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电子信息技术

需求背景

大气电场仪是能够测量大气电场及其变化的设备，它是利用导体在电场中产生感应电荷的原理来测量电场的，当云中发生电荷分离时，地面电场将发生相应的变化，其强度与云中电荷的积累量和分布有关，因此通过测量地面大气电场的变化，可以反演出高空云层电场的变化，对发生雷击的危险性做出一定的预报。在雷电来临之前，可采用适当措施来限制风险。例如在敏感的通讯电子场所，采用自动隔离供电系统。

需解决的主要技术难题

1. 大气电场仪设备功能∶各部分主要功能如下∶

电场侦测探头∶基于静电原理测量电场强度，测量分辨率高20V/m，测量范围大±50KV/m，宽广的监测范围，直径达20KM，消除工业干扰信号，机械部分有电极和螺旋电机组成，抵御酸性污染，防水、防尘、使用寿命长。

数据采集控制器∶16位高精度数据转换，低于1s的数据采集速率。连接传输∶有线——串行232、485总线，无线——GPRS传输

实时图形控制界面实时显示电场强度，能够实现三个报警等级，配备实时、图形化监控界面，电场变化趋势一目了然，声、光信号报警，电场数据实时记录存储。

2、功能实现原理∶

当雷雨云层形成或靠近的时候，对地静电场的电场强度开始急剧变化。测量此电

场强度可以在第一个雷电产生前侦测到雷雨的出现。测量的实现是依靠电场风车类型的侦测探头。此侦测探头根据配置可以侦测到20公里以外靠近的雷雨云层并能够灵敏的侦测到电场强度的提升。

为了能够衡量雷击的危险程度，设计三个可调节的等级的报警阈值∶第一级阈值通报出现了一个微弱的电场（预先通知）；

第二级阈值意味着一个活动的雷雨云正在靠近，在当前预知时间10到20分钟内将抵达现场M

第三级阈值意味着在现场附近有很大概率的雷击可能

期望实现的主要技术目标

期待实现的目标：

1、性能参数：探测半径10公里，电场范围-50KV/m到+50KV/m，模拟输出∶***到*** ，输出波特率：固定9600波特率，通信方式∶有线RS485、无线GPRS ，信号接口：DB9芯接口，电场分辨率<20V/m ，工作环境温度：-20℃到60℃，湿度∶0%-100%，可靠性：100%显示电场变化，响应时间<1秒

2、电气参数：电机转速∶600rpm电源提供∶交流220V；直流±12V太阳能电池供电，电力消耗∶<5W 

3、设备外形参数：高度1500mm， 重量5kg

需求解析

解析单位：“科创中国”科技成果转化生态赋能专业科技服务团（中关村天合科技成果转化促进中心） 解析时间：2022-11-29

朱楠

中关村天合科技成果转化促进中心

主任

综合评价

需求已足够清晰便于专家进行需求跟进，通过测量地面大气电场的变化，可以反演出高空云层电场的变化，对发生雷击的危险性做出一定的预报。在雷电来临之前，可采用适当措施来限制风险。需求的解决对产业发展意义深远。此需求指向性明确，可以把此项技术难题推送给北京机电研究院、华北电力大学等有相关技术的院所、专业团队，之后组织对需求有对接意愿的对接方和企业对接，双方从需求项目进行分析、大气电场仪设备功能等方面研讨，然后制定需求解决方案。该项需求可以解决。

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处理进度