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阴保

密级

一般

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编号

2025.10.23

雷电预警系统工作过程（5G无线通信,太阳能供电）

技术部：刘珍

内部资料请勿外传

2025年10月23日

雷电预警系统（采用5G无线通信与太阳能供电）的工作过程可分为数据采集、数据传输、数据处理与预警发布四个核心环节，具体如下：

一、数据采集：多设备协同监测雷电前兆

雷电预警系统通过地面与高空设备协同工作，实时捕捉雷电发生前的关键信号：

大气电场仪

功能：监测近地面大气电场强度及极性变化。当雷云电荷积累时，地面电场强度显著增强（通常从初始积云阶段的±2kV/m升至成长阶段的更高值），电场仪通过高精度传感器（如场磨式探头）实时捕捉这一变化。

技术参数：

量程：±300kV/m（适应强电场环境）；

分辨率：10V/m（精准识别微小电场波动）；

防护等级：IP65（防尘防水，耐受-30℃~65℃极端环境）；

抗干扰设计：倒置式探头避免鸟粪、沙尘干扰，确保数据准确性。

应用场景：部署于光伏电站、通信基站等户外区域，24小时监测电场变化。

闪电定位仪

功能：通过接收闪电产生的电磁脉冲，精准定位已发生闪电的位置、电流幅值及极性，判断雷暴移动方向和强度。

技术参数：

定位精度：水平误差≤500米，垂直误差≤1公里；

探测效率：≥90%（覆盖大部分雷电活动）；

覆盖范围：单站覆盖半径达300公里，多站组网实现区域全覆盖。

应用场景：与大气电场仪联动，形成“电场监测+闪电定位”的双重预警体系。

辅助设备

气象雷达：监测云系形态、体积及移动速度，辅助判断雷暴发展趋势；

气象卫星：提供大范围云层分布数据，增强预警宏观准确性；

地面自动气象站：补充温度、湿度、气压等环境数据，优化预警模型。

二、数据传输：5G无线通信实现实时、稳定传输

采集到的数据通过5G无线通信模块快速上传至后台处理中心，确保时效性：

传输方式：

5G网络：支持高速率（下行峰值速率达20Gbps）、低延迟（≤1毫秒），满足雷电数据实时传输需求；

多模备份：在5G信号弱或无覆盖区域，自动切换至4G/LoRa等备用网络，保障数据连续性。

传输内容：

电场强度数据：每秒或每分钟上传（雷暴期间加密传输）；

闪电定位信息：包含位置、时间、电流强度等关键参数；

环境数据：温度、湿度、气压等辅助分析数据。

优势：

实时性：5G低延迟特性确保预警信息及时触达用户；

稳定性：多模备份避免因单一网络故障导致数据中断；

覆盖广：5G基站密集部署，适应城市、郊区、山区等复杂地形。

三、数据处理：智能算法分析雷电风险

后台处理中心对接收到的数据进行清洗、滤波、分析，通过算法模型判断雷电活动特征及趋势：

数据预处理：

剔除设备误差、环境干扰导致的无效数据（如基站电磁干扰）；

统一数据格式，便于后续分析。

模型计算：

数值天气预报模型：结合气象数据预测雷暴生成条件；

雷电物理模型：模拟雷暴发展过程，计算未来发生概率、强度及影响范围；

历史数据库对比：将当前数据与历史雷电发生前的“特征数据”对比，判断是否进入“临界状态”。

风险定级：

分级标准：根据电场强度、闪电距离、雷暴移动速度，划分为蓝色（最低）、黄色、橙色、红色（最高）四级预警；

风险描述：明确不同等级对应的风险（如“6小时内可能有雷电”“2小时内将有强雷电”）及应对建议。

四、预警发布：多渠道触达用户并联动防护

当分析结果达到预设阈值时，系统自动启动预警发布机制，确保信息快速触达用户并触发防护措施：

本地报警：

声光报警器：在监测区域（如光伏电站、通信基站）启动，通过声音、灯光提醒附近人员；

现场显示屏：实时显示电场强度、预警等级及应对建议。

远程通知：

短信/APP推送：向管理人员发送包含“预警等级、预计到达时间、应对建议”的信息；

微信公众号/微博：通过公共渠道触达普通民众，扩大预警覆盖范围；

政务APP：如“国家应急管理部”APP，定向推送至高风险行业用户。

系统联动：

与企业监控平台联动：自动切断非必要电源、关闭露天作业设备（如光伏电站停产避险）；

与门禁系统联动：在雷电高风险时段限制人员进入危险区域；

与运维APP联动：向运维人员推送“分级预警+操作指南”（如“XX基站橙色预警，请勿前往，设备已自动切断馈线”）。

持续监测与反馈：

实时更新预警信息：系统持续监测电场和雷电活动变化，动态调整预警等级；

效果反馈与优化：收集预警后的实际雷电情况、灾害损失数据，反哺至数据处理环节，修正算法模型参数，提升下一次预警准确性。

五、太阳能供电：保障系统长期稳定运行

为适应户外无市电环境，系统采用太阳能供电方案，确保持续运行：

供电组成：

太阳能板：将光能转换为电能，为系统提供主要电源；

蓄电池：储存多余电能，在夜间或阴雨天为系统供电；

市电+UPS备份（可选）：在有市电区域作为备用