摘要：步入新时代以来，我国气象行业获得快速发展，各地开始兴建大型气象观测站与配套计算机服务系统，在雷雨天气下气象观测点内部信息系统容易受到雷击影响，基础设备如定位仪、伺服系统、测风雷达接收机会因电流干扰而短路或陷入停机状态。工作人员必须采用切实有效的防雷击措施，搭建隔离层与安全电路回路，将雷电产生的电能传送到设置好的良性导体中，同步隔绝雷电产生的辐射与热能，使用装有绝缘网与金属隔离管的电缆，在防雷击技术与防护装置领域进行改善，降低事故发生几率，提升信息系统中电子设备运作稳定性，避免出现雷击损坏核心设备的现象。本文主要分析了现阶段气象信息系统防雷击措施应用效果，指出了雷电的成因与对信息系统造成的影响，总结了合理利用先进技术做好雷电防护的方法。

关键词：气象信息系统;雷电防护;气象观测;引雷效果

为达成提前预测局部天气变化的社会治理目标，我国各地开始在野外高山、丘陵地带修建多个气象观测站点，此类站点内部安装有气象信息系统，可快速整理气象数据。由于气象信息系统处于室外，长期暴露于露天环境下，易受到极端自然天气的影响，如暴雨、雷暴等，一旦发生雷击事故，则会导致多种供电设备、计算机装置损坏失灵，间接提升了信息系统运作维护成本。为解决此类问题，工作人员可深埋用于供电的电缆，做好防电防雷措施，给接受卫星信号的天线安装避雷针，保证各类设备能够在稳定环境下持续运作。

一、雷电灾害的基本特点与对气象信息系统的影响

雷电是我国部分地区春夏季节常见的气象现象，大气中的放电现象会产生含有巨大电能的闪电，可击中地面凸起物与金属材料制成的物质，给正常社会生产带来负面影响。雷电产生时会出现电流与电压，传输到被雷电击中的电子设备中，导致电路过载，让电子元件因高温受热而融化、脱落或停止正常运作。多数气象服务系统中安装的计算机与定点观测设备较为脆弱，对运作环境稳定性有着较高要求，感应电压与磁场脉冲强度必须在限定水准内，超过一定范围即可造成电子设备短路或设备损坏，安装有精密电子设备与计算机的气象信息系统容易受到雷击影响，造成设备绝缘层被雷电击穿的事故，给公共财产带来额外损失。为提升气象观测预报工作的实际效果，多数单位选择在地势较高、周边没有障碍物的地点建造气象观测站点与信息系统，信息系统所在建筑物有着一定高度，受到雷击的几率较高，所在地区容易发生极端气象灾害[1]。

雷电影响气象信息系统的基本方式主要有感应雷、直击雷等，其中感应雷可被概括为因远程静电感应现象形成的高密度电荷，在极短时间内聚集形成的雷电，在接近地面的云层中出现局部高压与集中放电现象，脉冲电流因受到金属物电磁感应的作用，进入气象信息系统的电路中，造成破坏与损失，使得线路中电压快速增加。多数信息系统的服务器与传感器之间有着一定距离，通过网络线缆与电路连接，多采用垂直布线方式，因而在网络传输设备、感应器、自动测量度数装置之间存在难以快速传导电力的闭合回路，容易因雷击产生短路起火现象，并在传输天气数据过程中对空气中的净电荷产生吸附牵引作用，吸引雷电防电，进而影响计算机信息系统正常运作。直击雷主要是直接击中气象信息系统主设备、导致电涌与电压不稳的雷电，雷雨云中含有较多正电离子、负电离子的云层出现放电现象，通过供电设备中的电缆、高压线等设施传入设施端，过量电压无法通过稳压器、电阻防护系统或接地装置及时输出，反而通过设备之间的线路进入计算机与各类精密探测装置中，导致如风速侧向仪、程控计算机、测风雷达等设备停止运作。直击雷最大可在接地点上产生电压超过1000伏的电流，可通过系统内部金属管道、供电系统相线快速传播[2]。

二、现阶段气象信息系统雷电防护工作面临的主要问题

（一）气象观测场地选址问题

气象部门习惯于根据国家气象观测规范，为气象信息系统选择修建场地，选址地点必须满足地势开阔、地形平坦和空中云量较低等标准，必须选择可反映较远距离内大气环境中的各类气象特征的地域，地势高度应当保证不低于海拔高度10米。然而此类选址建设标准容易导致气象信息系统周边树木、山脉等障碍物数量减少，可分担雷击风险的较高人造建筑、天然事物不多，且平坦地形中用于和卫星系统通信的天线设备长度超过4米，向空中上方伸出，天线顶部多为金属材料制作而成，可与空气中的净电荷产生摩擦，形成静电感应效果，吸引更多直击雷与感应雷，导致闪电击中天线，过量电力涌入信号传输系统中，使得气象信息系统停止运作。技术人员并未履行防雷避雷方针，未能在气象站周边种植树木与可吸引闪电的人造避雷设施，气象站整体选址布局缺乏合理性，使得气象信息系统容易受到静电感应、雷电电磁感应的影响，电流容易在位于低空的雷雨云中迅速变化，产生强电磁场，形成的闪电全部击中处于较高地理位置的气象站[3]。

（二）用于雷电防护的基础设施较少，技术水平较低

有关部门并未根据实际情况，制定较为完善的雷电防护方案与防雷设备使用计划，防雷击工作的基本目标不明确，部分技术人员错误地使用绝缘材料、金属隔离管等装置，并未按照气象部门规划与要求进行施工，导致基础设施运作效率下降，雷击事故发生几率不断增加。我国气象服务站的建设时间较晚，多数工作人员缺乏丰富的防雷、避雷工作经验，不熟悉雷电发生原理，习惯于在气象站基础设施上安装小型简易避雷针，并给暴露在外部的电缆安装金属绝缘壳，此类措施较为陈旧，缺乏独创性，未能及时引进技术含量较高的新措施、新方法，现有防雷击设备并未进行及时更新改造。气象站前期安装的简易避雷防雷工具容易在长期使用过程中老化，绝缘层容易因磨损、腐化而消失，将需要保护的系统电缆、设备线路暴露在空气中，受到静电效应与空气电荷摩擦影响，产生引雷效果。

三、做好雷电防护工作、改善设备运作状况的合理措施

（一）针对气象系统基础设施做好防雷调节

工作人员应当明确雷电防护工作基本要求与潜在缺陷，针对气象信息系统中主要基础设施、技术设备，制定并采用切实有效的雷电防护措施，对信息系统中的卫星天线、远程通信交换机、程控计算机、共电缆线等装置，设计针对性避雷防雷方法，对设备运作模式、外部防护装置进行改造升级。例如针对容易受到低空雷电电磁感应影响的天线，可采取调整天线位置的方法，选择将长度较长的天线安装在屋面下方，将长度较短的天线安装在屋顶上方，让气象站内置的接地装置连接位于不同位置的天线，杜绝在避雷针、防雷带影响范围外安装探测天线。工作人员必须主动为多个天线安装一到两个避雷针，避雷针可选用新型前放电避雷针，避雷针安装高度可随着天线长度、所在位置高度进行灵活调节，一般高度可以选择1-30米，材质可选用不锈钢或者镀锌钢管。避雷针具体高度可根据防雷等级与安全作业要求、气象设备保护范围等因素，进行精确调节与计算，将一定范围内的气象天线纳入保护范围中。不同平面的避雷带（网）应至少有两处互相连接，连接应采用焊接。建筑物屋顶上的突出金属物体，如旗杆、透气管、铁栏杆、爬梯、冷却水塔、电视天线杆等，这些部位的金属导体都必须与避雷带（网）焊接成一体。避雷带（网）沿坡形屋面敷设时，应与屋面平行布置。

为保证气象信息系统中供电线缆不受雷击影响，可选择在多个线缆之间安装避雷线与SPD设备，避免高空感应雷击中输送电力的主管线。例如在安装避雷线后，当系统内部线缆被雷电击中时，有可能打在线缆上，也会打在电杆上。当闪电击中供电线缆时，线缆上会出现远高于可容纳电压极限值的"过电压"。避雷线可有效保护线缆，让闪电尽量落在避雷线上，并通过电杆上的金属导线、埋设在地下的接地装置，将雷电导入大地。技术人员必须明确线路屏蔽标准，做好信息系统雷电防护工作，为需要防护的信号传输线路安装上绝缘金属防护层与隔离带，并在较为密集的线路中央添加多个接地点，让线路中出现的阻抗及时转移到其他方面。由于信号传输线路分布密度较高，排布方式较为混乱，因此容易出现线路闭环现象，感应电压无法及时借助接地装置传导出来，进而诱发静电感应并吸引雷电，技术人员应当根据实际情况，选择适当的信息线路屏蔽方法，重新选定线路接地位置，让容易被雷击的线路穿过金属管与绝缘覆盖层接入气象系统，让用于屏蔽电信号的隔离层具备连续性，避免出现无覆盖线路段。

（二）采用合理内部防护方法

防雷工作必须根据所在地区雷电天气发生几率、线路电压大小、系统电力负荷等因素，结合外部地质环境、土壤电阻率等条件，通过合理研究，选择有效防雷方法。为隔绝雷电电磁脉冲对信息系统的干扰，必须切断导体传导路径，做好全面规划，调整输电线路、信号传送线路的布局，把握各类金属管线的相互关系、功能、走向、位置等因素，进行综合布线，调整各类管线的内外接入方式，降低雷电侵入几率[4]。气象信息系统所处建筑中各类金属构件与线路设备容易在运作过程中产生电位差，在雷电瞬态现象影响下突然产生高电位，部分设备因此吸引直击雷，造成的电磁脉冲干扰强度较高，影响较为恶劣，因此必须推行等电位连接制度，减少信息系统各类设备、建筑物基础金属构件之间的电位差，为各类带电导体添加保护措施，如电涌保护器、智能断路器等装置，并通过等电位连接带同步连接机箱、设备柜与电子设备的外壳。工作人员应当以提升防雷效果为目标，构建共同接地装置，例如可在气象站地下室修建钢筋混凝土接地层，并借助各个楼层建筑物中楼板、墙体支撑结构中的钢筋作为潜在的导线，让不同楼层内部铺设的钢筋支撑网络与底部接地体形成连接，将楼板梁柱内的钢筋接入地线，当把电气部分的接地和防雷接地连成一体后，就使建筑物内的钢筋间构成一个法拉第笼，在此笼内的电气设备和导体都与笼相连接，就不会受到过量电压影响。

（三）安装信号电涌保护器

为达成信息系统防雷目标，必须以抑制突然产生的过电压为目标，将信号线路与信号系统设备中的电压控制在合理范围内，避免线路被过电压烧毁。常用的信号电涌保护器可支持线路从不同方向传输电流，可限制线路上电流最大电压，当电气回路或者通信线路中，因雷击干扰突然形成过强电流或者较大电压时，内置的电涌保护器可在瞬时内完成导通分流任务，起到泄流、限定线路电压的特殊作用，避免高电压对设备闭环线路产生损害，导致线路短路起火或烧毁等现象。这一设备主要作用是保护电子设备免受雷电产生的“浪涌”损害，由于专业气象设备有较大用电需求，安装有全新电源供电系统，包括TT系统、TN-S系统等，工作人员可选用型号对应、性能齐全的新型浪涌保护器，在电源系统、供电设施、断路器等设备内安装SPD[5]。电涌保护器可对正常通过的工频电流和带有高电压的雷电流进行精确判定，并做出分断，当信号电涌保护器中有雷电产生的过强电流通过时，雷电流可从内置的泄放回路流过，不经过脱扣线圈，保护装置不会做出误判进而切断向内的循环线路，使得系统内部元件不受强电压影响。可将信息系统作为整体保护对象考虑防雷措施，明确把握各子系统属性与运作方式，考虑各个气象探测设备与供配电子系统的有效衔接，选用性能突出、较可靠的电涌保护设备，制定完善技术方案。根据气象系统所处地理环境特点以及设备保护范围，选择合理的SPD电气性能参数和产品功能。

结语

为了消除雷电天气对气象信息系统带来的负面影响，可主动采取有力措施，消除潜在设备故障风险，根据科学原理，测量气象信息系统雷电防护区的具体面积大小，并设计多级防护措施，如过量电压屏蔽、电力分流、安装防静电接地设备等措施，在信息系统常用设备下方使用工程材料铺设钢筋混凝土层，使之成为共用接地装置，保证该人工设施表层的电阻小于5欧，达成防雷击设计要求。技术工人还可给连接输电管道的卫星天线、自动测量装置等设备安装防电击、无法被雷电击穿的塑钢绝缘外壳，并在防静电地板下方铺设等距离电位连接网。可进行综合防治，选用“线路屏蔽、接闪、分流、共用接地层”等可行雷电防护措施，在系统内部安装接闪装置、电涌保护器，落实可靠技术方案。

参考文献：

[1]傅景龙，赵周杰.气象台站计算机信息系统雷电防护技术[J].数字技术与应用，2021，39（11）：79-81.

[2]王明磊.雷电防护技术在信息网络系统中的应用[J].南方农机，2021，52（03）：188-190.

[3]张绍勇，张璐.气象信息系统雷电防护常见问题分析[J].信息记录材料，2019，20（10）：215-216.

[4]孙月，全秋浩，马云飞，等.气象信息系统雷电防护常见问题的解决方法[J].吉林农业，2019（10）：106.

[5]陈强.气象信息系统雷电防护常见问题的解决方法[J].科技风，2019（03）：234.