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2025

雷电预警系统的系统组成

技术部：李淑阳

雷电预警系统是一种基于大气电场变化监测与多源数据融合分析，用于提前预

警雷电风险的综合性系统，其核心是通过实时感知雷电前兆信号，实现“提前感

知-精准预测-联动防护”的全流程管理。

一、系统组成

雷电预警系统通常由以下三部分组成：

探测层：包括电场仪、闪电定位仪、气象雷达等设备。电场仪实时监测近地面电

场强度，捕捉电场突变；闪电定位仪通过多站点接收闪电辐射的电磁脉冲，利用

时差定位法计算闪电位置；气象雷达识别雷暴云回波强度，结合风场数据预测雷

暴移动轨迹与速度。

数据层：通过4G/光纤网络传输数据，数据库存储历史雷电数据与实时监测数据，

为算法层提供数据支撑。

算法层与管理平台：多源数据融合算法处理数据，生成雷电风险等级与预警结论；

云平台推送预警信息，支持多终端查看。

二、工作原理

雷电预警系统的工作原理基于大气电场变化监测与多源数据融合分析，具体分为

以下四个层面：

雷电前兆信号捕捉：雷云形成时，云内水滴碰撞、冰晶摩擦等过程导致电荷剧烈

分离，形成上部正电荷区与下部负电荷区的极性结构。随着电荷持续积累，云下

地面会形成反向静电场，晴天时近地面电场强度约100-300V/m，雷暴云接近时

电场强度可骤增至1-10kV/m。系统通过捕捉电场强度突变，判断雷暴云发展阶

段。

初级预警触发：地面电场仪实时监测近地面电场强度，当电场强度超过临界阈值

时，触发初级预警。

多源数据融合与风险预测：系统内置多源数据融合算法，实现“从数据到预警”的

转化。具体包括：

排除干扰：融合电场、定位、雷达数据，剔除工业设备、通信基站等电磁干扰。

动态阈值计算：根据历史数据与实时气象条件，调整电场强度预警阈值（如湿

度80%时降低阈值）。

概率预测模型：基于雷暴移动速度、发展阶段，计算未来10-30分钟内目标区域

雷电发生概率，输出蓝/黄/橙/红四级预警。

预警信息发布：系统通过云平台推送预警信息，支持多终端查看，为可能受雷电

影响的行业、场景提供决策依据。

三、系统类型

市场上常见的雷电预警系统主要有以下几种类型：

基于静电场监测的预警系统：

电子式雷电预警系统：基于MEMS（微机电系统）技术，通过高灵敏度的电子

传感器来测量当前电场强度变化率，预测雷电活动的发生。电子式传感器无需机

械部件，完全依靠电子信号处理，但容易受到电场干扰，发生零点漂移，预警准

确性较低，误报率较高。

固态式雷电预警系统：同样基于MEMS技术，内部由固态材料和电极等电子元

件组成，通过检测电场强度信号判断出雷暴发生的可能性。无机械性部件，不需

要维护，但预警精度有限，有效预警率较低。

场磨式雷电预警系统：通过测量金属转子旋转引起的定子对大气电场感应的电荷

变化的方法测量大气电场的仪器。电场值测量准确，可靠性高，能实时监测场地

周边大气电场强度，并通过融合双算法技术实现高精度预警。场磨式预警算法成

熟，准确性高，是唯一能探测到雷电从初始-成长-成熟-消散4个全生命周期的

雷暴探测仪，其漏警率为零，抗干扰能力也强，即使在复杂环境中，也能稳定运

行，可在雷电临近前30分钟发出预警。但场磨式雷电预警系统存在暴露式机械

转动部件，需要定期进行维护保养。

基于电磁场监测的预警系统：即雷电定位的雷电预警系统，通过其大范围的监测

判断雷云移动轨迹。雷云放电会产生电磁辐射，系统通过定位云闪、地闪追踪雷

暴以实现预警和预防雷电灾害。使用高精度定位技术，能够准确判断雷电发生的

位置和强度，且覆盖范围广，适用于大面积数千公里区域的雷电监测。但闪电定

位设备成本高，对于以点为单位的企业来说，其预警技术存在一定的隐患，即首

雷无法预警，预警准确性不能保障，特别是山区或海边单位。另一方面，基于其

探测及预警原理，其警报持续时间往往长于电场仪预警，影响企业生产效率。

多普勒雷达：通过探测雷暴云中降水粒子的运动速度和反射率强度，结合多普勒

效应分析大气运动特征，从而间接识别可能引发雷电的对流活动来判断雷云的移

动速度和轨迹，如对流云的高度、强度、垂直速度等，能预示雷电等强对流天气

可能发生。但使用多普勒雷达用作雷电预警，可能存在误报或漏报，且数据解读

复杂、设备成本高。

四、应用领域

雷电预警系统的应用场景覆盖公共安全、重点行业和民生服务等多个领域，主要

为以下方面提供安全保障：

公共安全：

大型公共活动：在演唱会、体育赛事、庙会等露天聚集性活动中，提前推送雷电