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自动气象站计算机通信网络的雷电防护 2019年06月09日


早期的电子设备是用诸如继电器、线圈和真空管等元件组成的 ,这些传统元件对于突变的电磁及瞬变电源是有一定的免疫力和耐受力的 ,但是计算机技术发展至今,多层、超规模的集成芯片,电路更密集,集成度更高,元器件间隙更小,导线更细。几年前,1cm2 的计算机芯片有2000个晶体管,而现在的奔腾机则超过14万个。从而增加了计算机受瞬间过电压损坏的概率。由于计算机的设计和结构决定了它是在特定的电压范围内进行工作的,当电压超出计算机所能承受的电压范围时 ,计算机将出现数据乱码,芯片被损坏,部件提前老化。这些症状包括:意外的数据错误,接收、传输数据的失败,丢失文档,工作失常,经常需要维修,原因不明的故障和硬件问题等等。而雷电产生的感应瞬态过电压强度远远超出了计算机和其它电气设备所能承受的水平,绝大多数情况下,造成计算机的立即毁坏,数据永远的丢失。因此?;ふ庑┲悄苌璞该庠庀低乘蔡扇诺挠跋炀捅涞酶又匾?。


1)自动气象站计算机通信网络防雷主要由外部防雷系统和内部防雷系统两部分组成。外部防雷包括空气截雷系统即避雷针或避雷带 ,引下线或接地系统;内部防雷系统主要是对建筑物内易受过电压破坏的设备,如计算机及其通信接口、电话机、路由器、交换机、 UPS、数据传输线等电子设备加装过电压?;ぷ爸?,采取有效防护技术措施,在设备受到电压侵害时,?;ぷ爸媚芸焖俣?,将能量泄放,从而?;ど璞覆皇芩鸹?。


自动气象站


2)雷电对自动气象站计算机通信系统的损害途径是多方面的,有通过通信线路感应而传入系统损坏设备的,有从雷击建筑物或邻近地区雷电放电从而导致建筑物内部计算机通信网络环路中由于空间电磁感应产生瞬态过电压造成的损坏,有通过供电线路的感应而引入系统电源导致设备的损坏,另外从电磁瞬态脉冲感应耦合的通道理论角度看,由于电子信息系统是由信号采集、加工处理、传输、存储、检索等众多环节组成,由于系统环节多,接口多,线路长等原因,给雷电的耦合提供了条件。例如:一个信息系统不但有电源进线接口,还有信号输入输出接口,天线馈入接口等,这些接口的线路较长,符合闪电耦合的条件 ,是感应脉冲过电压容易侵入的原因,也是感应脉冲过电压波侵入的主要通道。因此计算机网络系统防雷?;な且桓霰冉细丛拥奈侍?,对计算机局域通信网络的防雷?;げ唤鋈【鲇谏璞傅慕涌诳沽?,电源系统的多级防护,防雷?;ぷ爸玫男阅?,而且也取决于通信线路的布放方式,均压等电位联接,屏蔽及接地的方式,另外建筑结构以及楼顶铁塔或避雷针的安装方式等都是极其重要的因素,良好的通信线路的布设、屏蔽、等电位联接及接地的方式,可以提高设备的接口抗力和?;に?。


3)自动气象站计算机通信网络遭雷击后,易损部位分别是:计算机同轴网络适配卡、特定功能的接口适配卡(例如:带R232串行通信接口的多功能卡等),计算机远程通信用的调制解调器、路由器、交换机、采集器、计算机电源系统各器件等方面。尤其是象这些设备的连接MODEM的串口、连接双绞线的RJ45端口等信号部分应进行信号部分的?;?、避免因路由器、局域网交换机端口被雷击或高电压击穿。对于局域网上所用的双绞线,如果它连接的设备不在一个电源环境内、或走线距离比较长时(不在一个房间内或者跨越楼层),双绞线两端连接的设备都应安装防雷设备,避免因两端设备电压不一致时较高的电压通过双绞线击向电压较低的设备;局域网使用细缆作为传输介质时,因其连接多台设备、更应安装防雷设备。连接MODEM的专线和拨号线,均为架空线,且由室外进入室内 ,遭受雷击的概率大于其它任何计算机设备,故必须首先提高通信接口和电源系统的自身抵抗力,在计算机各通信接口处安装各类通信接口防雷器,特别是主机与采集器、宽带路由器、服务器的输出接口均要加装信号防雷装置。在电源系统 ,即计算机电源、UPS电源、市电电源等前级必须安装电源防雷器 ,并按分区、分级、分层的防御理论进行防雷器的安装 ,同时通过合理的布线、屏蔽、均压等电位联接理论及规范的接地等有效措施降低雷电可能引起的侵害程度。


根据我国有关资料统计,通讯线路被雷击后造成的损失约占整个雷击损失的 70%以上,而且线路受到强雷击时很可能使其连接的 MODEM、路由器、交换机、采集器等设备也同时遭受损坏,因此通讯线路与设备关系网络是否畅通、气象数据能否及时准确传输的问题 ,这部分应予重点?;?。


自动气象站的防雷工作是十分重要的,由于雷击造成的损害可能会使整个系统瘫痪,导致仪器设备不能正常采集,观测数据的永久丢失。因此,如何全面系统地做好防雷工程至关重要,同时也要考虑环境、地理位置等方方面面的因素,从根本上做好自动气象站防雷工作,尽可能减少雷击带来的各种损害,保证气象工作的正常顺利运行是我们还应不断探讨的问题。


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