国务院安委会《全国危险化学品安全风险集中治理方案》（安委〔2021〕12号）以及应急管理部《落实大型油气储存基地安全风险管控措施工作方案》要求，大型油气储存基地等场所应配备雷电预警系统。《雷电防护雷暴预警系统》（GB/T 38121-2019）规定雷暴预警系统是含有雷暴探测仪的系统，该系统能监控区域的雷暴活动，并能通过处理数据对特定目标区域发出有效雷电警报（预警），雷暴预警系统也称为雷电预警系统。
01
雷电预警系统组成
雷电预警系统由雷电探测模块、数据处理模块和用户端等部分组成。
1.雷电探测模块：由大气电场仪、闪电定位系统、多普勒雷达等一种或多种方式组成，其中大气电场仪应在大型油气储存基地本地装设，闪电定位系统和多普勒雷达探测数据宜通过第三方获取。目前常见的是在本地安装大气电场仪来开展雷电预警，符合该项指标要求。
2.数据处理模块：应配置支持雷电探测数据的通信、接收、存储、计算与应用发布的硬件和软件。数据的通信一般分为有线和无线传输，根据客户要求均可实现。数据接收、存储等需要一台能够正常运行的电脑即可。
3.用户端：包括电脑端、移动端、数据接口服务等一种或多种不同类型。数据接收、存储等需要一台能够正常运行的电脑、手机、平板等即可。若条件容许，可选择纯国产的设备。
02
雷电预警系统功能
雷电预警系统通过实时采集雷电相关信息，实现对大型油气储存基地及邻近区域雷电活动的实时监测、全面感知、临近预警，基本功能如下：
1.雷电实时监测，具备实时探测地面大气电场等雷电特征参数功能。
2.雷电临近预警，包括雷电预警级别、雷电预警时间、预警区域、预警解除等信息。
3.雷电历史数据统计查询，具备覆盖区域内雷电预警信息查询、统计分析功能。
4.具备与全国危化品风险监测预警平台进行数据交互功能。
03
应用注意事项
结合雷电预警系统功能、技术指标、三级预警分级分别讨论雷电预警系统在业务应用和建设验收时需注意的事项。
01
雷电预警系统功能部分
1.雷电实时监测。也就是实时探测大气电场等雷电特征参数。大气电场仪是用于持续监测与雷暴有关的电器静电场的仪器（如场磨式大气电场仪）。大气电场参数可以由大气电场仪完成。但雷电的其他信息，如地闪和云闪发生的时间、位置、雷电流强度、极性、陡度等信息无法探测。如果雷电实时监测仅为大气电场数据时，安装单台大气电场仪的可以实现该目的。但雷电实时监测要提供地闪、云闪等信息，单台设备是无法完成的。
2.雷电临近预警。《雷电临近预警技术指南》（QX/T 262-2015）规定雷电临近预警是对0-2小时内的雷电活动的发生时间、区域及发生改了做出估计和警告。雷电临近预警宜综合利用闪电监测、雷达、大气电场、卫星和其他资料（探空资料及数值模式产品）等不同类型的气象资料。当气象数据资料获取能力不足时，也可利用单一类型气象资料。
3.雷电历史数据统计查询。要求供应商提供的软件能够存储雷电探测模块探测到的数据。一般是要在为客户安装的客户端本地电脑中进行存储，存储方式使用文本、数据库等均可以。以便于客户查询、统计数据。实际中存在数据远程发送到中心站，由中心站提供实时推送，而在本地无数据存储和不提供历史数据查询。还有将数据存储在存储卡，而存储卡安装在传感器机箱中，数据也无备份功能，存在历史数据无法查询，数据易丢失的风险。
4.具备与全国危化品风险监测预警平台进行数据交互功能。需要设备提供商在全国危化平风险监测预警平台完成建设后，将雷电预警系统进行对接融合。需要在合同、或者口头和确定后续服务，以免安装完成后导致系统无法顺利对接。
02
技术指标
《大型油气储存基地雷电预警系统基本要求》指出雷电预警系统至少要满足8点技术指标。
1.雷电预警提前时间不低于10分钟。
提前时间是警报开始与目标区域首次发生雷电相关时间的时间间隔。基于大气电场仪或者使用了闪电定位仪、雷达等观测数据的雷电预警系统一般都能达到该项指标。下图所示为雷电预警相关的时间描述。满足该项指标需要设备供应方提供以前的试验报告或者安装以后在实际运行过程中，设备供应商服务计划进行试验，从而调试设备参数，以实现该指标。
2.雷电平均有效报警率不低于80%。
通过评估雷暴预预警系统的运行情况，可以优化其参数，从而提升系统的质量和可靠性，系统发出的警报可更好的满足终端用户需求。相关的表征参数有虚报率、漏报率、有效报警率。警报是目标区域或目标周边区域可能遭受雷暴和伴随的雷电相关时间影响的信息。有效警报是在警报持续期，目标周边区域内有雷电相关时间发生的警报。有效警报率就是有效警报次数和影响周彪区域雷电相关时间总数的比例。
仅有大气电场仪的雷电预警系统无法单单使用大气电场数据来统计该项指标，需要使用能够直接观测到闪电的资料，如闪电定位仪、卫星云图等直接观测到闪电的数据予以支撑。因此在安装配备应用时需要设备提供方提供能够达到该项指标的试验数据。同时不同厂家的大气电场仪在对统一大气电场观测时也具有较大差异，另外不同的环境也会对大气电场造成影响。一般情况下晴天大气电场为120V/m。海洋上面晴天大气电场约为130V/m。工业区大气电场高达360V/m。因此大气电场仪的安装应使用其他资料，在以更好服务的目的下，使用当地观测数据对有效警报等重要参数进行从而优化系统设置，以实现雷电预警系统配备应用的目的。
满足该项指标需要设备供应方提供以前的试验报告或者安装以后在实际运行过程中，设备供应商服务计划进行试验，从而调试设备参数，以实现该指标。
3.探测半径不小于10千米。
在气象观测中，希望安装的观测设备测量时满足三性要求：代表性、准确性、可比较性。对于大气电场仪来说,一般是观测设备垂直天顶的大气电场强度变化,通常认为能够代表周边半径为10km范围的大气电场强度。对于闪电定位仪来说，单站能都探测的半径为一般为200km，多站组网以后探测半径远大于10km。雷达、卫星探测的覆盖面积将更大。
4.大气电场探测精度优于±5%。
探测精度是从另一角度评价测量误差大小的量，它与误差大小相对应，即误差大，精度低；误差小，精度高。该指标也就是表征大地电场仪是否能够准确监测大气电场的指标。大气电场仪在出厂或者定型时需要做标定试验，大气电场仪的标定一般是用上下两块平行的金属板上加已知恒定的电场，然后用大气电场仪进行测试，以判断是否能够准确的测量出电场数据。目前常见的是上海交通大学高电压检测中心（上海市高压电器产品质量监督检验站）出具的检验报告，用来证明设备是否符合要求。需要提供设备的检验报告以说明满足该指标。
5.具备三级雷电预警功能。
雷电气象灾害预警信号分别有三种，相应为黄色、橙色、红色。《大型油气储存基地雷电预警系统基本要求》对三级预警的要求和气象部门的表述不一样。总体来说基本要求中是按照闪电发生与目标区域之间的距离作为预警的指标，而气象部门是以目标区域发生雷电的距离时间作为指标，下图为气象部门雷电三级预警的标准和防御指南。
6.雷电预警历史数据储存时间不低于3年。
基本功能中雷电实时监测中提出，雷电监测数据应包括实时探测地面大气电场数据和雷电预警数据。因此基于大气电场仪的雷电预警系统需要具有大气电场数据和雷电预警数据的存储、查询和统计分析功能。数据存储时间不低于3年，一是对数据存着媒介空间大小提出了要求，二是对系统运行管理提出了要求，从而保证相关数据能都存储三年以上。
7.现场安装的雷电探测模块应满足大型油气储存基地电气防爆要求，防护等级不低于IP65。
现场安装的雷电探测模板应满足防爆要求。可能发生爆炸的环境。（如：可燃性气体，粉尘环境，炼油、石化厂，加油站、加气站等） ， 爆炸性气体环境 大气条件下，气体、蒸汽或雾状的可燃物质与空气构成的混合物，在该混合物中点燃后，燃烧将传遍整个未燃混合物的环境。防爆设备是在规定条件下不会引起周围爆炸性环境点燃的电气设备。满足该项条件要求需要正规检测机构出具的对应型号的设备防爆鉴定证书。
IP防护等级由两个数字组成，第一个数字表示电器防尘、防止外物侵入的等级，第二个数字表示电器防湿气、防水浸入的密闭程度。IP防护等级的数字是用来明确防护的等级的，数字越大表示其防护等级越高。IP65防护等级是完全防止外物及灰尘侵入，也可以防止喷射的水浸入（任何角度低压喷射无影响）。满足该项要求需要正规检测机构出具的对应型号的设备监测证书或者检测报告。
8.雷电探测模块寿命不小于3年。
要求雷电预警系统中的探测模块至少要能正常运行3年以上。
03
三级预警
雷电预警信息分为三级：
1.一级预警：可能有雷电活动，覆盖区域的大气电场正在增强，电场出现波动，地闪回击点发生位置位于距大型油气储存基地10千米以外的临近区域，有造成雷击事故的可能。
2.二级预警：雷电发生的可能性较大，覆盖区域的大气电场快速增强，电场变化波动加剧，地闪回击点发生位置距大型油气储存基地5-10千米，造成雷击事故的可能增加。
3.三级预警：即将发生雷电，覆盖区域的大气电场剧烈波动，地闪回击点发生位置距大型油气储存基地0-5千米，造成雷击事故的可能性大。
前面提高该三级预警指标和气象部门的描述不一样。该指标是基于地闪回击点发生位置距离大型油储基地。个人理解还是存在一定的矛盾，在系统构成雷电探测模块构成是由大气电场仪、闪电定位系统、多普勒雷达等一种或多种方式组成。也就是说在本站仅安装大气电场仪即可满足要求，但是对于雷电预警指标中提出的要有地闪回击点发生位置信息，该信息通常是通过闪电定位监测系统获取，而大气电场仪不具备该功能。因此要实现该指标的雷电三级预警功能，至少应在大气电场仪的基础上叠加闪电定位监测数据。
04
结论
1.意义重大。雷电预警系统的配备应用对大型油储基地的安全运行具有重要作用。2022年4月28日国务院印发的《气象高质量发展纲要（2022—2035年）》灾筑牢气象防灾减灾第一道防线种提出要提高气象灾害监测预报预警能力。坚持人民至上、生命至上，健全分灾种、分重点行业气象灾害监测预报预警体系。 针对雷电灾害，面向危化行业建设雷电预警系统和开展预警服务具有重要意义。
2.服务能力。基于大气电场仪的雷电预警系统的配备应用对设备供应方、大型油储基地、气象部门服务能力提出了综合要求。大气电场仪安装以后至少半年内，要结合实地大气电场、闪电定位等观测数据对设备进行调试，以实现雷电预警的目的，提高探测准确率，降低虚报率、漏报率。也可打消部分人员认为该设备预警不准，对实际工作无指导意义的意识。
雷电预警系统配备应用不仅仅是单纯的安装大气电场仪，设置一个预警阈值，保证正常运行即可。而是一个复杂、专业、长久性综合气象服务工作。复杂是雷电天气现象一般为强对流阵性天气，对探测、分析、预测、预报等技术要求很高。专业是雷电属于众多天气现象中的一种，需要专业的人从事专业的事。长久性是设备安装完以后，需要结合实际监测数据不断优化和调整，才能实现雷电预警的最终目的。
