摘 要：本文是以《企業(yè)防雷系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》課題為依據(jù)，通過閃電定位儀采集淮安雷擊方位次數(shù)，根據(jù)建筑物區(qū)域分布，利用精密儀器和大數(shù)據(jù)的分析處理，主要研究實(shí)驗(yàn)企業(yè)可能受雷擊的風(fēng)險(xiǎn)評估，利用監(jiān)測程序制錄入數(shù)據(jù)，程序采用了SpringMvc+Mysql+Flink的技術(shù)體系搭建，通過Http接口接收設(shè)備發(fā)出的雷擊信號請求，并完成雷擊數(shù)據(jù)的入Mysql庫。多維度采集的信息，上報(bào)設(shè)備ID、發(fā)生時(shí)間、雷擊強(qiáng)度等。數(shù)據(jù)除了存儲到Mysql以外，同時(shí)會雙寫錄入到Elasticsearch，實(shí)現(xiàn)基于SQL的查詢和全文基于內(nèi)容的搜索。Flink系統(tǒng)運(yùn)行SQL作業(yè)，應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)算法模型，分析數(shù)據(jù)流，得到風(fēng)險(xiǎn)級別，通過年度數(shù)據(jù)的分析，給出防雷站點(diǎn)合理性參數(shù)，加強(qiáng)區(qū)域性防雷設(shè)施維護(hù)，確保精細(xì)化儀器以及重點(diǎn)區(qū)的雷電防護(hù)，提高防雷維保的重要性和完整性。

　　關(guān)鍵詞：風(fēng)險(xiǎn)評估;防雷裝置;雷電防護(hù);維護(hù)

　　參照江蘇省氣象部門雷電資料，結(jié)合淮安市氣象監(jiān)測站50年雷暴日統(tǒng)計(jì)，淮安市平均雷暴的天數(shù)值為37.8，淮陰卷煙廠自投運(yùn)以來，建筑設(shè)備系統(tǒng)都不同程度地受到雷擊影響。有部分設(shè)備被雷電損壞，喪失運(yùn)作功能，重者全系統(tǒng)癱瘓，企業(yè)經(jīng)濟(jì)損失慘重，給安全財(cái)產(chǎn)帶來隱患，淮陰卷煙廠創(chuàng)建于1945年，現(xiàn)擁有員工2400名，占地426.96畝，擁有固定資產(chǎn)原值11億元，年生產(chǎn)能力60萬箱，為國家大型企業(yè)，全國煙草行業(yè)36戶重點(diǎn)企業(yè)之一，是江蘇中煙工業(yè)公司重要組成部分，更突顯防雷設(shè)施維保的重要性，本課題通過閃電定位儀采集淮安雷擊方位次數(shù)，分析各種環(huán)境入手，為防雷維保系統(tǒng)構(gòu)建選擇提供思路，利用精密儀器和大數(shù)據(jù)的分析處理，研究該廠可能受雷擊的風(fēng)險(xiǎn)評估，給出該站點(diǎn)代表合理性參數(shù)，綜合運(yùn)用各種防雷技術(shù)和手段，加強(qiáng)區(qū)域性防雷設(shè)施維護(hù)，增加精細(xì)化儀器保護(hù)，形成一個(gè)綜合性的防雷系統(tǒng)，達(dá)到預(yù)計(jì)的雷電防護(hù)效果，以此提高雷電維保的重要性和完整性。

　　一、淮陰卷煙廠現(xiàn)有的防雷現(xiàn)狀

　　淮陰卷煙廠位于城區(qū)開闊地帶并且面積較廣，易受雷擊影響;廠區(qū)建筑安裝有雷電外部防護(hù)，接地地網(wǎng)及雷電內(nèi)部防護(hù)，但部分樓頂避雷帶倒伏，銹蝕嚴(yán)重;淮陰卷煙廠廠區(qū)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、內(nèi)控系統(tǒng)，在引入通信線路過程中有些通過戶外明線引入的，線路電線雜，承重處連接在金屬構(gòu)件上，隱患很大，在引入配電接口過程中未安裝專用的信息信號浪涌保護(hù)器(SPD)做雷電防護(hù);淮陰卷煙廠廠內(nèi)的工作用電線路是由交流供電線路安裝，從遠(yuǎn)至近架空明線到煙廠廠區(qū)附近，再通過地埋引入廠區(qū)各建筑內(nèi)，因淮陰卷煙廠地理位置處于空曠區(qū)，理論上容易受到雷電感應(yīng)電磁脈沖的攻擊。

　　淮陰卷煙廠在2020年市防雷技術(shù)專家現(xiàn)場勘查后認(rèn)為，淮陰卷煙廠的廠房直擊雷防護(hù)設(shè)施和防雷接地措施較為良好，但部分廠區(qū)內(nèi)施工車間樓頂避雷帶倒伏，銹蝕嚴(yán)重，雷電感應(yīng)防護(hù)措施和防雷電電磁脈沖措施連接不完全到位。

　　通過現(xiàn)場勘察，檢測數(shù)據(jù)等情況綜合總結(jié)，淮陰卷煙廠雷擊防范意識略微欠缺，廠區(qū)生產(chǎn)車間、庫房、信息通信中心在雷電天氣下工作運(yùn)行，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)較高安全隱患較大，這種情況說明淮陰卷煙廠需要采取強(qiáng)有力的雷電維保措施。課題組通過勘察，走訪調(diào)研，并充分與用戶溝通，在符合國家有關(guān)防雷規(guī)范的前提下，為該提供防雷的硬件設(shè)計(jì)與軟件開發(fā)。

　　二、防雷系統(tǒng)的硬件布置與軟件與開發(fā)

　　(一)硬件

　　在廠內(nèi)安裝雷電計(jì)數(shù)器，雷電計(jì)數(shù)器配有電流互感器。安裝使用時(shí)(如圖1)，把電流互感器芯套入防雷器的PE線上，互感器次數(shù)線圈的兩根線引安裝于需要泄放雷電流的防雷模塊，如防雷器的接地線上入雷電計(jì)數(shù)器的1、2接線柱，牢固連接，雷電流計(jì)數(shù)器有六個(gè)接線柱，L、N兩個(gè)接線柱接交流電源線，為計(jì)數(shù)器提供充電電源，在LED數(shù)碼管上按下顯示開關(guān)，即可顯示泄放雷電流次數(shù)，計(jì)數(shù)器T、R端子可以外接NPX01-TTL數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊，配合上位機(jī)軟件在控制室對各計(jì)數(shù)器記錄情況進(jìn)行查看。

　　(二)系統(tǒng)軟件開發(fā)

　　課題研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了閃電計(jì)數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)程序，該程序采用了SpringMvc+Mysql+Flink的技術(shù)體系搭建，這套體系的優(yōu)勢是技術(shù)開源，成熟度較高，安全可靠。SringMvc作為服務(wù)層框架，用來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、入庫、分析、查詢、展示等功能邏輯。Mysql作為數(shù)據(jù)庫，用來存儲設(shè)備、雷擊信號、報(bào)警記錄等數(shù)據(jù)。Spark用來實(shí)時(shí)運(yùn)行監(jiān)控算法模型。程序主體包括3個(gè)模塊：設(shè)備模塊、數(shù)據(jù)模塊、告警模塊。

　　設(shè)備模塊提供Http管理接口及管理后臺頁面，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備增、刪、改、查等功能。同時(shí)模塊提供了探活Http接口，要求設(shè)備定時(shí)通過接口上報(bào)設(shè)備健康狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)對設(shè)備工作狀態(tài)的記錄和監(jiān)控，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障設(shè)備并進(jìn)行修復(fù)或替換。

　　數(shù)據(jù)模塊，通過Http接口接收設(shè)備發(fā)出的雷擊信號請求，并完成雷擊數(shù)據(jù)的入Mysql庫。采集的信息維度，主要有：上報(bào)設(shè)備ID，發(fā)生時(shí)間，雷擊強(qiáng)度等。同時(shí)提供數(shù)據(jù)查詢接口，用于管理后臺搜索查詢相關(guān)數(shù)據(jù)記錄。數(shù)據(jù)除了存儲到Mysql以外，同時(shí)會雙寫錄入到Elasticsearch。Elasticsearch是一個(gè)基于Lucene的實(shí)時(shí)分布式的搜索與分析引擎，提供了包括全文搜索、日志分析、運(yùn)維監(jiān)控、安全分析等功能，補(bǔ)充了單一Mysql存儲在大數(shù)據(jù)管理、分析領(lǐng)域的不足。

　　告警模塊是一個(gè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流處理子系統(tǒng)，采用了Flink框架，來實(shí)現(xiàn)雷擊信號數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理。首先在數(shù)據(jù)模塊，會將設(shè)備上報(bào)的每條雷擊數(shù)據(jù)，同步送入到Flink系統(tǒng)。Flink系統(tǒng)運(yùn)行sql作業(yè)，使用風(fēng)險(xiǎn)算法模型，分析數(shù)據(jù)流，得到風(fēng)險(xiǎn)級別。我們把風(fēng)險(xiǎn)級別分類為無、低、中、高四種類型，分別給到不同形式和范圍的告警處理。比如低危采取“少數(shù)值班人+短信通知”，高危升級為“全員+電話通知”，實(shí)現(xiàn)了靈活的告警通知機(jī)制。

　　(三)系統(tǒng)運(yùn)行情況

　　通過閃電定位儀采集淮安雷擊方位次數(shù)的顯示，8月1日江蘇省大范圍的雷暴天氣，高空切變，后轉(zhuǎn)偏北氣流，降溫，加之副熱帶高壓位勢低未大幅度南退所致。淮安的雷暴天氣，是由于江蘇省高空原偏北氣流切變，副熱帶高壓增強(qiáng)北移，脊線由27°N北移30°N造成的。8月1日淮安有明顯雷擊，淮陰卷煙廠經(jīng)度119°14′48″，緯度33°23′47″屬于雷擊區(qū)域內(nèi)。經(jīng)第二天查驗(yàn)，電壓傳感器，無線收發(fā)器電性連接的處理器連接警報(bào)裝置和顯示屏，受到泄放雷電流時(shí)壓力傳感器的檢測變化，所有檢測的量數(shù)據(jù)全部通過無線發(fā)射器發(fā)送到監(jiān)控室，無線收發(fā)器吧檢測到的數(shù)據(jù)顯示到電腦顯示屏上，雷擊警示燈不停閃爍，警報(bào)提醒程序運(yùn)轉(zhuǎn)，提醒工作人員檢查機(jī)器設(shè)備，提前排除故障，廠內(nèi)安裝雷電計(jì)數(shù)器數(shù)字顯示泄放雷電流次數(shù)為2次，閃電計(jì)數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)程序警示燈亮2次。

　　三、數(shù)據(jù)分析與提出的維護(hù)建議

　　從以上幾個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不難發(fā)現(xiàn)，從雷擊災(zāi)害防護(hù)方面來看，淮陰卷煙廠系統(tǒng)運(yùn)行一般都實(shí)在“高雷擊”風(fēng)險(xiǎn)環(huán)境下，即對于雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的“遭遇程度”很高，因此需要采取科學(xué)，有力的維保措施。根據(jù)IEC61312《雷電電磁脈沖的防護(hù)》，GB50057-94《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)，提出一下幾個(gè)建議。

　　(一)管理存檔制度

　　由熟練掌握雷擊防護(hù)知識，技術(shù)的人員負(fù)責(zé)管理。廠區(qū)內(nèi)所有建筑防雷裝置投入使用后，建立防雷裝置管理制度，廠區(qū)內(nèi)安裝的避雷器應(yīng)由具有設(shè)計(jì)施工資質(zhì)的單位施工，對防雷裝置的設(shè)計(jì)、平面等工程圖紙避雷產(chǎn)品合格證，測試報(bào)告資料做好存檔。

　　(二)廠區(qū)防雷裝置的日常維護(hù)

　　1.定期維護(hù)和日常檢查

　　負(fù)責(zé)人員在雷雨季節(jié)到來之前，應(yīng)對廠區(qū)建筑物防雷裝置進(jìn)行一次全面檢測，做好阻值記錄，如發(fā)現(xiàn)有銹蝕、倒伏等現(xiàn)象做好記錄，維護(hù)需在雷電天氣之后的晴天進(jìn)行。

　　2.防雷裝置檢查注意事項(xiàng)和裝置維護(hù)項(xiàng)目

　　(1)目測廠區(qū)建筑物外部防雷裝置有無脫焊、倒伏，特別是在裝置連接處容易銹蝕，應(yīng)去除表面銹跡在進(jìn)行阻值測量。

　　(2)廠區(qū)內(nèi)接地裝置的電阻值如果超出規(guī)定值，應(yīng)檢查檢測儀器電量，設(shè)備接地裝置和土壤濕度條件，找出超出規(guī)定值得原因，采取有效的整改措施。

　　(3)目測檢查廠區(qū)內(nèi)配電浪涌保護(hù)器的運(yùn)行情況：有無表面損壞，接地線脫落，過電流焦印記，接觸不良等。如發(fā)現(xiàn)故障，檢查人員應(yīng)及時(shí)排除或更換并做好工作記錄。廠區(qū)內(nèi)所有電源線路應(yīng)采取II級雷電防護(hù)，信息中心機(jī)房信號線路至少采取I級雷電防護(hù)才能達(dá)到雷電防護(hù)的要求。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]袁金水.建筑電氣設(shè)備防雷接地裝置的運(yùn)行維護(hù)探討[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2018.

　　[2]張建成.電氣設(shè)備防雷裝置防雷檢測及運(yùn)行維護(hù)[J].科技資訊，2016.

　　基金項(xiàng)目：2019年淮安市氣象科研項(xiàng)目“淮陰卷煙廠雷電維保設(shè)計(jì)研究”(201902)

　　作者：劉鴻斌

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