間內向用戶發送大量警報信息和解除警報信息的情況，系統設計了可自定義的警報信息與解除警報信息最小間隔時 間,般這個時間設定為1小時。3 關鍵的技術及創新點該系統是將海關科

14、技在基礎建設上累計的應用經驗與國際先進防雷技術向結合。在此過程中，運用的多項關鍵技術極具特色與創新。黃埔海關防雷工預警系統的關鍵技術在于通過考察大氣電場場強變 化，運用雷電損害風險評估的計算方法，定量地確定雷電發生可能性， 預測雷電災害的來臨。圍繞著雷擊造成電子設備過電壓的主要成因，并 排除/修正其它非雷云電場的干擾，然后反映在輸出結果中并與三個場強 門限相比較，以確定警報等級。利用短信平臺動態發送防雷預警信息, 及時、高效地通知監管場所工作人員雷電災害的來臨，防患于未然。為 了確保海關監管場所安全,避免不必要的經濟損失,加強防雷預警信息 應用的制度建設，制定相關防雷標準。防雷預警系統充分利用

15、海關管理網和短信平臺優勢,通過實時監測當地空間靜電場的變化，間接了解雷云電荷積累的變化，從而提前預測 到雷閃發生的可能性，在建設防雷預警信息采集系統時,我處兼顧預警監測點的控制范圍、監測的連續性、監測的有效性以及構網成本因素， 采集靜電場變化數據。在總關架設防雷預警平臺服務器，制定防雷預警 信息規范，收集相應數據，利用中央監控程序及時、準確、高效地做出 分析。4 項目經濟效益或社會效益情況系統于2011年11月底陸續完成在寮步車場和長安車場運行良好, 顯示這是一套功能齊全、設計完善的防雷預警功能體系，該系統運行穩 定、高效,而防雷工程規范管理也落實到位，取得切實成效。系統達到 建設目標。該系統

16、大大提高了海關對雷電災害的預警能力，為監管場所 創造了一套安全、可靠、優質、高效的雷電災害預警系統，提供了可持續發展的基礎保障，經初步驗證,取得的效益巨大:1=經濟效益巨大。防雷預警系統啟用至今,成功地抵御了雷電的侵害, 有效地保護了海關信息系統。各類電子設備的雷擊受損率也大幅度下降。 僅計算機終端設備一項，系統啟用后，下降20 - 40% ;近三年，隨著工 程進一步深入建設，由于供電線路感應雷電而造成設備損壞故障幾乎降為零。網絡和通信設備方面每年挽回大量經濟損失。應用效益顯著。現場科室設置了管理電腦,可實時顯示當前的警報狀態。針對不在辦公室的現場工作人員，建立短信通知機制。發生三級 警報后，

17、系統向指定的手機號碼發送告警短信。當告警消除、當地氣象 條件穩定后，系統發出告警解除短信,以便現場恢復正常工作。系統推廣至今，已分別為長安車檢場和寮步車檢場發出三級預警信息16和29次，共發送短信1600余條。期間，未再發生人員因雷擊受傷的情況。防雷預警系統與信息系統安全運行平臺對接。生成告警后，預警系統會將告警信息通過數據接口發送到安全運行平臺，便于運維人員 掌握現場情況，及時發現告警情況社會效益明顯。工程大大地改善了全關區防雷預警效率，減少了以 往因電信、雷雨等外部原因導致的業務中斷，大大減少了因雷電災害對 通關效率造成的影響,提升了海關為社會經濟服務的質量。結語本文淺談了我關防雷預警信息系統的一些功能和原理，由于水平所 限，這套系統還有很多地方可以改進，界面不夠人性化等。希望在今后 的工作中能夠繼續完善,并為海關防雷工作作出更多貢獻。(責任編輯：)參考文獻：