避雷防雷装置及避雷防雷方法

摘要

一种避雷防雷装置，包括引雷设备、场强感应设备及电磁波定向发射器，引雷设备与场强感应设备电性连接，场强感应设备还与电磁波定向发射器电性连接。引雷设备用于接收雷雨云层中的雷电荷，并将雷电荷引入大地；场强感应设备用于感应大气的电场的强度，并产生对应的场强值，并在判断出场强值大于预设的基准场强值时，输出启动信号给电磁波定向发射器；电磁波定向发射器用于响应启动信号，开始向雷雨云层发射定向电磁波，以将雷电引至引雷设备。本发明还提供一种避雷防雷方法。

说明书

技术领域

本发明涉及雷电防护技术领域，特别涉及一种避雷防雷装置及避雷防雷方法。

背景技术

雷击所造成的灾害事故时有发生，雷击导致建筑物损坏、人身伤亡、引起火灾爆炸，时刻危害着人们生命财产的安全，因此，如何有效避免雷电的损害十分重要。 

目前，针对雷击产生的危害，一般采取的措施是安装避雷针、避雷线、避雷网等接闪器，进行接闪，然后将雷电流引至大地，避免雷击建筑物等设施造成的危害事故。雷电防护系统的基本原理是：空中带电的雷云由于静电感应在地面的物体上感应产生与雷云中电荷极性相反的电荷，随着空间雷云产生电场的增强，雷云对地产生向下的下行先导，而地面上物体则会产生向上的上行先导，当上行先导与下行先导之间距离足够小，则会发生雷云与大地之间的放电现象。在地面设施上安装接闪器，如避雷针，就是利用其高度和引下线、良好的接地等条件，使其产生的上行先导以较地面其它上行先导提前与雷云产生的下行先导相遇，将雷击引到接闪器上，避免周围设施遭受雷击。 

然而，在很多情况下，避雷针的保护范围往往不能满足实际要求，为了取得更大的保护范围，则必须加高避雷针，或者加装更多的避雷针，但是在很多情况下，无论加高避雷针还是增加更多避雷针，都受客观条件限制而无法实施。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种不需要加高避雷针或者加装更多的避雷针就可增大保护范围的避雷防雷装置。

还有必要提供一种不需要加高避雷针或者加装更多的避雷针就可增大保护范围的避雷防雷方法。

一种避雷防雷装置，包括引雷设备、场强感应设备及电磁波定向发射器，引雷设备与场强感应设备电性连接，场强感应设备还与电磁波定向发射器电性连接。引雷设备用于接收雷雨云层中的雷电荷，并将雷电荷引入大地；场强感应设备用于感应大气的电场的强度，并产生对应的场强值，并在判断出场强值大于预设的基准场强值时，输出启动信号给电磁波定向发射器；电磁波定向发射器用于响应启动信号，开始向雷雨云层发射定向电磁波，以将雷电引至引雷设备。

一种避雷防雷方法，包括以下步骤：

在引雷设备所在区域设置场强感应设备及电磁波定向发射器；

利用场强感应设备感应大气的电场的强度，并产生对应的场强值；

利用场强感应设备判断场强值是否大于预设的基准场强值；

在判断出场强值大于预设的基准场强值时，输出启动信号给电磁波定向发射器；

电磁波定向发射器响应启动信号，开始向雷雨云层发射定向电磁波，以将雷电引至引雷设备。

上述避雷防雷装置及避雷防雷方法，场强感应设备用于感应大气的电场的强度，并产生对应的场强值，并在判断出场强值大于预设的基准场强值时，输出启动信号给电磁波定向发射器，电磁波定向发射器响应启动信号开始向雷雨云层发射定向电磁波，利用该定向电磁波激励上行先导，使其较普通引雷设备更易产生上行先导，且发展得更快，也使得从雷雨云朝向激励电磁波发射源的方向发展的下行先导更容易形成和发展，从而诱导雷电流在引雷设备上形成放电，以减少雷电击中人或其它物体的可能性；与同等高度的普通避雷针相比，本发明的避雷防雷装置保护范围增大，甚至可以保护比其更高的物体，有效解决了避雷针保护范围不能满足要求的问题，且大大避免了由于增加避雷针高度或增加避雷针数量所导致的金属材料的大量使用和成本的增加。

附图说明

附图1是一较佳实施方式的避雷防雷装置的功能模块示意图。

附图2是附图1中避雷防雷装置的结构示意图。

附图3是一较佳实施方式的避雷防雷方法流程图。

图中：避雷防雷装置10、引雷设备20、防雷器21、第一金属圆形件210、环形凸缘2100、电磁波通过孔2101、第二金属圆形件211、环形凸缘2110、引流金属支撑杆22、泄流器23、泄流金属支撑杆230、泄流金属壳体231、支撑座232、场强感应设备30、数据处理设备31、场强感应探头32、电磁波定向发射器40、供电设备50、太阳能电池组件51、蓄电池52、避雷防雷方法步骤S300～S304。

具体实施方式

请参看图1，避雷防雷装置10，包括引雷设备20、场强感应设备30及电磁波定向发射器40，引雷设备20与场强感应设备30电性连接，场强感应设备30还与电磁波定向发射器40电性连接。

引雷设备20用于接收雷雨云层中的雷电荷，并将雷电荷引入大地；场强感应设备30用于感应大气的电场的强度，并产生对应的场强值，并在判断出场强值大于预设的基准场强值时，输出启动信号给电磁波定向发射器40；电磁波定向发射器40用于响应启动信号，开始向雷雨云层发射定向电磁波，以将雷电引至引雷设备20。

进一步的，引雷设备20包括防雷器21、引流金属支撑杆22、泄流器23，防雷器21与引流金属支撑杆22的一端固定连接，引流金属支撑杆22的另一端与泄流器23电性连接，泄流器23的另一端接地；防雷器21包括第一金属圆形件210及第二金属圆形件211，第二金属圆形件211设置在第一金属圆形件210上表面上；第一金属圆形件210上表面为凸起的曲面，且第一金属圆形件210的上表面的中心位置最高，第一金属圆形件210的上表面的边缘延伸出环形凸缘2100；第二金属圆形件211的上表面的边缘延伸出环形凸缘2110；第二金属圆形件211位于第一金属圆形件210的上表面的中心位置，且第二金属圆形件211的下表面与第一金属圆形件210的上表面接触。泄流器23包括泄流金属支撑杆230、泄流金属壳体231、支撑座232，引流金属支撑杆230的另一端与泄流金属壳体231的顶部的上表面电性连接，泄流金属支撑杆230的一端与泄流金属壳体231的底部的下表面电性连接，泄流金属支撑杆230的另一端固定在支撑座232上后接地。上述引雷设备20相对于传统避雷针尖来讲，在实验室同等条件下，引雷设备20感应雷电荷量聚集在雷击点的接闪面要比传统避雷针尖的接闪面大，且引雷设备20接闪雷电的响应时间要比传统避雷针尖的响应时间快30微秒以上，保证短时间内将雷电释放到大地。

场强感应设备30包括数据处理设备31及与数据处理设备31电性连接的场强感应探头32，数据处理设备31还与电磁波定向发射器40电性连接；场强感应设备30的数据处理设备31及电磁波定向发射器40设置在泄流金属壳体231内，电磁波定向发射器40的发射端及场强感应设备30的场强感应探头32外漏在泄流金属壳体231外，电磁波定向发射器40的发射端与；防雷器21的第一金属圆形件210上开设有电磁波通过孔2101，电磁波定向发射器40的发射端指向第一金属圆形件210上的电磁波通过孔2101，如此能够保证电磁波定向发射器40的发射端发射的定向电磁波穿过电磁波通过孔2101后，射向雷雨云层，其中引流金属支撑杆22与电磁波定向发射器40的发射端所成角的范围为10～30度。场强感应探头32用于感应避雷防雷装置20所在区域的大气电场，并产生对应的场强电信号；数据处理设备31用于采集场强感应探头32产生的场强电信号，并根据采集到的场强电信号产生对应的场强值，在判断出场强值大于预设的基准场强值时，输出启动信号。

进一步的，避雷防雷装置20还包括供电设备50，供电设备50与场强感应设备30及电磁波定向发射器40电性连接，供电设备50用于为场强感应设备30及电磁波定向发射器40提供电能。在本实施方式中，供电设备50包括太阳能电池组件51、蓄电池52，太阳能电池组件51与蓄电池52电性连接，蓄电池52还与场强感应设备30及电磁波定向发射器40电性连接，太阳能电池组件52设置在泄流金属壳231体外，蓄电池52设置在泄流金属壳体231内。

请参看图3，其为一较佳实施方式的避雷防雷方法流程图，该避雷防雷方法包括以下步骤：

步骤S300，在引雷设备所在区域设置场强感应设备及电磁波定向发射器。其中，引雷设备包括防雷器、引流金属支撑杆、泄流器，防雷器与引流金属支撑杆的一端固定连接，引流金属支撑杆的另一端与泄流器电性连接，泄流器的另一端接地；防雷器包括第一金属圆形件及第二金属圆形件，第二金属圆形件设置在第一金属圆形件上表面上；第一金属圆形件上表面为凸起的曲面，且第一金属圆形件上表面的中心位置最高，第一金属圆形件的上表面的边缘延伸出环形凸缘；第二金属圆形件的上表面的边缘延伸出环形凸缘；第二金属圆形件位于第一金属圆形件上表面的中心位置，且第二金属圆形件的下表面与第一金属圆形件的上表面接触；第一金属圆形件开设有电磁波通过孔，电磁波定向发射器的发射端指向第一金属圆形件上的电磁波通过孔。泄流器包括泄流金属支撑杆、泄流金属壳体、支撑座，引流金属支撑杆的另一端与泄流金属壳体的顶部的上表面电性连接，泄流金属支撑杆的一端与泄流金属壳体的底部的下表面电性连接，泄流金属支撑杆的另一端固定在支撑座上后接地。防雷器的第一金属圆形件上开设有电磁波通过孔，电磁波定向发射器的发射端指向第一金属圆形件上的电磁波通过孔，如此能够保证电磁波定向发射器的发射端发射的定向电磁波穿过电磁波通过孔后，射向雷雨云层，其中引流金属支撑杆与电磁波定向发射器40的发射端所成角的范围为10～30度。

步骤S301，利用场强感应设备感应大气的电场的强度，并产生对应的场强值。

步骤S302，利用场强感应设备判断场强值是否大于预设的基准场强值。

步骤S303，在判断出场强值大于预设的基准场强值时，输出启动信号给电磁波定向发射器。

步骤S304，电磁波定向发射器响应启动信号，开始向雷雨云层发射定向电磁波，以将雷电引至引雷设备。