智能避雷技术简介

智能避雷技术简介——防爆型智能避雷系统HC/FB系列产品介绍北京卫昊康等离子技术开发有限责任公司目录等离子智能避雷相关证书...................................1智能避雷技术简介.........................................5电荷避雷原理............................................18石油化工行业与智能主动避雷技术..........................26防爆合格证..............................................35防雷检测合格证..........................................36防爆型智能避雷产品说明书................................38雷击事故案例............................................4521世纪的展望......................................47科技日报—中华骄子～杰出优秀科技专家风采录..............48信息社会防直击雷的思考..................................49第1页等离子主动避雷专利第2页避雷膜发明专利证书第3页国际发明特别金奖证书第4页国家星火计划项目证书第5页智能避雷技术简介雷害是世界公认的十大自然灾害之一。我国每年因雷灾带来的直接经济损失达50—100亿元。目前为止，全球范围内，人类具有避免雷害的有效装置是250多年前美国科学家富兰克林发明的避雷针，以及以后发展出来的避雷线、避雷带、避雷网、法拉第笼式保护罩和各种避雷器等避雷手段。然而，在科学技术迅猛发展的今天，电子信息技术已应用到了各行各业，成为人类生产、生活的必要工具。信息装备已成为现代化社会的大脑和神经。国防现代化，目前的内容就是国防信息化，就是以信息技术为核心的高新技术群在军事领域的广泛应用，实现武器装备信息化。而引雷入地的传统避雷手段非但不能保护信息装备免遭雷害，反而增加了受毁坏的机会。雷灾给人类社会的发展、经济建设、国防建设和人民生命财产安全带来了新的严重威胁。国内外避雷专家都在寻求新的避雷手段来抵御雷电这个现代化和信息化的天敌。社会迫切期待着避雷技术的创新。中国科学院研究员、国际宇航科学院院士庄洪春教授在国际上首次提出了通过消除雷击危险性，使保护目标不再遭受雷击的新一代避雷技术，称为“智能避雷技术”。在以庄洪春为首的北京卫昊康等离子技术开发有限责任公司(原中国科学院空间中心电学组)，经过十多年的潜心研究开发，从理论分析、模拟计算、实验测试、模型实验、工程实用化研究、外场实验等各个角度和方法的研究，都证明了这一技术的合理性和可行性。期间经多次大小各类专家会议的评审鉴定，得到充分肯定，被誉为“21世纪防雷事业的曙光”。2002年联合国发明协会评选全世界的发明创造。智能避雷技术获得金奖的同时，荣获我国唯一的一项特别金奖，被联合国国际专家组誉为“人类生存和保障的最佳发明”。雷击对微电子设备造成雷害通过三条途径，即直接雷害，空气中传输的电磁间接雷害，和线路入侵的雷击过电压雷害。智能避雷技术的功能有四个：1）保护地面、水面、空中的固定和移动物体不遭雷击，使物体内部的微电子设备免遭直接雷害；2）使邻近落雷从空气中传来进入物体的电磁感应强度大为削弱，使物体内部微电子设备免遭间接雷害；3）使室外雷击在线路上造成的过电压不能进入物体内部，使物体内部微电子设备免遭线路侵入雷害。4）能对雷击危险性进行监测和预警。智能避雷技术的主要特点是不靠接地。中国科学院于2002年向全国推荐二百项高新技术产品时，智能避雷技术被作为首选金牌项目向社会推介。全国工商联于2003年首次向全国推介高科技项目就唯一地选上了智能避雷技术。今年1月15日，总装备部军民两用技术专家委员会策划，在人民大会堂召开了各军兵种首长会议，专项推介智能避雷技术。成都军区13军在会上报告了军车上使用智能避雷技术，实现了军车机动中防雷、全天侯防雷、及全地域防雷的情况。得到了与会的解放军四总部、三军各部门代表的肯定和好评。这一避雷新技术，不仅得到了国内外专家学者的普遍好评，而且已得到了政府主管部门的批准和许可。通过了国家气象局测试中心的检测。通过了国军标第6页要求的温度、震动、冲击、和电磁兼容的测试。列入了国家火炬计划。获得了环保认证。企业标准获得了质监局的登记备案。获得了中国专利证书。获得了美国专利证书。申报了国际专利，并申报了美、日、德、英、意、西班牙、俄等国专利。智能避雷技术是目前为止国际上唯一可以把雷害拒之于门外，为现代化和信息化保驾护航的环保类新型避雷技术。它不仅能够弥补传统避雷方式不能保护信息装备的不足，而且由于其不靠接地，所以特别适用于高山雷达站等接地困难的场所，以及车辆、舰船、飞机、导弹等不能接地的移动目标。该项目的实施不仅对提高我国军队战斗力具有重要意义，而且有望列入国际标准，成为继福兰克林之后的第二个通行防雷方法，实现人类避雷技术史上的革新。1、等离子避雷技术的功能等离子避雷技术的功能是保护地面、水面或空中物体不受直接雷击，从而使物体内部的现代化设备不遭直接雷害。2、达到上述功能的技术途径雷击是空气中的电击穿，电场强度是空气能否击穿的主要或唯一量度。因此雷击危险性大小用电场强度的数值来表征。起始于地面物体的上行先导或下行先导到达雷击高度后地面物体的上迎先导都是起始于那些电场强度最强，首先达到击穿空气的数值的物体表面。导体表面电场强度正比于导体表面的面电荷密度，因此表面电荷密度也就能表征雷击危险性的大小。使导体表面电荷消失就使遭雷击的危险性降至零，从而可以成为一种避雷的新思路。等离子避雷功能第一是基于等离子体中正负带电粒子在雷云电荷或先导电荷产生的脉冲电场作用下的极化迁移，把被保护物表面的感应电荷及时地散布到空气中，而在空气中的电荷具有均匀化的趋势，使得被等离子体覆盖的表面附近电场强度和电流密度达不到击穿空气的数值，从而使被等离子体覆盖的表面免遭雷击。等离子避雷功能第二是基于极化产生的同号电荷能够对消未被等离子体覆盖表面上的感应电荷，因此使得未被覆盖表面附近的电场强度消失或减弱，从而使未被等离子体覆盖表面免遭雷击。这两个作用使得被等离子体气层覆盖表面和未被覆盖但与等离子体极化电荷相连的表面都不会出现高电场强度，从而都避免了遭雷击的可能。等离子避雷球表面覆盖上了足够浓度的人造等离子气层。被保护目标上没有等离子体而是用避雷球上引来的相反极性的电荷经放大输到目标上中和那里的感应电荷来达到避雷的目的。3、重要意义（1）革命性第7页传统的避雷装置是避雷针。由于传统避雷针不能保护室内现代化仪器设备.越来越普及的电脑、家电、信息、智能化设施等现代化仪器设备受雷害日趋严重。而传统避雷针实是引雷装置，更增大了室内设备受雷害的概率。等离子避雷技术是现代化时代以来出现的新一代避雷技术，能保护楼房等目标免遭雷击。从而使目标内部的现代化设备不遭直接雷害。因此，等离子避雷是对传统避雷技术的革命性的新一代替代技术，适合现代化和信息化时代的需要。雷害是世界公认的十大自然灾害之一，她给我们人类社会造成了众多的灾难和悲剧，经济损失无法估算。自200多年前富兰克林发明了避雷针后，人类对雷电灾害有了一定的防范措施，从对雷害束手无策、无法防范、遇雷只能挨打的局面过度到了被动避雷、有一定的防范措施阶段。避雷针出现后的200多年中，人类又先后发明了避雷线、避雷带、避雷网、法拉第笼式保护罩等传统式避雷手段，其原理都是被动的引雷入地的办法。然而这些传统避雷手段的避雷功能是被动的，而且不完全。有时简直成为弊多于利，或者如有些人所说，用钱买危险。因此全世界每年因雷害而造成的经济损失仍旧重大，损失量无法估算。随着科学技术的进步，人类进入二十一世纪后，电子、信息技术已应用到了各行各业，已成为人类生产、生活的必要工具，特别在现代国家防御应用中，电子信息技术的地位尤其重要。然而在本可行性报告采用的等离子避雷技术以前，人类一直沿袭采用传统的的被动式避雷技术，对真正避开雷电的灾害并不能起到积极的作用。因此保护微电子设备和信息技术设备，避开雷电的打击和损害，保证各行各业的生产、工作的顺利进行，保证军队有全天候的作战防御能力、保障国家的安全，已成为当今亟待解决的课题。本报告采用的等离子避雷技术是目前为止唯一可以把雷害拒之于门外的防避雷技术，是为现代化保驾护航的环保类成果，属减灾防灾高技术领域。因此凡室内有微电子设备的部门都需要本技术。随着现代化的进展，在信息社会中，微电子设备，如具有电脑、芯片、信息系统、自控系统、集成电路等等的设备越来越普及到各行各业，本报告的技术成功推广必然使各行各业都是受益者。近年来雷击造成灾害的事例可看出，电子工业部门、电讯部门、电力部门、建筑、石油工业、化学工业、航空事业、航天事业、铁路交通部门、金融财务部门、气象部门，甚至医务部门等都将可能采用本建议书的技术以求避免或减少雷害。（2）广泛性由于等离子避雷技术是卫星技术的民用技术，从原理上不一定要接地。在无法接地的场合，如行进中的战车：通讯车、雷达车、炮、导弹车、指挥车等本项技术是其防避雷的唯一手段。警戒雷达、气象雷达、机场雷达等一般地处高山岩石顶，接地困难，本项技术几乎也是其防避雷的唯一手段。第8页另外，飞机、导弹等空中物体也无从接地，本项技术也是其防避雷的唯一手段。（3）社会效益显著信息化设备是当代社会的‘大脑’和‘神经系统’，它不光被各行各业广泛採用，进入了工作与生活的所有领域，连政府也依靠它作行政管理，部队则依靠它进行军事指挥。信息化设备的天敌是雷击，等离子避雷能保护它不遭直接雷害，是信息化设备的保护神，为政府与部队的管理指挥保驾护航。其社会效益显著三、项目实施的条件1、技术条件本建议书的“主动避雷”技术我们已集中研究了近十年的时间，至今该技术的原理、实验室样机、模拟实验及工程可行性试验等的研究都已完成，首先在海军青岛基地的灵山岛雷达阵地、总参第五十四研究所、解放军二炮第三研究所等军队系统试点应用,效果极好，应用的是关键技术难题都已克服。在全国选取了地形、气象条件和社会环境典型的云南省作试点运行，与云南省防雷中心合作，同时得到了云南省科技厅、财政厅的经费支持，布置了十多个点，安装发生器、雷击危险性预测仪和雷击电流测量仪等仪器，进行规模试点。2003年12月12日到14日，在等离子避雷球试用现场西双版纳，由云南省防雷中心主持，召开了“等离子避雷球试用鉴定验收会”。特邀了九位避雷专家组成专家组，其中包括清华大学、中国气象科学研究院及国家气象中心等北京单位来的避雷专家，云南省防雷中心及西双版纳气象系统等本地的防雷专家。会上推举清华大学著名防雷专家虞昊教授为专家组组长。专家组意见认为：“与传统防直击雷方法相比，等离子避雷的思想是使雷电在目标上的感应电荷消失或失效，从而雷电与目标间不能产生电击穿，使目标不遭直接雷击，从而保护目标内信息技术设备不遭直接雷害，是适应现代化和信息化时代要求的避雷新产品，该产品已在2002年召开的国际发明博览会上获特等金奖，认为它是对人类生存和保障的最佳发明。建议有关部门尽早发放生产和使用许可证，使这一新产品早日服务于社会。”云南省防雷中心于2003年12月15日发放了“防雷新产品使用许可证”，允许等离子避雷球HC/DG系列和HC/DY系列产品使用。在技术上已具备了产业化发展的条件。等离子避雷技术是使被保护目标不遭雷击的技术。技术途径是使雷电在目标上的感应电荷失效或消失。使感应电荷消失的办法是把异号电荷输到目标上对消那里的感应电荷。由于雷击非常迅速，临时产生出异号电荷来不及，必须要把电荷等先贮存起来，一旦雷击到来，及时输出给目标。贮存电荷的方法通常是用电容。但用电感也可贮存磁能，释放出来转成电荷。还可用振荡线路。这两种贮存方法和电容贮存电能比较有缺点也有优点。对一些用户更适合用电感或振荡线第