智慧防雷在线监测系统

一、前言

随着科技日新月异的进步，大规模集成电路的集成度越来越高，各种微电子设备应用越来越广泛，特别是电子产品普遍绝缘强度低、过电压耐受力差、容易遭受雷电侵袭，其中电脑网络、通讯指挥系统、和公共天线都是重灾区，从某种意义上讲，科技越发达，雷电对人们的威胁越大，据统计，在各种灾害造成的损害中，雷电造成的灾害高居榜首，占全部灾害的31%。

雷电灾害还体现在通过各种途径侵害地面物，除了直接雷击外，还有雷电的静电感应、电磁感应作用，放电时产生的强烈电磁脉冲，地电位反击，以及雷电波入侵可能沿着各种架空电力线、信号输出线、天线、电缆和金属管线进入设备。

二、防雷装置的检测存在的问题

3、存在的问题

3.1、检测次数：因检测成本所限，检测单位每半年检测一次或每年检测一次。避雷针、引下线、接地体、SPD等防雷装置如有损毁，无法及时发现或发现不及时。在这种情况下，只有在第二年人工检测时或出现雷电灾害事故时才能发现。用户单位在日常的维护过程中也会因为疏忽检测或由于日常的目测检测不规律，从而造成雷击灾害事故的发生。

3.2、人工现场测试：因缺少相关技术，现有测试方法都是人工现场进行测试，容易造成人为误判或测试结果不准确。

3.3、隐患难以发现：一般情况下，由于避雷针、引下线、接地装置、SPD安装位置特殊，在雷击情况下，不知损毁程度或不易发觉隐患处的焊接或连接损毁情况，极易造成雷电的二次闪击或多次闪击，从而造成更大的财产损失或造成人员伤亡。

三、雷电防护在线监测系统

为提高高速公路防雷设施的安全性、稳定性和可靠性，方便高速公路对防雷设施的日常管理及维护，提升工作人员的管理水平，需对对影响防雷运行的一些设备（如SPD、接地系统等）进行统一的集中监控，建立一个安全、科学、高效、一体化、主动式的雷电防护在线监测系统。实时了解各处防雷设施的工作状态及参数，并且对于设备产生的各种故障，通过雷电防护在线监测系统，能迅速通知维护部门并使之能够快速响应并处理，杜绝安全隐患，同时可通过信息定期归档，记录管理，为上级主管部门的日常查看、管理、监管、决策提供一个可靠的依据。

思图谱雷电防护在线监测系统结合现有的雷击测试平台方案，创新的使用和借鉴云物联、传感器、智能算法技术、大数据、移动互联等技术手段实现了该系统的技术突破。导入“管理”+“软件”的设计思想，可实现浪涌保护器（SPD）、雷电流、接地状态的实时监测，具有智能管理、傻瓜式设计等功能。

实时监测：在线实时监测，发现故障秒级上报，即时完成报警、分析等功能；

智能管理：物联网、传感器技术植入，逻辑算法及自身防雷设计，实现各类分析判断、自动智能；

傻瓜化设计：无需专业人士、专业器材的检测，故障自动报警。

1、系统结构

结合C/S后台程序组成一个完整的信息化管理系统，系统包涵数采集、数据分析、保存、实时报警等功能。

系统主要由以下四部分组成：

数据采集端：主要进行终端数据采集，将数据进行分析处理后发送到服务器，支持服务器的远程参数设置等功能。

系统服务端：主要是进行设备管理、协议管理、通讯管理、数据管理、数据服务、自动报警等功能。

系统客户端：主要是为用户提供友好的人机交换界面，实现对设备进行远程集中监控、远程数据访问、远程数据维护等功能。

监控系统硬件：主要由网络传输设备、通信管理单元、监控电脑、通讯媒介等组成。

对高速公路各站点进行远程联网监控，达到实时监测防雷设施工作状态；将监控中心作为总控制点，各站点通过智能监测站管理，并且通过高速局域网方式将各站点的设备监控数据传输到监控管理中心进行集中监控。

2、系统功能

功能1：远程访问技术：系统的客户端，服务器可以布局在全球任何角落，摆脱原局域网的局限性。C/S有机组合。

功能2：远程参数设置：所有采集终端上的参数，可以在全球任何位置进行设置，无需工作人员到现场进行参数调整。

      功能3：报警功能：系统提供了非常优秀的报警处理机制和多种有效的报警方式，灵活的报警参数设置及完善的报警记录，帮助用户对各种防雷设备报警进行管理，设置报警参数，及时了解到防雷设备运行情况及事后分析。报警记录内容有：报警设备，报警参数、报警内容、报警时间及报警信息是否成功发送，如短信报警是否成功 发送出去、电话拨号报警时是否接通了用户电话等。

1）、报警等级：系统具有强大的报警级别报警，可区分多级报警，不同级别的报警具有不同的优先级别，系统会对高级别的报警进行优先处理。用户可以根据不同监控对象报警事件而设置不同的报警参数，包括划分报警等级、报警次数、报警频率等。

2）、报警方式：

Ø 屏幕报警，当出现任何报警事件时，将所报警的画面自动弹出，并显示在最上方，还伴随着画面闪烁、文字提示，通知在线的操作人员。

Ø 电话报警，系统将通过电话拨号方式，当报警事件发生时，系统会自动拨打已设置好的多组值班电话，包括固定电话和移动电话，以便及时的通知值班人员。

Ø 短信报警，短信报警是现在比较方便和实惠的方式之一，当出现报警事件时，监控主机将通过GPRS短信模块，对已经设置好的手机号码发送报警信息，管理人员看到的报警信息将是具体是报警事件的中文提示。

Ø 实时状态报告短信息：系统支持自定义的整点发送实时状态短信息，内容包含系统的运行状态，各监测点的信息；系统支持整点发送监测站运行状态报告，内容包含监测站名称、是否处于正常状态；无需到机房查看监控系统的运行情况。

3）、事件日志：系统会自动记录每一条报警的详细信息，信息包括产生报警的监测站及报警的参数，报警的事件编号，报警的内容、报警的时间、参数值、报警级别等。所有报警事件日志都储存在数据库服务器中，以便进行查询、打印，任何操作权限的人不能对其进行任何修改。用户可以在服务端，也可以在客户端远程查询报警记录，用户可以自由选定查询的时间段。

功能4：实时监控功能：对每个监测点进行远程监控，达到实时监测其工作状态。

3、系统框架

1）高速公路雷电防护在线监测系统框架

  高速公路各个站点的所有监测设备通过RS485或无线连接到各个站点的智能监测站上，智能监测站通过高速内网把监测数据传回高速公路监控中心服务器上，系统服务器会把各监测站设备的所有实时数据发送给系统客户端，在每个系统客户端上可以看到各监测站的设备运行状态。

4、系统说明

根据用户对监测站点监测管理的要求，每个站点监测管理对象为：雷电流、浪涌保护器（SPD）、接地电阻。通过有线或无线传输的方式将终端数据传输到监测站点的智能监测站中，再通过用户网络将采集到的信号传送至高速公路监控中心进行统一管理。

采集界面

4.1、雷电流监测

  监测对象：在隧道的前、中、后段的配电线路、机房接地、防雷接地上分别安装雷电流监测仪。

   监测内容：雷电流的峰值、能量、极性、次数、时间等参数。

监测仪采用无线结合有线的方式进行数据传输，供电要求为AC220V。

实时显示并保存各监测点的雷击参数数值。当监测点出现雷击情况时，监测仪显示雷击的峰值、能量、极性、次数、时间，监控中心立刻弹出相应的报警页面窗口，通知值班人员或相应的主管人员。

   在可查询任意监测对象在任意时间段内出现过的雷击位置和历

史数据

4.2、SPD监测 

监测对象：在隧道的所有配电箱内的SPD中安装 SPD遥信监测模块对SPD遥信进行监测，在隧道的部分配电箱内的SPD中安装 SPD监测仪对SPD进行监测。隧道前后端和收费站中的箱式变压器、UPS输出端和广场配电箱的SPD中分别安装智能雷电分析仪对SPD进行劣化监测和雷电流的监测。在入口道、出口道、机房、重型车车道的SPD中安装 SPD智能分析仪，对SPD进行劣化监测。

     监测内容：

（1）、智能雷电分析仪监测内容：雷电流的峰值、能量、极性、次数、时间，浪涌保护器（SPD）劣化程度（漏流）、浪涌保护器遥信、浪涌保护器（SPD）动作次数（雷击计数）、三相电压、空气开关、温湿度等参数。监测仪的供电要求为AC220V。

（2）、SPD智能分析仪监测内容：浪涌保护器遥信、浪涌保护器（SPD）动作次数（雷击计数）、三相电压、空气开关、温湿度等参数。监测仪采用无线结合有线的方式进行数据传输，供电要求为AC220V。

（3）、SPD监测仪监测内容：浪涌保护器(SPD)遥信、空气开关、SPD动作次数。监测仪采用无线结合有线的方式进行数据传输，供电要求为AC220V。

（4）、SPD监测模块监测内容：浪涌保护器(SPD)遥信。监测仪采用无线结合有线的方式进行数据传输，供电要求为AC220V。

实时显示并保存SPD各监测参数的数值。当出现故障时，系统诊断为有故障（报警）事件发生，监控中心立刻弹出相应的报警页面窗口，同时监控主机自动拨打预设电话，实现电话语音报警，同时可实现短信报警，通知值班人员或相应的主管人员，在可查询任意监测对象在任意时间段内的历史变化曲线和历史数据。

4.3、接地电阻监测

监测对象：在高速公路收费站防雷接地、机房接地安装接地电阻智能监测仪，对接地阻值进行监测。在隧道配电箱、高速公路箱式变压器、UPS输出端、入口道、出口道、机房、重型车车道、广场配电箱的SPD接地上，安装接地监测模块，对接地连接进行监测。

  监测内容：

（1）、接地电阻智能监测仪监测内容：回路接地电阻在线监测、接地状况监测。监测仪采用无线结合有线的方式进行数据传输，供电要求为DC12V。

（2）、接地监测模块监测内容：接地连接状态监测。监测仪采用无线结合有线的方式进行数据传输，供电要求为AC220V。

实时显示并保存地网回路电阻参数的数值。设定接地电阻阻值的上限值与下限值，当监测的接地电阻超过设定的允许值或接地连接出现中断时，系统诊断为有故障（报警）事件发生，监控中心立刻弹出相应的报警页面窗口，同时监控主机自动拨打预设电话，实现电话语音报警，同时可实现短信报警，通知值班人员或相应的主管人员。

在可查询任意监测对象在任意时间段内的历史变化曲线和历史数据。