國務(wù)院安委會(huì )《全國危險化學(xué)品安全風(fēng)險集中治理方案》（安委〔2021〕12號）以及應急管理部《落實(shí)大型油氣儲存基地安全風(fēng)險管控措施工作方案》要求，大型油氣儲存基地等場(chǎng)所應配備雷電預警系統?！独纂姺雷o雷暴預警系統》（GB/T 38121-2019）規定雷暴預警系統是含有雷暴探測儀的系統，該系統能監控區域的雷暴活動(dòng)，并能通過(guò)處理數據對特定目標區域發(fā)出有效雷電警報（預警），雷暴預警系統也稱(chēng)為雷電預警系統。
01
雷電預警系統組成
雷電預警系統由雷電探測模塊、數據處理模塊和用戶(hù)端等部分組成。
1.雷電探測模塊：由大氣電場(chǎng)儀、閃電定位系統、多普勒雷達等一種或多種方式組成，其中大氣電場(chǎng)儀應在大型油氣儲存基地本地裝設，閃電定位系統和多普勒雷達探測數據宜通過(guò)第三方獲取。目前常見(jiàn)的是在本地安裝大氣電場(chǎng)儀來(lái)開(kāi)展雷電預警，符合該項指標要求。
2.數據處理模塊：應配置支持雷電探測數據的通信、接收、存儲、計算與應用發(fā)布的硬件和軟件。數據的通信一般分為有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)傳輸，根據客戶(hù)要求均可實(shí)現。數據接收、存儲等需要一臺能夠正常運行的電腦即可。
3.用戶(hù)端：包括電腦端、移動(dòng)端、數據接口服務(wù)等一種或多種不同類(lèi)型。數據接收、存儲等需要一臺能夠正常運行的電腦、手機、平板等即可。若條件容許，可選擇純國產(chǎn)的設備。
02
雷電預警系統功能
雷電預警系統通過(guò)實(shí)時(shí)采集雷電相關(guān)信息，實(shí)現對大型油氣儲存基地及鄰近區域雷電活動(dòng)的實(shí)時(shí)監測、全面感知、臨近預警，基本功能如下：
1.雷電實(shí)時(shí)監測，具備實(shí)時(shí)探測地面大氣電場(chǎng)等雷電特征參數功能。
2.雷電臨近預警，包括雷電預警級別、雷電預警時(shí)間、預警區域、預警解除等信息。
3.雷電歷史數據統計查詢(xún)，具備覆蓋區域內雷電預警信息查詢(xún)、統計分析功能。
4.具備與全國?；凤L(fēng)險監測預警平臺進(jìn)行數據交互功能。
03
應用注意事項
結合雷電預警系統功能、技術(shù)指標、三級預警分級分別討論雷電預警系統在業(yè)務(wù)應用和建設驗收時(shí)需注意的事項。
01
雷電預警系統功能部分
1.雷電實(shí)時(shí)監測。也就是實(shí)時(shí)探測大氣電場(chǎng)等雷電特征參數。大氣電場(chǎng)儀是用于持續監測與雷暴有關(guān)的電器靜電場(chǎng)的儀器（如場(chǎng)磨式大氣電場(chǎng)儀）。大氣電場(chǎng)參數可以由大氣電場(chǎng)儀完成。但雷電的其他信息，如地閃和云閃發(fā)生的時(shí)間、位置、雷電流強度、極性、陡度等信息無(wú)法探測。如果雷電實(shí)時(shí)監測僅為大氣電場(chǎng)數據時(shí)，安裝單臺大氣電場(chǎng)儀的可以實(shí)現該目的。但雷電實(shí)時(shí)監測要提供地閃、云閃等信息，單臺設備是無(wú)法完成的。
2.雷電臨近預警。《雷電臨近預警技術(shù)指南》（QX/T 262-2015）規定雷電臨近預警是對0-2小時(shí)內的雷電活動(dòng)的發(fā)生時(shí)間、區域及發(fā)生改了做出估計和警告。雷電臨近預警宜綜合利用閃電監測、雷達、大氣電場(chǎng)、衛星和其他資料（探空資料及數值模式產(chǎn)品）等不同類(lèi)型的氣象資料。當氣象數據資料獲取能力不足時(shí)，也可利用單一類(lèi)型氣象資料。
3.雷電歷史數據統計查詢(xún)。要求供應商提供的軟件能夠存儲雷電探測模塊探測到的數據。一般是要在為客戶(hù)安裝的客戶(hù)端本地電腦中進(jìn)行存儲，存儲方式使用文本、數據庫等均可以。以便于客戶(hù)查詢(xún)、統計數據。實(shí)際中存在數據遠程發(fā)送到中心站，由中心站提供實(shí)時(shí)推送，而在本地無(wú)數據存儲和不提供歷史數據查詢(xún)。還有將數據存儲在存儲卡，而存儲卡安裝在傳感器機箱中，數據也無(wú)備份功能，存在歷史數據無(wú)法查詢(xún)，數據易丟失的風(fēng)險。
4.具備與全國?；凤L(fēng)險監測預警平臺進(jìn)行數據交互功能。需要設備提供商在全國?；斤L(fēng)險監測預警平臺完成建設后，將雷電預警系統進(jìn)行對接融合。需要在合同、或者口頭和確定后續服務(wù)，以免安裝完成后導致系統無(wú)法順利對接。
02
技術(shù)指標
《大型油氣儲存基地雷電預警系統基本要求》指出雷電預警系統至少要滿(mǎn)足8點(diǎn)技術(shù)指標。
1.雷電預警提前時(shí)間不低于10分鐘。
提前時(shí)間是警報開(kāi)始與目標區域首次發(fā)生雷電相關(guān)時(shí)間的時(shí)間間隔?；诖髿怆妶?chǎng)儀或者使用了閃電定位儀、雷達等觀(guān)測數據的雷電預警系統一般都能達到該項指標。下圖所示為雷電預警相關(guān)的時(shí)間描述。滿(mǎn)足該項指標需要設備供應方提供以前的試驗報告或者安裝以后在實(shí)際運行過(guò)程中，設備供應商服務(wù)計劃進(jìn)行試驗，從而調試設備參數，以實(shí)現該指標。
2.雷電平均有效報警率不低于80%。
通過(guò)評估雷暴預預警系統的運行情況，可以?xún)?yōu)化其參數，從而提升系統的質(zhì)量和可靠性，系統發(fā)出的警報可更好的滿(mǎn)足終端用戶(hù)需求。相關(guān)的表征參數有虛報率、漏報率、有效報警率。警報是目標區域或目標周邊區域可能遭受雷暴和伴隨的雷電相關(guān)時(shí)間影響的信息。有效警報是在警報持續期，目標周邊區域內有雷電相關(guān)時(shí)間發(fā)生的警報。有效警報率就是有效警報次數和影響周彪區域雷電相關(guān)時(shí)間總數的比例。
僅有大氣電場(chǎng)儀的雷電預警系統無(wú)法單單使用大氣電場(chǎng)數據來(lái)統計該項指標，需要使用能夠直接觀(guān)測到閃電的資料，如閃電定位儀、衛星云圖等直接觀(guān)測到閃電的數據予以支撐。因此在安裝配備應用時(shí)需要設備提供方提供能夠達到該項指標的試驗數據。同時(shí)不同廠(chǎng)家的大氣電場(chǎng)儀在對統一大氣電場(chǎng)觀(guān)測時(shí)也具有較大差異，另外不同的環(huán)境也會(huì )對大氣電場(chǎng)造成影響。一般情況下晴天大氣電場(chǎng)為120V/m。海洋上面晴天大氣電場(chǎng)約為130V/m。工業(yè)區大氣電場(chǎng)高達360V/m。因此大氣電場(chǎng)儀的安裝應使用其他資料，在以更好服務(wù)的目的下，使用當地觀(guān)測數據對有效警報等重要參數進(jìn)行從而優(yōu)化系統設置，以實(shí)現雷電預警系統配備應用的目的。
滿(mǎn)足該項指標需要設備供應方提供以前的試驗報告或者安裝以后在實(shí)際運行過(guò)程中，設備供應商服務(wù)計劃進(jìn)行試驗，從而調試設備參數，以實(shí)現該指標。
3.探測半徑不小于10千米。
在氣象觀(guān)測中，希望安裝的觀(guān)測設備測量時(shí)滿(mǎn)足三性要求：代表性、準確性、可比較性。對于大氣電場(chǎng)儀來(lái)說(shuō),一般是觀(guān)測設備垂直天頂的大氣電場(chǎng)強度變化,通常認為能夠代表周邊半徑為10km范圍的大氣電場(chǎng)強度。對于閃電定位儀來(lái)說(shuō)，單站能都探測的半徑為一般為200km，多站組網(wǎng)以后探測半徑遠大于10km。雷達、衛星探測的覆蓋面積將更大。
4.大氣電場(chǎng)探測精度優(yōu)于±5%。
探測精度是從另一角度評價(jià)測量誤差大小的量，它與誤差大小相對應，即誤差大，精度低；誤差小，精度高。該指標也就是表征大地電場(chǎng)儀是否能夠準確監測大氣電場(chǎng)的指標。大氣電場(chǎng)儀在出廠(chǎng)或者定型時(shí)需要做標定試驗，大氣電場(chǎng)儀的標定一般是用上下兩塊平行的金屬板上加已知恒定的電場(chǎng)，然后用大氣電場(chǎng)儀進(jìn)行測試，以判斷是否能夠準確的測量出電場(chǎng)數據。目前常見(jiàn)的是上海交通大學(xué)高電壓檢測中心（上海市高壓電器產(chǎn)品質(zhì)量監督檢驗站）出具的檢驗報告，用來(lái)證明設備是否符合要求。需要提供設備的檢驗報告以說(shuō)明滿(mǎn)足該指標。
5.具備三級雷電預警功能。
雷電氣象災害預警信號分別有三種，相應為黃色、橙色、紅色。《大型油氣儲存基地雷電預警系統基本要求》對三級預警的要求和氣象部門(mén)的表述不一樣?？傮w來(lái)說(shuō)基本要求中是按照閃電發(fā)生與目標區域之間的距離作為預警的指標，而氣象部門(mén)是以目標區域發(fā)生雷電的距離時(shí)間作為指標，下圖為氣象部門(mén)雷電三級預警的標準和防御指南。
6.雷電預警歷史數據儲存時(shí)間不低于3年。
基本功能中雷電實(shí)時(shí)監測中提出，雷電監測數據應包括實(shí)時(shí)探測地面大氣電場(chǎng)數據和雷電預警數據。因此基于大氣電場(chǎng)儀的雷電預警系統需要具有大氣電場(chǎng)數據和雷電預警數據的存儲、查詢(xún)和統計分析功能。數據存儲時(shí)間不低于3年，一是對數據存著(zhù)媒介空間大小提出了要求，二是對系統運行管理提出了要求，從而保證相關(guān)數據能都存儲三年以上。
7.現場(chǎng)安裝的雷電探測模塊應滿(mǎn)足大型油氣儲存基地電氣防爆要求，防護等級不低于IP65。
現場(chǎng)安裝的雷電探測模板應滿(mǎn)足防爆要求?？赡馨l(fā)生爆炸的環(huán)境。（如：可燃性氣體，粉塵環(huán)境，煉油、石化廠(chǎng)，加油站、加氣站等） ， 爆炸性氣體環(huán)境 大氣條件下，氣體、蒸汽或霧狀的可燃物質(zhì)與空氣構成的混合物，在該混合物中點(diǎn)燃后，燃燒將傳遍整個(gè)未燃混合物的環(huán)境。防爆設備是在規定條件下不會(huì )引起周?chē)ㄐ原h(huán)境點(diǎn)燃的電氣設備。滿(mǎn)足該項條件要求需要正規檢測機構出具的對應型號的設備防爆鑒定證書(shū)。
IP防護等級由兩個(gè)數字組成，第一個(gè)數字表示電器防塵、防止外物侵入的等級，第二個(gè)數字表示電器防濕氣、防水浸入的密閉程度。IP防護等級的數字是用來(lái)明確防護的等級的，數字越大表示其防護等級越高。IP65防護等級是完全防止外物及灰塵侵入，也可以防止噴射的水浸入（任何角度低壓噴射無(wú)影響）。滿(mǎn)足該項要求需要正規檢測機構出具的對應型號的設備監測證書(shū)或者檢測報告。
8.雷電探測模塊壽命不小于3年。
要求雷電預警系統中的探測模塊至少要能正常運行3年以上。
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三級預警
雷電預警信息分為三級：
1.一級預警：可能有雷電活動(dòng)，覆蓋區域的大氣電場(chǎng)正在增強，電場(chǎng)出現波動(dòng)，地閃回擊點(diǎn)發(fā)生位置位于距大型油氣儲存基地10千米以外的臨近區域，有造成雷擊事故的可能。
2.二級預警：雷電發(fā)生的可能性較大，覆蓋區域的大氣電場(chǎng)快速增強，電場(chǎng)變化波動(dòng)加劇，地閃回擊點(diǎn)發(fā)生位置距大型油氣儲存基地5-10千米，造成雷擊事故的可能增加。
3.三級預警：即將發(fā)生雷電，覆蓋區域的大氣電場(chǎng)劇烈波動(dòng)，地閃回擊點(diǎn)發(fā)生位置距大型油氣儲存基地0-5千米，造成雷擊事故的可能性大。
前面提高該三級預警指標和氣象部門(mén)的描述不一樣。該指標是基于地閃回擊點(diǎn)發(fā)生位置距離大型油儲基地。個(gè)人理解還是存在一定的矛盾，在系統構成雷電探測模塊構成是由大氣電場(chǎng)儀、閃電定位系統、多普勒雷達等一種或多種方式組成。也就是說(shuō)在本站僅安裝大氣電場(chǎng)儀即可滿(mǎn)足要求，但是對于雷電預警指標中提出的要有地閃回擊點(diǎn)發(fā)生位置信息，該信息通常是通過(guò)閃電定位監測系統獲取，而大氣電場(chǎng)儀不具備該功能。因此要實(shí)現該指標的雷電三級預警功能，至少應在大氣電場(chǎng)儀的基礎上疊加閃電定位監測數據。
04
結論
1.意義重大。雷電預警系統的配備應用對大型油儲基地的安全運行具有重要作用。2022年4月28日國務(wù)院印發(fā)的《氣象高質(zhì)量發(fā)展綱要（2022—2035年）》災筑牢氣象防災減災第一道防線(xiàn)種提出要提高氣象災害監測預報預警能力。堅持人民至上、生命至上，健全分災種、分重點(diǎn)行業(yè)氣象災害監測預報預警體系。 針對雷電災害，面向?；袠I(yè)建設雷電預警系統和開(kāi)展預警服務(wù)具有重要意義。
2.服務(wù)能力。基于大氣電場(chǎng)儀的雷電預警系統的配備應用對設備供應方、大型油儲基地、氣象部門(mén)服務(wù)能力提出了綜合要求。大氣電場(chǎng)儀安裝以后至少半年內，要結合實(shí)地大氣電場(chǎng)、閃電定位等觀(guān)測數據對設備進(jìn)行調試，以實(shí)現雷電預警的目的，提高探測準確率，降低虛報率、漏報率。也可打消部分人員認為該設備預警不準，對實(shí)際工作無(wú)指導意義的意識。
雷電預警系統配備應用不僅僅是單純的安裝大氣電場(chǎng)儀，設置一個(gè)預警閾值，保證正常運行即可。而是一個(gè)復雜、專(zhuān)業(yè)、長(cháng)久性綜合氣象服務(wù)工作。復雜是雷電天氣現象一般為強對流陣性天氣，對探測、分析、預測、預報等技術(shù)要求很高。專(zhuān)業(yè)是雷電屬于眾多天氣現象中的一種，需要專(zhuān)業(yè)的人從事專(zhuān)業(yè)的事。長(cháng)久性是設備安裝完以后，需要結合實(shí)際監測數據不斷優(yōu)化和調整，才能實(shí)現雷電預警的最終目的。
