文物建筑雷电防护装置监测预警系统

文物建筑是国家重要的人文旅游资源和珍贵文化遗产，具有不可复原性，安全防护显得尤为重要。我国文物建筑大多以木材为主要材料，因其自身结构、位置、材料等特点，造成自古至今因雷击起火被焚或遭雷击破坏的事件时有发生，防止雷电灾害的破坏是文物建筑保护的重点内容之一。

// 规范要求

依据国家文物局2010年印发的《文物建筑防雷工程勘测设计和施工技术规范（施行）》（文物保发【2010】6号）和2013年由中国气象局、国家文物局共同发布的《文物建筑防雷技术规范》（QX 189-2013）要求，主要防范直击雷对文物建筑的破坏，采用的手段主要是依照文物建筑的造型敷设接闪装置（避雷带），通过引下线和地网连接，确保文物建筑遭受雷电侵害时，雷电有畅通的通道泄放雷电流，减少雷电对文物建筑的破坏。

// 监测系统的必要性

传统防雷系统附着在文物建筑的本体上，雷电来临时只能被动防护，没有办法通过主动措施减少雷电对文物建筑的侵害。接闪装置（避雷带）是否稳定有效，接闪装置（避雷带）是否有雷电通过、有多大雷电流通过、雷电流通过的时间，地网接地电阻的值是否超过正常范围（接地电阻过大不利于雷电流的泄放）都不清楚，无法监测雷电来临之前防雷系统是否处于安全状态。

鉴于以上分析，文物建筑的防雷安全迫切需要一套雷电防护装置监测预警系统，来监测防雷系统本身的状态是否安全可靠并且有效运行。太行雷电防护装置监测预警系统应用了物联网、通讯、软件、云平台和大数据等信息技术，对各关键环节的防护装置进行实时监测、数据采集和分析、提前预警预报、隐患排查和应急处置操作，同时按区域要求部署雷电预警仪进行雷电预警，形成一套完整的“预报+防护”相结合的雷电综合防护解决方案。

系统拓扑图

系统界面图

// 系统介绍

雷电防护装置监测预警系统包含雷电临近、雷电流记录、地网阻值在线检测、智能升降式避雷针和天气信息等5个子系统。各子系统采集设备的自身状态和采集的数据都通过无线传输到雷电防护装置监测预警系统，系统具备集中展呈、数据统计分析、应急事件的预报和处置等功能。

// 雷电临近子系统

雷电临近子系统采用大气电场仪采集设备，运用测量环境静电场的原理对雷云进行侦测分析。系统根据环境静电场的变化来侦测5-10公里范围以内靠近的雷雨云，在雷击发生前5-30分钟左右按级别发出雷电预警信号，系统根据设置好的应急预案通知用户采取适当的防雷措施，减少雷电的损害。

雷电临近子系统采集设备大气电场仪建议安装在文物建筑物附近空旷、光线充足区域，选址建议在高处，尽量避开高楼、高大植物等障碍物。

// 雷电流记录子系统

对防雷装置发生雷电接闪时雷电流的大小、时间、次数进行准确记录，记录仪自身状态和采集的雷电流数据通过无线通讯方式传输到雷电防护装置监测预警系统，为雷击事故分析和防雷装置改造提供有价值的科学依据。

雷电流记录仪安装在避雷带或引下线等接闪装置上，安装便捷，不接触、不伤害文物本体。记录仪配置高能电池，对安装位置没有要求，避免对文物景观的破坏。

// 地网电阻监测子系统

接地电阻在线检测仪是专为在线监测接地引下线的连接状况、三级法接地电阻而精心设计制造的。在线检测、非接触测量、地线穿心通过、绝不影响防雷接地效果和设备的正常运行，无需自检、实时检测、采用无线通信传输数据，实现远程在线监测。

接地电阻在线检测仪安装接闪装置引下线处，安装便捷，不接触、不伤害文物本体。记录仪内置高性能电池，对安装位置没有要求，避免对文物景观的破坏。

// 自动升藏接闪杆系统

文物雷电预警智能升降接闪杆防雷装置（升降杆联动系统）是在文物建筑周围、集中成片古村落周围山坡高处、历史易受雷击部位安装的升降联动系统。智能升降接闪杆在雷电预警系统信息引导下自动升起和收藏，也可手动操作升降杆升起或收藏。

在雷雨发生半小时前，雷电预警系统发出预警信息，触发智能升降接闪杆驱动装置，促使其自动升起至预设高度，截获雷电流通过自身金属杆引导雷电流至舱体接地装置流散大地。在雷雨云消失1小时后，雷电预警系统发出收藏命令，升降接闪杆将自动收藏至地面预设高度或地下舱中。

// 天气信息子系统

接入气象部门实时天气数据，实现风向风速、温湿度、降雨量、气压等实时展呈，掌握文物建筑区域内的基本天气气象信息，更好地了解文物建筑区域内气候环境变化，及时全面地了解气象对文物保存、景区人文产生的影响。

雷电防护装置监测预警系统确保防雷装置的安全有效，各子系统间分工协作、预警预报、应急处置、资料汇总。文物建筑雷电防护系统工程，从根本上减少雷电活动对文物古建和人员带来的侵害，切实做好文物建筑的防雷安全保护工作，为文物保护事业贡献智慧和力量。

// 文物建筑典型案例

北京青龙峡长城、北京海淀区颐和园

四川峨眉山古建筑群

宁夏中卫高庙

青海西宁湟源城隍庙、西宁塔尔寺

江苏苏州文庙、苏州虎丘塔、泰州日涉园

江西湘鄂赣省委旧址、秋收起义安源军事会议旧址、湘鄂赣革命根据地旧址、婺源宗祠之洪村光裕堂、南昌新四军军部旧址、吉安渼陂红四军总部旧址、吉安富田村诚敬堂、庐山美庐别墅、庐山白鹿洞书院、庐山民国图书馆、庐山周恩来纪念馆、景德镇古窑民俗博览区、湘鄂赣军区旧址、湘鄂赣省委红旗报社旧址、湘鄂赣省苏维埃政府旧址、上饶红五分校、南昌陈云旧居、南昌绳金塔

陕西延安宝塔

湖北武当山建筑群、鄂州观音阁

湖南汨罗屈子祠、永州李达故居

贵州遵义海龙屯、铜仁梵净山

重庆合川钓鱼城遗址

安徽黄山南屏村古村落、安徽池州九华山、安徽安庆天柱山

河北邢台皇寺村玉泉寺

广东广州十九路军烈士陵园、广州光孝寺

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