在城市之巅守护你——应用于迪拜塔的雷电监测系统

世界第一高楼哈利法塔，原名迪拜塔，高达828米，包括酒店、餐馆、办公室和私人住宅，同时还包括地下两层停车场。57座电梯贯穿160层，且大楼还设有世界最高的电梯站台，高度达638米，总造价15亿美元。这座恢宏的建筑可谓城市之巅，吸引了全球各地的游客慕名而来。

然而建筑物越高，越容易受到雷击的损害。反复的雷击会对房屋及建筑物造成毁灭性破坏。若雷击电流的强度过大，可发生大规模损坏。而世界第一高楼哈利法塔高耸入云，遭受雷击的风险非同小可，因而针对雷击进行测量与统计变得越来越重要。在哈利法塔顶端上，使用了菲尼克斯电气LM-S雷电监测系统，以便在此位置检测和评估雷击，于城市之巅守护它的安全。

法拉第电磁效应

LM-S雷电监测系统包括一个分析仪、连接电缆，以及三个传感器。如果闪电击中了一个避雷针（例如安装在哈利法塔顶部的避雷针），在避雷针附近将会产生一个能量巨大的电磁脉冲。LM-S使用法拉第电磁效应测量避雷针中流经的浪涌电流。此外，光在传感器内部测量区发生偏振。若传感器测量区检测到闪电磁场，先前偏振光会以可测量的方式发生弯曲。LM-S系统会确定雷电电流峰值、电流波形的最大斜率、雷电流的能量、雷电流的电荷等雷电特性值，并将其与雷击的日期和时间一起存储。该传感器经由光纤电缆向分析仪发送光信号。

风之启示

迪拜雷电监测系统安装在较为极端的环境条件下，所以它有可能会在运行期间产生破纪录的雷电数据。举个例子，在风力发电机轮毂中，分析仪与叶根传感器间所需连接电缆长度仅为10米，而哈利法塔所用电缆长度长达200米 。LM-S的最初开发目的是防止雷击损坏风力涡轮机，因为这些场地的不定期的重复保养和维修费用过于昂贵，导致雷电防护在风电机组中变得尤为重要。

雷电监测系统可以为风力发电机状态监控提供补充。借鉴风电场所获得的典型雷击数据，并详细分析潜在危害，有助于更好的进行雷电防护规划。同时，越来越多的证据表明，在建筑物中的综合防雷概念也可从这些风力发电机组中借鉴经验，大都市摩天大楼所受雷电灾害的威胁远远超过普通的单户住宅。正因为如此，智能监控系统也可用于这类建筑物，这些永久运行的监视系统可直接向中央控制单元提交雷电信息和报告。

极端安装条件

如同哈利法塔的案例，避雷针安置在建筑物顶部最高点的位置。用金属扎带将雷电传感器连接至避雷针。传感器通常是黑色的，但由于在该位置的传感器需要直接暴晒在强烈日光之下，会导致黑色传感器剧烈发热，因白色传感器吸收阳光热量较少，因此传感器设计为白色。鉴于极端安装条件，需要对每一个工作步骤进行多次测试。

哈利法塔的分析仪安装在离地面高达680米的位置，并在空调服务器机柜内运行，这一高度位置有足够的空间以及必要的电源与数据接口。 因此传感器和分析仪之间的200米长的光纤电缆是经过专门测试的，以确保其能够承受这些环境条件。光纤电缆在超过70摄氏度的温度条件下，拥有很好的温度弹性。在铺设电缆时，必须采取特别安全的方法对它加以稳固；高度每增加10米，就需要水平铺设一小段电缆，以防止电缆因其自身重量而发生拉伸或下垂。

超过50 kA的最大雷电电流值

哈利法塔顶部雷电监测系统已经记录下多次塔顶接闪信息，最大的电流值超过50 kA。由于该建筑物已拥有全面的外部和内部防雷系统，因此大楼管理人员对这些信息进行分析纯粹是为了实现统计、评估的目的。管理人员以雷电监测系统电流读数为参照，对哈利法塔的电子和建筑设施系统的潜在不规则构造与雷击灾害风险开展测评。

当建筑物或风力涡轮机检测到雷击时， 可以随时对雷电参数与其所造成的伤害之间的关系得出结论。此外，评估特定事件可以总结出能够证明雷电保护系统有效性的结论。雷电检测系统可以定位雷击位置，精确误差值在200米左右。该系统收集的雷击信息可以为理赔提供参考依据。毕竟，工作人员只能通过类似于菲尼克斯电气的LM-S雷电流测量系统来确定闪电是否击中建筑以及相应的位置。

集成的测量读数

分析仪拥有一个以太网接口，可与标准网络融合，这样一来，LM-S操作者就可以很容易地读取数据，实现永久监控。若移动网络在服务范围内，现有网络构架就可以单独处理通信事宜。内部网络服务器可以搜集数据并配置系统。这样可实现随时对系统进行远程访问，比如使用智能手机。

该分析仪还包含一个有远程触点的继电器。对于任何能够被计数器评估的事件，该常闭触点会产生一个短脉冲。这样便能够记录下雷击次数。当系统发生故障时，该继电器会断开。这意味着，系统准备还可以使用远程触点进行查询。当信号与控制器连接，一旦闪电来袭，后续动作就可以立即启动。

雷电监测系统（LM-S）程序使用与细节

应用领域包括遭受雷击危险的所有建筑和大型机械设备：高层建筑、工业厂房、发射塔、交通监控设备，以及高压和超高压电气传动设备。

在美国，一位大学教授借助LM-S评估其使用铜线触发的雷击，他将铜线缠绕在火箭上，并向乌云遍布的天空发射这些火箭。

在2012年汉诺威工业博览会上，为表彰科技创新，主办方决定授予菲尼克斯电气雷电监测系统创新大奖。