避雷針保護(hù)范圍交互式教輔軟件設(shè)計(jì)及應(yīng)用

李天鵬++宣兆龍++姚愷

摘 要：避雷針設(shè)置的教學(xué)過(guò)程中，針對(duì)其保護(hù)范圍的計(jì)算公式繁瑣、顯示圖像復(fù)雜的特點(diǎn)，利用MATLAB設(shè)計(jì)避雷針保護(hù)范圍教輔軟件，可對(duì)建筑物尺寸、避雷針位置、保護(hù)范圍等要素進(jìn)行工程計(jì)算和三維顯示，并能對(duì)建筑物是否在保護(hù)范圍做出判斷。通過(guò)應(yīng)用，有效提高教學(xué)效率，增強(qiáng)工程實(shí)踐能力，對(duì)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新性思維起到一定作用。

關(guān)鍵詞：避雷針保護(hù)范圍 MATLAB 設(shè)計(jì) 應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：G420 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-9795（2014）02（b）-0035-02

雷電是自然界中一種常見(jiàn)的自然現(xiàn)象[1]，由于它能在短時(shí)間內(nèi)形成強(qiáng)大的電流，導(dǎo)致雷電每年給電力、建筑等行業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，因此如何開(kāi)展雷電防護(hù)工作一直是人們迫切需要解決的問(wèn)題。

按照傳播方式，雷電分為直擊雷、感應(yīng)雷、雷電波入侵三類(lèi)，其中直擊雷是直接擊中建筑物、其他物體或防雷裝置，能夠產(chǎn)生電效應(yīng)、熱效應(yīng)和機(jī)械力。防直擊雷的主要措施是合理設(shè)置避雷針，而避雷針能否起到保護(hù)作用，其保護(hù)范圍計(jì)算是重要影響因素之一。目前，在避雷針設(shè)置教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生對(duì)單支避雷針保護(hù)范圍的分析能在紙上計(jì)算與作圖，但對(duì)于多支避雷針的保護(hù)范圍，缺乏空間想象能力，造成分析上的困難。采用MATLAB工具設(shè)計(jì)避雷針保護(hù)范圍教輔軟件，能夠?yàn)楸芾揍槺Ｗo(hù)范圍的計(jì)算和理解提供直觀(guān)、可靠的三維圖像顯示，可以有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

1 避雷針保護(hù)范圍教學(xué)分析

避雷針保護(hù)范圍的計(jì)算方法主要有折線(xiàn)法和滾球法兩種[2～4]。教學(xué)過(guò)程中，針對(duì)兩種方法涉及的計(jì)算原理、計(jì)算方法、適用范圍進(jìn)行分析，并通過(guò)實(shí)例對(duì)折線(xiàn)法和滾球法保護(hù)范圍進(jìn)行對(duì)比，使學(xué)生能夠在特定地域選擇合適的方法進(jìn)行避雷針保護(hù)范圍計(jì)算。

折線(xiàn)法：根據(jù)雷電流屏蔽效果的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，采用放電模擬試驗(yàn)方法確定；保護(hù)范圍計(jì)算過(guò)程中采用不同的避雷針高度影響系數(shù)；主要適用于電力系統(tǒng)，例如《DL/T620-1997交流電氣裝置的過(guò)電壓保護(hù)和絕緣》。

滾球法：根據(jù)擊距理論，采用計(jì)算放電距離方法確定；保護(hù)范圍計(jì)算過(guò)程中采用不同的滾球半徑；主要適用于建筑物，例如《GB50057-94建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》。

2 避雷針保護(hù)范圍教輔軟件設(shè)計(jì)

2.1 MATLAB軟件介紹

MATLAB是集計(jì)算、可視化和編程功能于一體的工程計(jì)算軟件，現(xiàn)已發(fā)展成為功能強(qiáng)大的仿真平臺(tái)[5]。利用提供的三維圖形函數(shù)，可編程繪制三維空間曲線(xiàn)、曲面和網(wǎng)格圖形。同時(shí)，顯示圖形可以利用鼠標(biāo)拖動(dòng)變換觀(guān)察角度。另外，MATLAB還提供了圖形用戶(hù)界面制作工具，使用者可以根據(jù)自己的需求編寫(xiě)程序，制作菜單和控件，設(shè)計(jì)圖形界面。根據(jù)建筑物避雷針保護(hù)范圍的計(jì)算方法，利用MATLAB軟件，設(shè)計(jì)避雷針保護(hù)范圍教輔軟件。

2.2 軟件功能設(shè)計(jì)

避雷針保護(hù)范圍教輔軟件功能設(shè)計(jì)，主要包括顯示模塊、計(jì)算模塊、演示模塊、判斷模塊和解釋模塊等五部分，如圖1所示。

顯示模塊：通過(guò)輸入建；筑物的長(zhǎng)、寬、高，可顯示建筑物三維圖像；通過(guò)輸入避雷針與建筑物之間距離，可顯示避雷針三維圖像；通過(guò)選擇計(jì)算方法、建筑物尺寸、避雷針位置及避雷針支數(shù)，可自動(dòng)顯示避雷針保護(hù)范圍。

計(jì)算模塊：通過(guò)選擇計(jì)算方法和建筑物防雷類(lèi)別，輸入建筑物尺寸、避雷針位置及避雷針支數(shù)，可自動(dòng)計(jì)算避雷針保高度。

演示模塊：通過(guò)輸入避雷針的高度及其距墻尺寸，可顯示雙支不等高避雷針保護(hù)范圍。

判斷模塊：通過(guò)避雷針保護(hù)范圍計(jì)算及避雷針保護(hù)范圍三維圖像進(jìn)行立體觀(guān)察，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)程序，判斷現(xiàn)有的避雷針高度能否起到保護(hù)作用。

解釋模塊：可對(duì)第一類(lèi)防雷建筑物、第二類(lèi)防雷建筑物、第三類(lèi)防雷建筑物的涵蓋范圍進(jìn)行解釋。

利用MATLAB的圖形用戶(hù)界面制作工具，設(shè)計(jì)避雷針保護(hù)范圍教輔軟件的圖形化界面；利用MATLAB的編程工具，設(shè)計(jì)避雷針保護(hù)范圍工程計(jì)算和三維分析的程序。結(jié)合程序與界面，實(shí)現(xiàn)教輔軟件的參數(shù)選擇、工程計(jì)算、繪制圖像和判斷分析等功能。教輔軟件界面如圖2所示。

2.3 軟件功能演示

圖3、圖4和圖5分別是教輔軟件在不同條件下的功能演示。

3 避雷針保護(hù)范圍教輔軟件應(yīng)用

3.1 課堂教學(xué)

在講授避雷針設(shè)置這一節(jié)時(shí)，首先簡(jiǎn)要介紹折線(xiàn)法、滾球法計(jì)算避雷針保護(hù)范圍的方法，然后采用該教輔軟件對(duì)建筑物形狀、避雷針位置、保護(hù)范圍覆蓋等進(jìn)行三維圖像仿真演示。在演示的過(guò)程中，注重啟發(fā)學(xué)生對(duì)避雷針設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)的思考，加深學(xué)生對(duì)避雷針保護(hù)范圍的理解，提高學(xué)習(xí)效率。在教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中，學(xué)生可通過(guò)教輔軟件輸入實(shí)際環(huán)境中避雷針相關(guān)參數(shù)，檢驗(yàn)其保護(hù)范圍的有效性，達(dá)到學(xué)以致用的目的。

3.2 工程應(yīng)用

在實(shí)際工作中，遇到建筑物有關(guān)避雷針保護(hù)范圍計(jì)算的問(wèn)題時(shí)，運(yùn)用該教輔軟件可以較容易的根據(jù)建筑物的長(zhǎng)、寬、高準(zhǔn)確計(jì)算出能夠保護(hù)建筑物的避雷針高度，而不需用去查閱書(shū)籍或記住背繁瑣的計(jì)算公式。通過(guò)輸入相應(yīng)的參數(shù)，點(diǎn)擊相應(yīng)按鈕可得到計(jì)算結(jié)果，這為避雷針設(shè)計(jì)和改造工作帶來(lái)極大的方便。在安裝避雷針的過(guò)程中，需根據(jù)場(chǎng)地的大小對(duì)避雷針安裝的位置、數(shù)量和高度進(jìn)行配置，利用該教輔軟件可實(shí)況模擬安裝避雷針后的整體狀貌，為避雷針的合理安裝提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1] 吳薛紅，濮天偉，廖德利.防雷與接地技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

[2] 張彼德，周菲菲.避雷針保護(hù)范圍教學(xué)輔助軟件開(kāi)發(fā)及應(yīng)用[J].高等教育研究，2008，25（2）：43-44.

[3] 楊可.折線(xiàn)法和滾球法在變電所防雷設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].電氣化鐵道，2011（6）：17-20.

[4] 虞俊.折線(xiàn)法和滾球法確定避雷針保護(hù)范圍的實(shí)例分析[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2012（11）：21-22.

[5] 周建興，豈興明，等.MATLAB從入門(mén)到精通[M].北京：人民郵電出版社，2008.endprint

摘 要：避雷針設(shè)置的教學(xué)過(guò)程中，針對(duì)其保護(hù)范圍的計(jì)算公式繁瑣、顯示圖像復(fù)雜的特點(diǎn)，利用MATLAB設(shè)計(jì)避雷針保護(hù)范圍教輔軟件，可對(duì)建筑物尺寸、避雷針位置、保護(hù)范圍等要素進(jìn)行工程計(jì)算和三維顯示，并能對(duì)建筑物是否在保護(hù)范圍做出判斷。通過(guò)應(yīng)用，有效提高教學(xué)效率，增強(qiáng)工程實(shí)踐能力，對(duì)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新性思維起到一定作用。

關(guān)鍵詞：避雷針保護(hù)范圍 MATLAB 設(shè)計(jì) 應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：G420 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-9795（2014）02（b）-0035-02

雷電是自然界中一種常見(jiàn)的自然現(xiàn)象[1]，由于它能在短時(shí)間內(nèi)形成強(qiáng)大的電流，導(dǎo)致雷電每年給電力、建筑等行業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，因此如何開(kāi)展雷電防護(hù)工作一直是人們迫切需要解決的問(wèn)題。

按照傳播方式，雷電分為直擊雷、感應(yīng)雷、雷電波入侵三類(lèi)，其中直擊雷是直接擊中建筑物、其他物體或防雷裝置，能夠產(chǎn)生電效應(yīng)、熱效應(yīng)和機(jī)械力。防直擊雷的主要措施是合理設(shè)置避雷針，而避雷針能否起到保護(hù)作用，其保護(hù)范圍計(jì)算是重要影響因素之一。目前，在避雷針設(shè)置教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生對(duì)單支避雷針保護(hù)范圍的分析能在紙上計(jì)算與作圖，但對(duì)于多支避雷針的保護(hù)范圍，缺乏空間想象能力，造成分析上的困難。采用MATLAB工具設(shè)計(jì)避雷針保護(hù)范圍教輔軟件，能夠?yàn)楸芾揍槺Ｗo(hù)范圍的計(jì)算和理解提供直觀(guān)、可靠的三維圖像顯示，可以有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

1 避雷針保護(hù)范圍教學(xué)分析

避雷針保護(hù)范圍的計(jì)算方法主要有折線(xiàn)法和滾球法兩種[2～4]。教學(xué)過(guò)程中，針對(duì)兩種方法涉及的計(jì)算原理、計(jì)算方法、適用范圍進(jìn)行分析，并通過(guò)實(shí)例對(duì)折線(xiàn)法和滾球法保護(hù)范圍進(jìn)行對(duì)比，使學(xué)生能夠在特定地域選擇合適的方法進(jìn)行避雷針保護(hù)范圍計(jì)算。

折線(xiàn)法：根據(jù)雷電流屏蔽效果的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，采用放電模擬試驗(yàn)方法確定；保護(hù)范圍計(jì)算過(guò)程中采用不同的避雷針高度影響系數(shù)；主要適用于電力系統(tǒng)，例如《DL/T620-1997交流電氣裝置的過(guò)電壓保護(hù)和絕緣》。

滾球法：根據(jù)擊距理論，采用計(jì)算放電距離方法確定；保護(hù)范圍計(jì)算過(guò)程中采用不同的滾球半徑；主要適用于建筑物，例如《GB50057-94建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》。

2 避雷針保護(hù)范圍教輔軟件設(shè)計(jì)

2.1 MATLAB軟件介紹

MATLAB是集計(jì)算、可視化和編程功能于一體的工程計(jì)算軟件，現(xiàn)已發(fā)展成為功能強(qiáng)大的仿真平臺(tái)[5]。利用提供的三維圖形函數(shù)，可編程繪制三維空間曲線(xiàn)、曲面和網(wǎng)格圖形。同時(shí)，顯示圖形可以利用鼠標(biāo)拖動(dòng)變換觀(guān)察角度。另外，MATLAB還提供了圖形用戶(hù)界面制作工具，使用者可以根據(jù)自己的需求編寫(xiě)程序，制作菜單和控件，設(shè)計(jì)圖形界面。根據(jù)建筑物避雷針保護(hù)范圍的計(jì)算方法，利用MATLAB軟件，設(shè)計(jì)避雷針保護(hù)范圍教輔軟件。

2.2 軟件功能設(shè)計(jì)

避雷針保護(hù)范圍教輔軟件功能設(shè)計(jì)，主要包括顯示模塊、計(jì)算模塊、演示模塊、判斷模塊和解釋模塊等五部分，如圖1所示。

顯示模塊：通過(guò)輸入建；筑物的長(zhǎng)、寬、高，可顯示建筑物三維圖像；通過(guò)輸入避雷針與建筑物之間距離，可顯示避雷針三維圖像；通過(guò)選擇計(jì)算方法、建筑物尺寸、避雷針位置及避雷針支數(shù)，可自動(dòng)顯示避雷針保護(hù)范圍。

計(jì)算模塊：通過(guò)選擇計(jì)算方法和建筑物防雷類(lèi)別，輸入建筑物尺寸、避雷針位置及避雷針支數(shù)，可自動(dòng)計(jì)算避雷針保高度。

演示模塊：通過(guò)輸入避雷針的高度及其距墻尺寸，可顯示雙支不等高避雷針保護(hù)范圍。

判斷模塊：通過(guò)避雷針保護(hù)范圍計(jì)算及避雷針保護(hù)范圍三維圖像進(jìn)行立體觀(guān)察，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)程序，判斷現(xiàn)有的避雷針高度能否起到保護(hù)作用。

解釋模塊：可對(duì)第一類(lèi)防雷建筑物、第二類(lèi)防雷建筑物、第三類(lèi)防雷建筑物的涵蓋范圍進(jìn)行解釋。

利用MATLAB的圖形用戶(hù)界面制作工具，設(shè)計(jì)避雷針保護(hù)范圍教輔軟件的圖形化界面；利用MATLAB的編程工具，設(shè)計(jì)避雷針保護(hù)范圍工程計(jì)算和三維分析的程序。結(jié)合程序與界面，實(shí)現(xiàn)教輔軟件的參數(shù)選擇、工程計(jì)算、繪制圖像和判斷分析等功能。教輔軟件界面如圖2所示。

2.3 軟件功能演示

圖3、圖4和圖5分別是教輔軟件在不同條件下的功能演示。

3 避雷針保護(hù)范圍教輔軟件應(yīng)用

3.1 課堂教學(xué)

在講授避雷針設(shè)置這一節(jié)時(shí)，首先簡(jiǎn)要介紹折線(xiàn)法、滾球法計(jì)算避雷針保護(hù)范圍的方法，然后采用該教輔軟件對(duì)建筑物形狀、避雷針位置、保護(hù)范圍覆蓋等進(jìn)行三維圖像仿真演示。在演示的過(guò)程中，注重啟發(fā)學(xué)生對(duì)避雷針設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)的思考，加深學(xué)生對(duì)避雷針保護(hù)范圍的理解，提高學(xué)習(xí)效率。在教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中，學(xué)生可通過(guò)教輔軟件輸入實(shí)際環(huán)境中避雷針相關(guān)參數(shù)，檢驗(yàn)其保護(hù)范圍的有效性，達(dá)到學(xué)以致用的目的。

3.2 工程應(yīng)用

在實(shí)際工作中，遇到建筑物有關(guān)避雷針保護(hù)范圍計(jì)算的問(wèn)題時(shí)，運(yùn)用該教輔軟件可以較容易的根據(jù)建筑物的長(zhǎng)、寬、高準(zhǔn)確計(jì)算出能夠保護(hù)建筑物的避雷針高度，而不需用去查閱書(shū)籍或記住背繁瑣的計(jì)算公式。通過(guò)輸入相應(yīng)的參數(shù)，點(diǎn)擊相應(yīng)按鈕可得到計(jì)算結(jié)果，這為避雷針設(shè)計(jì)和改造工作帶來(lái)極大的方便。在安裝避雷針的過(guò)程中，需根據(jù)場(chǎng)地的大小對(duì)避雷針安裝的位置、數(shù)量和高度進(jìn)行配置，利用該教輔軟件可實(shí)況模擬安裝避雷針后的整體狀貌，為避雷針的合理安裝提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1] 吳薛紅，濮天偉，廖德利.防雷與接地技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

[2] 張彼德，周菲菲.避雷針保護(hù)范圍教學(xué)輔助軟件開(kāi)發(fā)及應(yīng)用[J].高等教育研究，2008，25（2）：43-44.

[3] 楊可.折線(xiàn)法和滾球法在變電所防雷設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].電氣化鐵道，2011（6）：17-20.

[4] 虞俊.折線(xiàn)法和滾球法確定避雷針保護(hù)范圍的實(shí)例分析[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2012（11）：21-22.

[5] 周建興，豈興明，等.MATLAB從入門(mén)到精通[M].北京：人民郵電出版社，2008.endprint

摘 要：避雷針設(shè)置的教學(xué)過(guò)程中，針對(duì)其保護(hù)范圍的計(jì)算公式繁瑣、顯示圖像復(fù)雜的特點(diǎn)，利用MATLAB設(shè)計(jì)避雷針保護(hù)范圍教輔軟件，可對(duì)建筑物尺寸、避雷針位置、保護(hù)范圍等要素進(jìn)行工程計(jì)算和三維顯示，并能對(duì)建筑物是否在保護(hù)范圍做出判斷。通過(guò)應(yīng)用，有效提高教學(xué)效率，增強(qiáng)工程實(shí)踐能力，對(duì)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新性思維起到一定作用。

關(guān)鍵詞：避雷針保護(hù)范圍 MATLAB 設(shè)計(jì) 應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：G420 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-9795（2014）02（b）-0035-02

雷電是自然界中一種常見(jiàn)的自然現(xiàn)象[1]，由于它能在短時(shí)間內(nèi)形成強(qiáng)大的電流，導(dǎo)致雷電每年給電力、建筑等行業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，因此如何開(kāi)展雷電防護(hù)工作一直是人們迫切需要解決的問(wèn)題。

按照傳播方式，雷電分為直擊雷、感應(yīng)雷、雷電波入侵三類(lèi)，其中直擊雷是直接擊中建筑物、其他物體或防雷裝置，能夠產(chǎn)生電效應(yīng)、熱效應(yīng)和機(jī)械力。防直擊雷的主要措施是合理設(shè)置避雷針，而避雷針能否起到保護(hù)作用，其保護(hù)范圍計(jì)算是重要影響因素之一。目前，在避雷針設(shè)置教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生對(duì)單支避雷針保護(hù)范圍的分析能在紙上計(jì)算與作圖，但對(duì)于多支避雷針的保護(hù)范圍，缺乏空間想象能力，造成分析上的困難。采用MATLAB工具設(shè)計(jì)避雷針保護(hù)范圍教輔軟件，能夠?yàn)楸芾揍槺Ｗo(hù)范圍的計(jì)算和理解提供直觀(guān)、可靠的三維圖像顯示，可以有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

1 避雷針保護(hù)范圍教學(xué)分析

避雷針保護(hù)范圍的計(jì)算方法主要有折線(xiàn)法和滾球法兩種[2～4]。教學(xué)過(guò)程中，針對(duì)兩種方法涉及的計(jì)算原理、計(jì)算方法、適用范圍進(jìn)行分析，并通過(guò)實(shí)例對(duì)折線(xiàn)法和滾球法保護(hù)范圍進(jìn)行對(duì)比，使學(xué)生能夠在特定地域選擇合適的方法進(jìn)行避雷針保護(hù)范圍計(jì)算。

折線(xiàn)法：根據(jù)雷電流屏蔽效果的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，采用放電模擬試驗(yàn)方法確定；保護(hù)范圍計(jì)算過(guò)程中采用不同的避雷針高度影響系數(shù)；主要適用于電力系統(tǒng)，例如《DL/T620-1997交流電氣裝置的過(guò)電壓保護(hù)和絕緣》。

滾球法：根據(jù)擊距理論，采用計(jì)算放電距離方法確定；保護(hù)范圍計(jì)算過(guò)程中采用不同的滾球半徑；主要適用于建筑物，例如《GB50057-94建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》。

2 避雷針保護(hù)范圍教輔軟件設(shè)計(jì)

2.1 MATLAB軟件介紹

MATLAB是集計(jì)算、可視化和編程功能于一體的工程計(jì)算軟件，現(xiàn)已發(fā)展成為功能強(qiáng)大的仿真平臺(tái)[5]。利用提供的三維圖形函數(shù)，可編程繪制三維空間曲線(xiàn)、曲面和網(wǎng)格圖形。同時(shí)，顯示圖形可以利用鼠標(biāo)拖動(dòng)變換觀(guān)察角度。另外，MATLAB還提供了圖形用戶(hù)界面制作工具，使用者可以根據(jù)自己的需求編寫(xiě)程序，制作菜單和控件，設(shè)計(jì)圖形界面。根據(jù)建筑物避雷針保護(hù)范圍的計(jì)算方法，利用MATLAB軟件，設(shè)計(jì)避雷針保護(hù)范圍教輔軟件。

2.2 軟件功能設(shè)計(jì)

避雷針保護(hù)范圍教輔軟件功能設(shè)計(jì)，主要包括顯示模塊、計(jì)算模塊、演示模塊、判斷模塊和解釋模塊等五部分，如圖1所示。

顯示模塊：通過(guò)輸入建；筑物的長(zhǎng)、寬、高，可顯示建筑物三維圖像；通過(guò)輸入避雷針與建筑物之間距離，可顯示避雷針三維圖像；通過(guò)選擇計(jì)算方法、建筑物尺寸、避雷針位置及避雷針支數(shù)，可自動(dòng)顯示避雷針保護(hù)范圍。

計(jì)算模塊：通過(guò)選擇計(jì)算方法和建筑物防雷類(lèi)別，輸入建筑物尺寸、避雷針位置及避雷針支數(shù)，可自動(dòng)計(jì)算避雷針保高度。

演示模塊：通過(guò)輸入避雷針的高度及其距墻尺寸，可顯示雙支不等高避雷針保護(hù)范圍。

判斷模塊：通過(guò)避雷針保護(hù)范圍計(jì)算及避雷針保護(hù)范圍三維圖像進(jìn)行立體觀(guān)察，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)程序，判斷現(xiàn)有的避雷針高度能否起到保護(hù)作用。

解釋模塊：可對(duì)第一類(lèi)防雷建筑物、第二類(lèi)防雷建筑物、第三類(lèi)防雷建筑物的涵蓋范圍進(jìn)行解釋。

利用MATLAB的圖形用戶(hù)界面制作工具，設(shè)計(jì)避雷針保護(hù)范圍教輔軟件的圖形化界面；利用MATLAB的編程工具，設(shè)計(jì)避雷針保護(hù)范圍工程計(jì)算和三維分析的程序。結(jié)合程序與界面，實(shí)現(xiàn)教輔軟件的參數(shù)選擇、工程計(jì)算、繪制圖像和判斷分析等功能。教輔軟件界面如圖2所示。

2.3 軟件功能演示

圖3、圖4和圖5分別是教輔軟件在不同條件下的功能演示。

3 避雷針保護(hù)范圍教輔軟件應(yīng)用

3.1 課堂教學(xué)

在講授避雷針設(shè)置這一節(jié)時(shí)，首先簡(jiǎn)要介紹折線(xiàn)法、滾球法計(jì)算避雷針保護(hù)范圍的方法，然后采用該教輔軟件對(duì)建筑物形狀、避雷針位置、保護(hù)范圍覆蓋等進(jìn)行三維圖像仿真演示。在演示的過(guò)程中，注重啟發(fā)學(xué)生對(duì)避雷針設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)的思考，加深學(xué)生對(duì)避雷針保護(hù)范圍的理解，提高學(xué)習(xí)效率。在教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中，學(xué)生可通過(guò)教輔軟件輸入實(shí)際環(huán)境中避雷針相關(guān)參數(shù)，檢驗(yàn)其保護(hù)范圍的有效性，達(dá)到學(xué)以致用的目的。

3.2 工程應(yīng)用

在實(shí)際工作中，遇到建筑物有關(guān)避雷針保護(hù)范圍計(jì)算的問(wèn)題時(shí)，運(yùn)用該教輔軟件可以較容易的根據(jù)建筑物的長(zhǎng)、寬、高準(zhǔn)確計(jì)算出能夠保護(hù)建筑物的避雷針高度，而不需用去查閱書(shū)籍或記住背繁瑣的計(jì)算公式。通過(guò)輸入相應(yīng)的參數(shù)，點(diǎn)擊相應(yīng)按鈕可得到計(jì)算結(jié)果，這為避雷針設(shè)計(jì)和改造工作帶來(lái)極大的方便。在安裝避雷針的過(guò)程中，需根據(jù)場(chǎng)地的大小對(duì)避雷針安裝的位置、數(shù)量和高度進(jìn)行配置，利用該教輔軟件可實(shí)況模擬安裝避雷針后的整體狀貌，為避雷針的合理安裝提供參考。

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