動態(tài)與觀點
近日，河北張家口、承德、唐山、秦皇島以及貴州貴陽等地分別發(fā)布雷電黃色預警，引起人們的關注。為避免雷電災害造成人員傷亡、財產(chǎn)損失，我國已出臺了《氣象災害防御條例》，中國氣象局發(fā)布了《防雷裝置設計審核和竣工驗收規(guī)定》《防雷減災管理辦法》等法規(guī)，推動雷電災害防御工作快速發(fā)展。
“雷電防護半點都不能放松?！北本┦袣庀缶掷纂娍茖W防護技術團隊專注于雷電領域研究，不斷研發(fā)防雷技術，取得了多項知識產(chǎn)權。該團隊工程團組負責人張仲剛剛結束了對500米口徑球面射電望遠鏡FAST（中國“天眼”）防雷系統(tǒng)的維護工作，專門安排時間接受了中國知識產(chǎn)權報的獨家采訪。
專注基礎研究
上世紀90年代，北京市氣象局成立了專門的防雷團隊，至今已經(jīng)發(fā)展近30年。目前，該團隊已經(jīng)形成雷電基礎科學與災害應用、防雷工程設計與實施、實驗室雷電物理應用、防雷裝置檢測及測量技術四個研究團組以及一個科普宣傳團組。
雷電是如何形成的？在多年的研究探索中，這個問題一直困擾著張仲團隊?！傲私饫纂姍C理，有助于我們進行雷電防護的研發(fā)探索。”在這一思想的指導下，張仲團隊不僅查閱國內(nèi)國外關于雷電機理的各種資料，還聯(lián)合中國科學院大氣物理研究所、中國氣象科學研究院相關團隊交流研究，進行學術探討，關注引雷實驗中閃電放電過程中的各項數(shù)據(jù)。
“以前，我們認為閃電、雷電就是電，存在電、熱、機械力效應，具有高電壓、大電流等特點。如今，經(jīng)過多年的研究，我們不僅知道了雷電產(chǎn)生的電流本身有一定的頻率，還了解到雷電放電過程中會產(chǎn)生化學、生命科學等方面的問題，甚至有可能促進農(nóng)作物的生長，使其更為茂盛?！睆堉俳榻B，團隊未來將聯(lián)合醫(yī)學、農(nóng)林學方面的研究院所，繼續(xù)進行雷電與生命科學、醫(yī)學、農(nóng)林學等交叉學科的認知研究，更好地認識、了解雷電，發(fā)揮出雷電的積極作用。
服務重大項目
在對雷電機理的認知獲得進展之后，張仲團隊便投身于重大活動及重要場所的避雷服務保障中。近10年來，該團隊的創(chuàng)新成果先后服務于國家探月工程地面應用系統(tǒng)、中信大廈“中國尊”以及中國紀念反法西斯勝利70周年閱兵、大興國際機場等重大項目的防雷保障。
中國“天眼”所在的云貴高原為雷電多發(fā)區(qū)，全年的雷暴天數(shù)是北京的近2倍，平均雷電強度是北京的3倍以上，防雷難度之大可想而知。而中國“天眼”整個反射面是金屬面，上面有上千個系統(tǒng)工藝結構，上萬條電器線纜，在它的上空也不能架設任何的避雷線、避雷針，否則會影響電磁波信號的接收效果。在這種情況下，張仲團隊臨危受命，用自主研發(fā)的防雷創(chuàng)新成果，守護中國“天眼”。自2016年竣工以來，中國“天眼”從沒有發(fā)生大面積雷擊致設備故障，也沒有發(fā)現(xiàn)防雷保障技術對觀測產(chǎn)生任何不良影響。
“中國‘天眼’的科學需求推動了超大尺度電荷平衡面綜合技術等防雷技術的形成?！睆堉俳榻B，團隊的實用新型專利“雷擊電磁脈沖防護一體機”“通信雷電電磁隔離器”以及電磁隔離方法、矩陣接地網(wǎng)技術等多項技術都在此次建設中得到應用。
與中國“天眼”項目類似，國家大劇院的屋面金屬呈半球狀，金屬面的厚度無法達到雷電接閃裝置的要求。若在國家大劇院屋頂上安裝避雷裝置，不僅工程難度大，而且還影響劇院的整體美觀。面對這一難題，張仲團隊進行技術攻關。從技術上，該團隊建議國家大劇院建設單位在劇院基礎施工時，在下方鋪設大型地網(wǎng)，雷暴云在大劇院大尺度金屬面感應電荷時，通過國家大劇院的地網(wǎng)和大尺度屋面金屬板釋放電荷。這樣，出現(xiàn)雷暴天氣時，屋面金屬面的電荷可以向下泄放，減少了大劇院被雷擊的概率，也減少了大電流對大劇院金屬面的物理損壞。
聚焦人員避雷
“戶外人員的雷電防護是我們關注、研發(fā)的重點，而這個問題在國內(nèi)外鮮有人關注?！睆堉俳榻B，目前，其團隊圍繞戶外人員防護雷電問題已申報了北京市科學技術委員會專項課題，涉及北京市旅游景區(qū)智慧化防雷技術關鍵技術開發(fā)和應用。例如，針對八達嶺、青龍峽等人員密集的旅游景區(qū)，團隊運用了“一種露天場所人員防雷裝置”等發(fā)明專利，提前發(fā)布雷電預警，一方面及時通知游客雷暴天氣即將出現(xiàn)，告知他們避雷地點；另一方面提醒景區(qū)進行游客限流、疏散工作，采取應急雷電防護措施，避免雷擊傷人等事故發(fā)生。
在雷暴預報快速發(fā)布方面，張仲團隊會同北京市氣象局氣象探測、觀測、氣象雷達等多個團隊，以及南京信息工程大學等高校共同研究，通過現(xiàn)有的公共網(wǎng)框架，將準確的信息及時發(fā)布到景區(qū)，致力于解決老百姓在露天公園出游及室外作業(yè)時雷電防護的問題。
“技術領域的探索離不開知識產(chǎn)權保護?！睆堉俦硎荆瑘F隊近年來提交了多件發(fā)明專利及實用新型專利申請，70%的成果都實現(xiàn)了轉化。目前，團隊的知識產(chǎn)權意識也在不斷增強，未來將在雷電機理、重大項目的支撐技術、戶外人員雷電防護等領域繼續(xù)發(fā)力，吸引更多的專業(yè)人才，產(chǎn)生更優(yōu)質(zhì)的創(chuàng)新成果，更好地將其推向市場，為我國防雷減災貢獻力量。
