氣象臺計算機(jī)信息系統(tǒng)雷電防護(hù)技術(shù)

王學(xué)斌

摘要：從上世紀(jì)90年代以來，計算機(jī)技術(shù)逐漸向社會各個行業(yè)滲透，形成了電子化辦公的基礎(chǔ)，很多工作已經(jīng)代替了人工實現(xiàn)了自動化。但相對應(yīng)地，計算機(jī)信息系統(tǒng)也存在外力破壞的危險，尤其是惡劣天氣造成的破壞更加常見。如電力輸送網(wǎng)以及網(wǎng)絡(luò)信號傳輸線都是在室外，電容易遭到雷擊，嚴(yán)重威脅計算機(jī)信息系統(tǒng)的安全。本文主要分析計算機(jī)信息系統(tǒng)雷害產(chǎn)生的原因，并探討相應(yīng)的防護(hù)措施。

關(guān)鍵詞：計算機(jī)信息系統(tǒng);雷害;產(chǎn)生原因;防護(hù)措施

一、氣象臺計算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用面臨的問題

隨著科技與時代的發(fā)展進(jìn)步，人類已經(jīng)進(jìn)入了信息化時代，計算機(jī)應(yīng)用已經(jīng)代替了傳統(tǒng)人工方式。尤其是信息系統(tǒng)的發(fā)展，已經(jīng)成為管理事務(wù)的便捷方式，在各種生產(chǎn)領(lǐng)域十分常見。特別是在各類科研機(jī)構(gòu)中，計算機(jī)信息系統(tǒng)更是不可或缺的。

氣象臺的功能決定了它所處的環(huán)境更容易被雷電破壞，但為了更有效地管理氣象信息，很多氣象臺引入了先進(jìn)的計算機(jī)信息系統(tǒng)，提供了更快、更準(zhǔn)確、更有效的天氣信息，為生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)服務(wù)。但是，由于計算機(jī)電力輸送線路以及通信網(wǎng)線都在戶外，容易受到雷電的襲擊。而計算機(jī)信息系統(tǒng)一旦被破壞，就會對氣象信息分析造成嚴(yán)重的影響，從而影響天氣信息的正常傳送。

因此，分析計算機(jī)信息系統(tǒng)雷害產(chǎn)生的原因，并探討相關(guān)的雷害防護(hù)措施，對氣象臺的信息管理以及正常傳輸很重要。

二、計算機(jī)信息系統(tǒng)雷電災(zāi)害產(chǎn)生的原因

雷電是自然現(xiàn)象之一，也是最常見的自然災(zāi)害，造成氣象臺計算機(jī)信息系統(tǒng)雷擊可能的形式很多，但主要有三種。

第一，直擊雷。直擊雷，顧名思義，就是人、動植物以及建筑物等直接被雷電擊中，從而出現(xiàn)機(jī)械效應(yīng)、熱效應(yīng)、電效應(yīng)等反應(yīng)，超過被擊打?qū)ο蟮奈锢碡?fù)荷，造成人員傷亡或者建筑物損壞。但相對的，直擊雷都是可以從外部進(jìn)行防護(hù)的，例如建筑物都會設(shè)有基礎(chǔ)接地體、防雷引下線以及屋面防雷網(wǎng)格等傳統(tǒng)防雷系統(tǒng)，以把大量的雷電電流都引導(dǎo)到地下，大大減輕了雷電對建筑物的損害。

第二，雷電波侵入。這一現(xiàn)象指得是雷電在對地放電的時候，雷電附近的戶外傳輸信號線、設(shè)備間的連接線等出現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，從而進(jìn)入氣象局中的計算機(jī)相關(guān)設(shè)備，從而使終端的電子設(shè)備或者是串聯(lián)在線路中間的計算機(jī)設(shè)備受到破壞。雷電波侵入比直接雷威力要弱的多，但是發(fā)生幾率卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于直擊雷。

第三，雷電電涌。雷電電涌是指雷電在剛發(fā)生的時候，電源與信號線路中的感應(yīng)電流出現(xiàn)電涌而導(dǎo)致的。電涌電壓不但可以通過電源線侵入計算機(jī)設(shè)備，也可以從信號線侵入設(shè)備，造成電磁干擾、靜電干擾、雷電感應(yīng)以及無線電干擾等問題。因此，電子設(shè)備對雷電浪涌的承受能力是很低的。

此外，金屬物體對信號也有一定的干擾影響，計算機(jī)上正在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)也會因此而出現(xiàn)誤碼，對傳輸速率以及傳輸準(zhǔn)確性都有一定的影響，影響比較突出的是微電子設(shè)備，這一應(yīng)用應(yīng)用是在近幾年來才興起的，在雷電電涌的預(yù)防還存在著很多的漏洞，在應(yīng)用中存在較大的風(fēng)險。

三、計算機(jī)信息系統(tǒng)防雷技術(shù)措施

就目前來說，我國計算機(jī)信息系統(tǒng)的雷害防護(hù)措施可以分為外部防護(hù)和內(nèi)部防護(hù)兩種，同時，在做好預(yù)防手段的之后，還要著手安排計算機(jī)系統(tǒng)的維護(hù)和管理，防止發(fā)生雷擊事故后嚴(yán)重?fù)p失和信息丟失。

（一）外部防護(hù)

首先，面對雷害的外部防護(hù)主要是防止直擊雷損害，從而設(shè)置避雷針、屏蔽網(wǎng)，采取分流、接地、均衡電位等措施對安裝了計算機(jī)信息系統(tǒng)的建筑物進(jìn)行保護(hù)。在建筑物的頂層裝設(shè)避雷針或避雷帶，可以吸引雷電，讓雷電打在避雷針上，把雷電產(chǎn)生的電流直接導(dǎo)向地面，防止對建筑物的損害。

其次，電流在通向地面的過程中，還是會對電子設(shè)備產(chǎn)生一定的影響，所以在此過程中也要盡量把這部分的雷電流分流，防止過強(qiáng)的電壓對計算機(jī)信息設(shè)備產(chǎn)生損害。

再次，避雷網(wǎng)格就是利用法拉第電力研究規(guī)律，將建筑物的鋼筋和金屬物體組織形成不規(guī)則法拉第籠，以形成一個屏蔽空間，全部的均壓環(huán)都是用等電位來連接的，從而對計算機(jī)設(shè)備起到保護(hù)作用。

第四，保持建筑物各個關(guān)鍵點電位均衡，防止電位差對計算機(jī)信息系統(tǒng)的破壞。外部防護(hù)措施在較早之前就已經(jīng)被人類重視和使用，發(fā)展到現(xiàn)在，相應(yīng)的措施已發(fā)展完善，本氣象臺在這方面也做得很好。

（二）內(nèi)部保護(hù)。

內(nèi)部防護(hù)是近年來的新技術(shù)，主要是針對微電子保護(hù)的措施，是指采用隔離、屏蔽、安裝電涌保護(hù)器、等電位連接、合理布線等措施，防止電源系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生過電壓，從而保護(hù)計算機(jī)內(nèi)部信息系統(tǒng)。

根據(jù)氣象臺的工作需要，采用的雷害防護(hù)措施主要是多層保護(hù)區(qū)防護(hù)模式。把防雷系統(tǒng)、金屬管道、鋼筋混凝土共同形成屏蔽層，以作為保護(hù)區(qū)的界面。從最外層到最內(nèi)層的保護(hù)區(qū)，逐層保護(hù)，降低電壓，降到計算機(jī)信息系統(tǒng)電壓承受范圍之內(nèi)。同時，進(jìn)行必要的雷電電流分配核算，把雷電電流在經(jīng)過外層保護(hù)措施之后，一半進(jìn)入大地，另一半均衡進(jìn)入信號線、電源線以及金屬管道等電氣通道。

（三）算機(jī)信息系統(tǒng)的管理和維護(hù)

防雷是一種預(yù)防手段，除了從內(nèi)外部保護(hù)環(huán)節(jié)入手，同時也要從計算機(jī)系統(tǒng)管理和維護(hù)方面入手，增強(qiáng)系統(tǒng)的魯棒性，組織專人管理計算機(jī)信息系統(tǒng)的各種防雷裝置，并定期檢查。尤其是雷雨多發(fā)期到來之前，更是對防雷裝置進(jìn)行全面的檢查，檢測電涌保護(hù)器運行狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)積塵過多，接觸不良，漏電流過大、SPD發(fā)熱和跳火、絕緣損壞等情況，立刻采取相關(guān)措施維護(hù)。

同時，注意檢查防雷裝置的電器貫通情況，檢查機(jī)械是否有銹蝕、脫焊或松動等情況，內(nèi)部裝置與機(jī)架、技術(shù)外殼的等電位連接是否電器貫通，若有不良情況，立刻修復(fù);防雷裝置的設(shè)置、安裝、隱蔽工程等過程產(chǎn)生的圖紙、資料以及檢查結(jié)果等歸檔，妥善保管，方便復(fù)查。

四、結(jié)語

總體來說，計算機(jī)信息系統(tǒng)雷害產(chǎn)生的原因有多種，雷電侵害的途徑多種。而氣象臺工作需要很多高精端電子設(shè)備，對計算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用十分依賴，為了保護(hù)計算機(jī)信息系統(tǒng)，可采用避雷針、避雷網(wǎng)格等外部防護(hù)措施，并采用多層保護(hù)區(qū)等內(nèi)部防護(hù)措施，保證計算機(jī)信息系統(tǒng)良好運行，為人們提供準(zhǔn)確的天氣信息。

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