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消防應急森林防火三維閃電定位儀是一種用于監測森林中雷電活動,以預防和應對雷擊火的專業設備。以下是其詳細介紹:
工作原理
電磁信號定位技術:利用多個探測站接收同一閃電電磁脈沖的時間差,結合光速計算距離差,通過雙曲線交會確定閃電位置,如時差法(TOA);也可通過正交磁場線圈測量閃電的方位角和仰角,多站方向線交會確定位置,如方位測定法(MDF);還可融合時差與方位測定,結合數字波形處理技術,如時差測向混合法(IMPACT),以提高定位精度和抗干擾能力。
電場變化監測技術:使用場磨式大氣電場儀實時監測地面電場強度變化,當雷云形成時,電場顯著增強,系統可提前捕捉到這一信號,從而發出預警。
光學信號定位技術:通過高速攝像機拍攝閃電發光軌跡,結合三角測量法計算三維坐標,適用于夜間觀測或結合電磁定位提升復雜環境下的可靠性。
功能特點
高精度定位:三維閃電定位儀可精確確定雷電發生的位置,定位精度水平優于 500 米、高度優于 1 公里,部分系統平面定位精度可達 160 米、高度 300 米。
全閃電類型監測:能夠區分云地閃、云閃等不同類型的閃電,為雷擊火監測提供全面、精準的數據支持,其中云地閃監測優先級高于云閃,因為其直接擊中干燥植被易引發火災。
實時監測與預警:響應時間通常在 2 秒內,定位實效性優于 10 秒,支持 7×24 小時連續運行。當監測到雷電活動時,系統可自動發出預警信號,通過聲光電報警、短信推送、電腦端軟件提示等多種方式傳遞給用戶。
多源數據融合:可將閃電定位數據、大氣電場監測數據、氣象雷達數據、衛星遙感數據等多源信息進行融合處理,提高預警的準確性和可靠性,輔助判斷雷電活動趨勢和可能影響區域,優化防火資源部署。
環境適應性強:具備抗暴雨(≤300mm/h)、抗風(≤35m/s 持續,50m/s 陣風)能力,采用防腐防潮設計,適應野外長期部署,可靠性高,平均無故障時間長。
系統組成:一般由閃電定位傳感器、采集器、中心站數據處理機、數據庫服務器、云閃的三維顯示功能軟件組成。閃電定位傳感器能夠準確采集云地閃波形峰點到達時間,時間精度達到較高水平。
應用案例:在黑龍江省大興安嶺呼中區,全波三維閃電定位儀作為雷擊火探測網的重要組成部分,可實時記錄閃電波形,區分先導、首次回擊、放電過程變化等,識別閃電精細結構及放電類型特性,并可實時探測 150 公里范圍內的閃電信息,有效提升了當地雷電預警的感知能力,助力實現 “雷擊火不過夜” 的目標。
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