摘 要：自动气象站能够克服地域、气候的影响，传送给人们不同地区的气候情况，是现在社会普遍应用的一项技术手段。但是自动气象站的正常运行经常受到雷电的干扰，文章通过查找自动气象站在工程设计、施工过程中的问题，提出有效的改进方法，在研究自动气象站观测场设备防雷性能基础上，全面分析了自动气象站防止雷电干扰的安全对策。
关键词：自动气象站；防雷；防护措施
自动气象站一般由传感器、数据采集系统、主控微机、通讯部件等几部分组成，通过感应外界的气候变化产生传感器中的电量的变化，然后这种变化会转换为数据的形式存储到信息系统中，传输到观测部门，工作人员对不同的数据进行分析整理就可以得出当地的气象概况，实现了远距离的气象感知，为了确保自动气象站的正常运作就必须做好防雷防护措施。
1 雷电对自动气象站的破坏形式
在自动气象站的日常运作中主要存在四种雷电的侵害方式，第一种就是直击雷，也就是说雷电直接击中气象站的设备系统，造成站内设备的损坏，严重的时候会造成设备的完全瘫痪。但是在自动气象站一般都会安装接闪杆等设备，这种直接击中的情况比较不常见。第二种是高电压脉冲，这种侵害方式产生自静电感应以及电磁感应，这两种感应能够同时反应在电线中，达到十几千伏的电压，对自动气象站的感应装置产生不良影响，尤其是位置比较高的气象装置，在雷电发生时会最先受到冲击。第三种是电位升高的现象，这种情况是随着直击雷的产生而发生的，雷电通过接地线传到导线中，与导线连接的电路设备就会受到损害，属于间接性的雷电冲击。第四种雷电反应叫做交流电线路入侵，在无人管理的情况下，自动气象站的用电是由低压输电提供的，当这个供电装置被雷电击中时，产生的电冲就会通过导电线进入到自动气象站的器材中，这样就会造成设备不能正常运转，工作失效，在自动气象站中电源板属于一个比较脆弱的装置，容易发生故障，应该多加维护。
2 自动气象站防雷措施中的问题
2.1 自动气象站防雷装置不规范
部分自动气象站风向、风速信号线在不单独穿金属管保护的情况下，仅考虑到布线美观需要，与风杆上接闪杆引下线在风杆金属管内并行引下，这相当于将风速信号电缆敷设在接闪杆引下线上，严重违反了文献[1]第3.5.6条的规定[1]。在这种情况下，风向电缆自身就携带着屏蔽设备，但是它的屏蔽层没有足够的能力来抵挡雷电冲击的脉冲，接闪杆在每次接闪后都会产生损坏，风向感应导线上的承受能力不足，当电压过高的时候就会对采集器造成损坏，影响其正常的工作应用。这样的情况也比较常见，比如德国的一个自动气象站，其中的采集器在两年之间损坏了三次，遭受雷电冲击的频率比较高。有的时候是因为采集器内部的元器件损毁造成其断电之后无法正常运行，有的情况就是自动气象设备的主要微机部分的接口遭到干扰，使得采集数据的设备的失灵，就是因为风杆上接闪杆引下线与风向、风速信号线布线不规范造成的。为了使自动气象站整体上显示出整洁简便的外观就改变了风速测线的方向，这是本末倒置的做法。
2.2 电缆与防雷接线的设置缺陷
为减少电磁干扰的感应效应，自动气象站观测场内设备采取了以下基本屏蔽措施：观测场电子设备采用金属外壳，各种传输线路采用屏蔽电缆并穿金属管埋地敷设[2]。电缆在设置时接地过程中会出现一些问题，比如防雷措施执行工作人员在安装线路时没有按照相关要求规范操作，屏蔽层面有时接地设置有的时候就会进行不接地安装，当其中一侧与相同电位的导线连接时另一端就会出现电位悬浮的情况，这时屏蔽层能够防止静电发生的感应电流但是对磁场强度变化产生的电压变化就起不到任何有效的防护作用了。另一方面，为了使自动气象站的各个设备之间的电压数据达到一个平均的标准，观测地点的风杆上的防雷装置会进行接地操作，各种金属外壳接地与防雷装置接地线共同形成一个地网，一起在一个整体的接地系统中工作运转，但是在日常的实际操作中，工作人员容易出现理解错误的情况，在设置接地网之间的线路距离时没有根据情况具体分析，将集中不同装置的接地线连接在了一起，影响了自动气象站的防雷工作的正常运转，容易产生安全隐患。
3 自动气象站防雷防护措施分析
3.1 防护直击雷的具体措施
地面测报值班室必须具备有效的直击雷防护措施，其防雷措施是执行GB50057-2004《建筑物防雷设计规范》国家标准和QX4-2000《气象台（站）防雷技术规范》等[3]。一般情况下，直击雷的防护装置是由接闪杆、接闪器与立柱钢筋等设施组成的一个引线设备，钢筋是起到一个接地的作用，当发生雷电气候的时候，周围的危险电流就会通过这一装置被引导入地，将伤害减弱到最小。风传感器在自动气象站的位置一般安装在10米高的风向杆上，这一高度在雷电发生时比较危险，所以必须结合接闪杆共同使用。在风向杆的最上面安装防雷装置，使用螺母加固针体，在接闪杆的下端连接一根导线沿着风杆的方向接地，最终在地网的中心与其他接地线汇合，在安装接闪杆时应该注意它与传感器之间的高度差，保证传感器在防雷设备的保护范围之内，接闪杆下端的导线外层可以增加一层铜包钢材料，可以有效地防止导线被外界因素腐蚀影响正常工作。
3.2 自动气象站对感应雷的防护措施
感应雷是通过与自动气象站设备连接的电源线、通信线、遥测信号线的静电感应或电磁耦合产生的感应过电压（即瞬间高压脉冲），它直接沿电源线、通信线、遥测信号线侵入自动站设备，使设备遭到永久性损坏[4]。在安装感应器的过程中需要在每个感应入口增加一个保护器，防止因为电涌超过感应器的承受极限而损坏机器，在这一基础上还可以使用屏蔽层来增加感应保护器的强度，防止自动气象站的设备遭受雷电的冲击。一般情况下，自动气象站设备用250V左右，50Hz的交流电，使用专门的电线供应电量，必须避免混合用电的情况发生。在给自动气象站供电的过程中，应该使用分别输出的方式，第一种是为气象站内部的采集器提供电能，使用11V左右的直流电，另一种是为自动气象站外的传感器供电，使用250V左右的交流电，在供电过程中需要始终注意防雷防护。在气象信息的传播过程中，为了保证气象信息数据的实时性、准确性，自动站的微机通信设备的接口一般都会采用专门的供电导线，通信导线的外层需要包裹一层金属外壳，电线需要沿着自动气象站的电缆方向进入值班室，在这种情况下其中的金属线槽需要做好屏蔽措施，两个线头都需要进行接地处理，防止雷电从通信线的接口进入影响微机通信设备的安全，造成气象传输系统的损坏，电涌保护装置工作电压应该设置为160V。
4 结束语
在自动气象站工作中可以采取多种形式对雷电采取防护措施，在自动站观测环节使用层层设防的方式综合应对，在这一过程中需要对雷电防护的各个细节进行细致的分析考察，以确保达到理想的防雷的防护效果，因为任何一个环节的失误都会增加雷击灾害发生的概率，所以需要对已经投入使用的防护设备进行规范整改，确保防护措施的安全有效的运行。
参考文献
[1]周圣军，陈成国，刘长海，等.自动气象站观测场防雷常见问题与防护措施[J].山东气象，2010，1：54-57.
[2]梁邦全.多要素自动气象站防雷防护初探[J].气象水文海洋仪器，2010，2：90-92+96.
[3]林苗青，翁武坤，周如梅，等.自动气象站防雷工作中的问题及应对措施[J].气象水文海洋仪器，2011，3：110-113.
[4]戴世昆，晏敏.自动气象站的雷电防护措施[J].广西气象，2005，3：55-57.
