一種電場(chǎng)感知自動(dòng)升降避雷針的制作方法
【專利說(shuō)明】一種電場(chǎng)感知自動(dòng)升降避雷針
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明屬于防雷技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電場(chǎng)感知自動(dòng)升降避雷針。
【背景技術(shù)】
[0003]避雷針是用來(lái)保護(hù)建筑物等避免雷擊的裝置。當(dāng)空中產(chǎn)生雷雨云時(shí)，避雷針使地面電場(chǎng)發(fā)生畸變，在避雷針頂端形成局部電場(chǎng)集中，引導(dǎo)雷電向避雷針?lè)烹?，再通過(guò)引下線和接地裝置將雷電流引入大地，從而使被保護(hù)物體免遭雷擊。
[0004]傳統(tǒng)避雷針一旦安裝完成，其裝設(shè)地點(diǎn)及高度固定。這種避雷針(以下簡(jiǎn)稱為“固定避雷針”)在應(yīng)用上存在以下不足:(1)影響景觀:在旅游景點(diǎn)(如古建筑、古樹(shù)、高檔場(chǎng)所等)，固定避雷針的存在與周圍景觀格格不入，破壞景觀效果；(2)破壞隱蔽效果:軍事設(shè)施(如臨時(shí)陣地、武器系統(tǒng)等)需要良好的隱蔽，固定避雷針的存在暴露了軍事設(shè)施；(3)移動(dòng)不便，造成浪費(fèi):移動(dòng)作業(yè)平臺(tái)(如臨時(shí)工地、移動(dòng)車輛、海上作業(yè)平臺(tái)等)需要不斷的改變作業(yè)地點(diǎn)，固定避雷針的裝設(shè)和拆除費(fèi)工費(fèi)力?？梢?jiàn)，固定避雷針不適用于旅游景點(diǎn)、軍事設(shè)施、移動(dòng)作業(yè)平臺(tái)等場(chǎng)合。
[0005]公告號(hào)為CN204230636U的中國(guó)專利公開(kāi)了一種適用于海上升壓站平臺(tái)的新型可升降避雷針，但該避雷針需人工判斷是否升降，并根據(jù)升降判斷結(jié)果人工完成升降。公告號(hào)為CN201478691U的中國(guó)專利公開(kāi)了一種折疊式場(chǎng)變放電避雷針，該避雷針可在一定程度上調(diào)整高度，但避雷針的升降同樣需要人工判斷和人工操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種無(wú)需人為干預(yù)的電場(chǎng)感知自動(dòng)升降避雷針。
[0007]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種電場(chǎng)感知自動(dòng)升降避雷針，包括:
電場(chǎng)測(cè)量?jī)x(1)、電控單元(2)、驅(qū)動(dòng)單元(3)、升降桿(4)和避雷針主體(5)，電場(chǎng)測(cè)量?jī)x(1)、電控單元(2)、驅(qū)動(dòng)單元(3)依次相連;避雷針主體(5)包括接閃針(5.1)、引下線(5.2)和接地裝置(5.3)，引下線(5.2)連接接閃針(5.1)和接地裝置(5.3)，接閃針(5.1)位于升降桿(4)頂端；
電場(chǎng)測(cè)量?jī)x(1)用來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電場(chǎng)強(qiáng)度，并將實(shí)時(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度發(fā)送至電控單元(2);
電控單元(2)用來(lái)比較實(shí)時(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度E與雷擊風(fēng)險(xiǎn)報(bào)警閾值E0、雷擊風(fēng)險(xiǎn)解除閾值E1的大小，當(dāng)實(shí)時(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度Ε>Ε0時(shí)，向驅(qū)動(dòng)單元(3)發(fā)送升信號(hào)；當(dāng)實(shí)時(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度E〈E1時(shí)，向驅(qū)動(dòng)單元(3)發(fā)送降信號(hào);所述的雷擊風(fēng)險(xiǎn)報(bào)警閾值E0和雷擊風(fēng)險(xiǎn)解除閾值E1為根據(jù)歷史雷電數(shù)據(jù)和試驗(yàn)驗(yàn)證的經(jīng)驗(yàn)值；
驅(qū)動(dòng)單元(3)用來(lái)驅(qū)動(dòng)升降桿(4)升高或降低。
[0008]上述電場(chǎng)測(cè)量?jī)x(1)設(shè)于周圍無(wú)建筑物屏蔽的空曠處，其處于連續(xù)工作狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地面電場(chǎng)強(qiáng)度，并將實(shí)時(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度E發(fā)送至電控單元(2)。電場(chǎng)測(cè)量?jī)x(1)可有效、實(shí)時(shí)地感知地面附近電場(chǎng)強(qiáng)度大小與雷電極性，并向電控單元(2)輸出正比于電場(chǎng)強(qiáng)度的模擬電壓，通過(guò)該模擬電壓即可獲取地面附近電場(chǎng)強(qiáng)度，從而達(dá)到電場(chǎng)感知的目的。
[0009]上述電控單元(2)根據(jù)實(shí)時(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度E判斷空中是否存在雷雨云，S卩，將實(shí)時(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度E與雷擊風(fēng)險(xiǎn)報(bào)警閾值E0、雷擊風(fēng)險(xiǎn)解除閾值E1比較，當(dāng)實(shí)時(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度Ε>Ε0時(shí)，判斷為存在雷擊風(fēng)險(xiǎn)，向驅(qū)動(dòng)單元(3)輸出高電平信號(hào)，即升信號(hào)；當(dāng)實(shí)時(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度E〈E1時(shí)，判斷為雷擊風(fēng)險(xiǎn)解除，向驅(qū)動(dòng)單元(3)發(fā)送低電平信號(hào)，即降信號(hào)。這樣，既可滿足建筑物防雷要求，也可避免避雷針的頻繁升降操作。
[0010]本發(fā)明中，電控單元(2)可以為單片機(jī)或電壓比較器。電場(chǎng)測(cè)量?jī)x(1)的輸出模擬電壓經(jīng)Α/D轉(zhuǎn)換后輸入電控單元(2 )，若電控單元(2 )為單片機(jī)，則采用單片機(jī)內(nèi)程序比較輸入電壓與雷擊風(fēng)險(xiǎn)報(bào)警閾值E0、雷擊風(fēng)險(xiǎn)解除閾值E1的大小，并根據(jù)比較結(jié)果向驅(qū)動(dòng)單元
(3)輸出高電平信號(hào)或低電平信號(hào)。若電控單元(2)為電壓比較器，則采用電壓比較器直接比較輸入電壓與雷擊風(fēng)險(xiǎn)報(bào)警閾值E0、雷擊風(fēng)險(xiǎn)解除閾值E1的大小，并根據(jù)比較結(jié)果向驅(qū)動(dòng)單元(3)輸出高電平信號(hào)或低電平信號(hào)。
[0011]上述雷擊風(fēng)險(xiǎn)報(bào)警閾值E0和雷擊風(fēng)險(xiǎn)解除閾值E1均為電壓閾值，雷擊風(fēng)險(xiǎn)報(bào)警閾值E0和雷擊風(fēng)險(xiǎn)解除閾值E1根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的長(zhǎng)期雷電觀測(cè)數(shù)據(jù)和試驗(yàn)驗(yàn)證確定。
[0012]上述驅(qū)動(dòng)單元(3)可采用氣動(dòng)、液壓或機(jī)械傳動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)升降桿(4)升高或降低。
[0013]上述升降桿(4)包括基座(4.1)、中端伸縮桿(4.2)和上端伸縮桿(4.3)，中端伸縮桿(4.2)套接于基座(4.1)內(nèi)，上端伸縮桿(4.3)套接于中端伸縮桿(4.2)內(nèi)。根據(jù)實(shí)際需求，中端伸縮桿(4.2)可以為一節(jié)或多節(jié)。
[0014]
本發(fā)明的原理為:
當(dāng)空中形成雷雨云，在地面會(huì)形成一定強(qiáng)度的電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度一般會(huì)達(dá)到數(shù)千伏/米。本發(fā)明采用電場(chǎng)測(cè)量?jī)x(1)測(cè)量地面的電場(chǎng)強(qiáng)度，并將電場(chǎng)強(qiáng)度送至電控單元(2)，電控單元(2)根據(jù)接收的電場(chǎng)強(qiáng)度判斷是否存在雷雨云，若存在雷雨云，則有雷擊風(fēng)險(xiǎn)，此時(shí)，向驅(qū)動(dòng)單元(3)發(fā)送升信號(hào)，驅(qū)動(dòng)單元(3)驅(qū)動(dòng)升降桿(4)升起，接閃針(5.1)被升高以達(dá)到防雷目的。若判定雷雨云已消失，雷擊風(fēng)險(xiǎn)解除，此時(shí)，向驅(qū)動(dòng)單元(3)發(fā)送降信號(hào)，驅(qū)動(dòng)單元(3)驅(qū)動(dòng)升降桿(4)降低，接閃針(5.1)被收起。
[0015]本發(fā)明通過(guò)感知是否存在雷雨云來(lái)控制避雷針的升降，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)防雷。當(dāng)感應(yīng)到空中存在雷雨Ζ5Γ時(shí)，避雷針自動(dòng)升起以達(dá)到防雷目的；當(dāng)雷雨Ζ5Γ消失時(shí)，避雷針自動(dòng)收起，實(shí)現(xiàn)避雷針的智能控制。
[0016]和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
(1)實(shí)現(xiàn)了避雷針的智能升降控制，無(wú)需人為干預(yù)即可實(shí)現(xiàn)可靠有效的主動(dòng)防雷。
[0017](2)不影響景觀、不暴露隱蔽體、移動(dòng)方便，尤其適用于旅游景點(diǎn)、軍事設(shè)施、移動(dòng)作業(yè)平臺(tái)等場(chǎng)合。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本發(fā)明避雷針原理示意圖；