[01640105]雷电监测技术与预警系统

雷电灾害是当今十大自然灾害之一,雷电监测预警对国民经济、交通、军事、航空航天等领域具有重要的影响。大气电场是大气电学的基本参数,是雷电监测预警的基础参数,基于三维大气电场仪的雷电预警是防雷减灾的重要手段,研究新型的雷电监测技术与预警系统,提高气象观测数据质量是急需发展的课题,符合《国家中长期科学和技术发展规划纲要》优先主题要求。 传统的大气电场测量系统存在忽略水平电场分量、土壤相对介电常数影响、电场传感器结构单一、三维电场传感器标定技术空白等问题。由南京信息工程大学牵头、相关企业参与,在国家公益性行业（气象）专项、国家863计划、江苏省产学研联合创新资金计划、江苏省科技支撑计划、企业委托等项目的连续支持下,历经9年科学研究,开发了监测预警能力强、电场测量设备精度高的雷电监测预警系统,建立了连续3年运行的南京以东、长江两岸约90×120平方公里的大气电场野外观测实验区,解决了新一代大气电场测量系统研制其观测数据质量控制与多源遥感数据综合应用中的关键技术问题,实现了多种多维大气电场测量传感器的国产化。 项目主要研究地表电场与雷暴云地理位置关系以及地面电场和雷电现象的内在联系,攻克了大气电场测量-雷暴云电荷结构-雷暴云电荷方位-雷电监测预警一系列理论和技术难题,创建了雷电监测预警与雷暴云电荷定位关键技术体系;发明了面向雷电监测预警领域的微型地面大气电场传感器研制技术,设计了三维大气电场传感器,克服了传统机械式大气电场传感器由于电机转动带来的机械磨损、直接测量准直流大气电场容易漂移和长期稳定性不好、空间粒子流对电场测量精度影响等问题;首创了圆柱形电容式的大气电场传感器标定技术,突破了大气电场标定系统精度、稳定性、线性度的技术瓶颈,实现了三维大气电场传感器整机标定;开发了由三维大气电场传感器及其信号调理电路与信号处理算法组成的雷电监测预警系统,主要功能和指标处于国内先进水平,其中：电场测量精度、灵敏度等指标处于国内领先水平,系统数据收集的月平均畅通率从过去90%提高到95%以上。对地面三维大气电场进行系统观测,满足了我国大气电场全天候观测需求,对雷暴云进行长时间不间断的定向观测,实现了对雷暴云电场强度、方位探测、移动路径跟踪以及雷暴预警。 项目共取得知识产权16项,其中：授权发明专利6件,实用新型9件,外观1件。发表相关论文45篇。培养博士11名、硕士28名,培训业务与技术人员53名。 新型雷电监测预警系统广泛适用于国家和区域气象观测网以及专业服务,已在全国多省市应用,尤其湖南、江苏等雷电高发地区,典型台站包括国家气象计量站、无锡市气象局、新疆气象局以及鄂尔多斯市气象局等地,已成为气象行业全面实现监测自动化更新换代产品,市场占有率达30%以上。近两年实现销售收入6323.85万元、利税2304.83万元。既促进了江苏省在气象装备行业技术和产业领先优势,又加快了我国地面气象观测自动化进程和气象现代化事业发展。