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雷电避险 专利来护

发布日期:2021-08-14 总浏览:

        

雷电避险 专利来护

  

近日,河北张家口、承德、唐山、秦皇岛以及贵州贵阳等地分别发布雷电黄色预警,引起人们的关注。为避免雷电灾害造成人员伤亡、财产损失,我国已出台了《气象灾害防御条例》,中国气象局发布了《防雷装置设计审核和竣工验收规定》《防雷减灾管理办法》等法规,推动雷电灾害防御工作快速发展。


  “雷电防护半点都不能放松。”北京市气象局雷电科学防护技术团队专注于雷电领域研究,不断研发防雷技术,取得了多项知识产权。该团队工程团组负责人张仲刚刚结束了对500米口径球面射电望远镜FAST(中国“天眼”)防雷系统的维护工作,专门安排时间接受了中国知识产权报的独家采访。


  专注基础研究


  上世纪90年代,北京市气象局成立了专门的防雷团队,至今已经发展近30年。目前,该团队已经形成雷电基础科学与灾害应用、防雷工程设计与实施、实验室雷电物理应用、防雷装置检测及测量技术四个研究团组以及一个科普宣传团组。


  雷电是如何形成的?在多年的研究探索中,这个问题一直困扰着张仲团队。“了解雷电机理,有助于我们进行雷电防护的研发探索。”在这一思想的指导下,张仲团队不仅查阅国内国外关于雷电机理的各种资料,还联合中国科学院大气物理研究所、中国气象科学研究院相关团队交流研究,进行学术探讨,关注引雷实验中闪电放电过程中的各项数据。


  “以前,我们认为闪电、雷电就是电,存在电、热、机械力效应,具有高电压、大电流等特点。如今,经过多年的研究,我们不仅知道了雷电产生的电流本身有一定的频率,还了解到雷电放电过程中会产生化学、生命科学等方面的问题,甚至有可能促进农作物的生长,使其更为茂盛。”张仲介绍,团队未来将联合医学、农林学方面的研究院所,继续进行雷电与生命科学、医学、农林学等交叉学科的认知研究,更好地认识、了解雷电,发挥出雷电的积极作用。


  服务重大项目


  在对雷电机理的认知获得进展之后,张仲团队便投身于重大活动及重要场所的避雷服务保障中。近10年来,该团队的创新成果先后服务于国家探月工程地面应用系统、中信大厦“中国尊”以及中国纪念反法西斯胜利70周年阅兵、大兴国际机场等重大项目的防雷保障。


  中国“天眼”所在的云贵高原为雷电多发区,全年的雷暴天数是北京的近2倍,平均雷电强度是北京的3倍以上,防雷难度之大可想而知。而中国“天眼”整个反射面是金属面,上面有上千个系统工艺结构,上万条电器线缆,在它的上空也不能架设任何的避雷线、避雷针,否则会影响电磁波信号的接收效果。在这种情况下,张仲团队临危受命,用自主研发的防雷创新成果,守护中国“天眼”。自2016年竣工以来,中国“天眼”从没有发生大面积雷击致设备故障,也没有发现防雷保障技术对观测产生任何不良影响。


  “中国‘天眼’的科学需求推动了超大尺度电荷平衡面综合技术等防雷技术的形成。”张仲介绍,团队的实用新型专利“雷击电磁脉冲防护一体机”“通信雷电电磁隔离器”以及电磁隔离方法、矩阵接地网技术等多项技术都在此次建设中得到应用。


  与中国“天眼”项目类似,国家大剧院的屋面金属呈半球状,金属面的厚度无法达到雷电接闪装置的要求。若在国家大剧院屋顶上安装避雷装置,不仅工程难度大,而且还影响剧院的整体美观。面对这一难题,张仲团队进行技术攻关。从技术上,该团队建议国家大剧院建设单位在剧院基础施工时,在下方铺设大型地网,雷暴云在大剧院大尺度金属面感应电荷时,通过国家大剧院的地网和大尺度屋面金属板释放电荷。这样,出现雷暴天气时,屋面金属面的电荷可以向下泄放,减少了大剧院被雷击的概率,也减少了大电流对大剧院金属面的物理损坏。


  聚焦人员避雷


  “户外人员的雷电防护是我们关注、研发的重点,而这个问题在国内外鲜有人关注。”张仲介绍,目前,其团队围绕户外人员防护雷电问题已申报了北京市科学技术委员会专项课题,涉及北京市旅游景区智慧化防雷技术关键技术开发和应用。例如,针对八达岭、青龙峡等人员密集的旅游景区,团队运用了“一种露天场所人员防雷装置”等发明专利,提前发布雷电预警,一方面及时通知游客雷暴天气即将出现,告知他们避雷地点;另一方面提醒景区进行游客限流、疏散工作,采取应急雷电防护措施,避免雷击伤人等事故发生。


  在雷暴预报快速发布方面,张仲团队会同北京市气象局气象探测、观测、气象雷达等多个团队,以及南京信息工程大学等高校共同研究,通过现有的公共网框架,将准确的信息及时发布到景区,致力于解决老百姓在露天公园出游及室外作业时雷电防护的问题。


  “技术领域的探索离不开知识产权保护。”张仲表示,团队近年来提交了多件发明专利及实用新型专利申请,70%的成果都实现了转化。目前,团队的知识产权意识也在不断增强,未来将在雷电机理、重大项目的支撑技术、户外人员雷电防护等领域继续发力,吸引更多的专业人才,产生更优质的创新成果,更好地将其推向市场,为我国防雷减灾贡献力量。(本报实习记者 刘弘一

 


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