動(dòng)態(tài)與觀點(diǎn)
近日，河北張家口、承德、唐山、秦皇島以及貴州貴陽(yáng)等地分別發(fā)布雷電黃色預(yù)警，引起人們的關(guān)注。為避免雷電災(zāi)害造成人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失，我國(guó)已出臺(tái)了《氣象災(zāi)害防御條例》，中國(guó)氣象局發(fā)布了《防雷裝置設(shè)計(jì)審核和竣工驗(yàn)收規(guī)定》《防雷減災(zāi)管理辦法》等法規(guī)，推動(dòng)雷電災(zāi)害防御工作快速發(fā)展。
“雷電防護(hù)半點(diǎn)都不能放松?！北本┦袣庀缶掷纂娍茖W(xué)防護(hù)技術(shù)團(tuán)隊(duì)專(zhuān)注于雷電領(lǐng)域研究，不斷研發(fā)防雷技術(shù)，取得了多項(xiàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)。該團(tuán)隊(duì)工程團(tuán)組負(fù)責(zé)人張仲剛剛結(jié)束了對(duì)500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡FAST（中國(guó)“天眼”）防雷系統(tǒng)的維護(hù)工作，專(zhuān)門(mén)安排時(shí)間接受了中國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)報(bào)的獨(dú)家采訪。
專(zhuān)注基礎(chǔ)研究
上世紀(jì)90年代，北京市氣象局成立了專(zhuān)門(mén)的防雷團(tuán)隊(duì)，至今已經(jīng)發(fā)展近30年。目前，該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)形成雷電基礎(chǔ)科學(xué)與災(zāi)害應(yīng)用、防雷工程設(shè)計(jì)與實(shí)施、實(shí)驗(yàn)室雷電物理應(yīng)用、防雷裝置檢測(cè)及測(cè)量技術(shù)四個(gè)研究團(tuán)組以及一個(gè)科普宣傳團(tuán)組。
雷電是如何形成的？在多年的研究探索中，這個(gè)問(wèn)題一直困擾著張仲團(tuán)隊(duì)。“了解雷電機(jī)理，有助于我們進(jìn)行雷電防護(hù)的研發(fā)探索。”在這一思想的指導(dǎo)下，張仲團(tuán)隊(duì)不僅查閱國(guó)內(nèi)國(guó)外關(guān)于雷電機(jī)理的各種資料，還聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所、中國(guó)氣象科學(xué)研究院相關(guān)團(tuán)隊(duì)交流研究，進(jìn)行學(xué)術(shù)探討，關(guān)注引雷實(shí)驗(yàn)中閃電放電過(guò)程中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。
“以前，我們認(rèn)為閃電、雷電就是電，存在電、熱、機(jī)械力效應(yīng)，具有高電壓、大電流等特點(diǎn)。如今，經(jīng)過(guò)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(guò)程中會(huì)產(chǎn)生化學(xué)、生命科學(xué)等方面的問(wèn)題，甚至有可能促進(jìn)農(nóng)作物的生長(zhǎng)，使其更為茂盛?！睆堉俳榻B，團(tuán)隊(duì)未來(lái)將聯(lián)合醫(yī)學(xué)、農(nóng)林學(xué)方面的研究院所，繼續(xù)進(jìn)行雷電與生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)林學(xué)等交叉學(xué)科的認(rèn)知研究，更好地認(rèn)識(shí)、了解雷電，發(fā)揮出雷電的積極作用。
服務(wù)重大項(xiàng)目
在對(duì)雷電機(jī)理的認(rèn)知獲得進(jìn)展之后，張仲團(tuán)隊(duì)便投身于重大活動(dòng)及重要場(chǎng)所的避雷服務(wù)保障中。近10年來(lái)，該團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)新成果先后服務(wù)于國(guó)家探月工程地面應(yīng)用系統(tǒng)、中信大廈“中國(guó)尊”以及中國(guó)紀(jì)念反法西斯勝利70周年閱兵、大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)等重大項(xiàng)目的防雷保障。
中國(guó)“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(qiáng)度是北京的3倍以上，防雷難度之大可想而知。而中國(guó)“天眼”整個(gè)反射面是金屬面，上面有上千個(gè)系統(tǒng)工藝結(jié)構(gòu)，上萬(wàn)條電器線纜，在它的上空也不能架設(shè)任何的避雷線、避雷針，否則會(huì)影響電磁波信號(hào)的接收效果。在這種情況下，張仲團(tuán)隊(duì)臨危受命，用自主研發(fā)的防雷創(chuàng)新成果，守護(hù)中國(guó)“天眼”。自2016年竣工以來(lái)，中國(guó)“天眼”從沒(méi)有發(fā)生大面積雷擊致設(shè)備故障，也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)防雷保障技術(shù)對(duì)觀測(cè)產(chǎn)生任何不良影響。
“中國(guó)‘天眼’的科學(xué)需求推動(dòng)了超大尺度電荷平衡面綜合技術(shù)等防雷技術(shù)的形成。”張仲介紹，團(tuán)隊(duì)的實(shí)用新型專(zhuān)利“雷擊電磁脈沖防護(hù)一體機(jī)”“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(shù)等多項(xiàng)技術(shù)都在此次建設(shè)中得到應(yīng)用。
與中國(guó)“天眼”項(xiàng)目類(lèi)似，國(guó)家大劇院的屋面金屬呈半球狀，金屬面的厚度無(wú)法達(dá)到雷電接閃裝置的要求。若在國(guó)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(duì)這一難題，張仲團(tuán)隊(duì)進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)。從技術(shù)上，該團(tuán)隊(duì)建議國(guó)家大劇院建設(shè)單位在劇院基礎(chǔ)施工時(shí)，在下方鋪設(shè)大型地網(wǎng)，雷暴云在大劇院大尺度金屬面感應(yīng)電荷時(shí)，通過(guò)國(guó)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(shí)，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(duì)大劇院金屬面的物理?yè)p壞。
聚焦人員避雷
“戶(hù)外人員的雷電防護(hù)是我們關(guān)注、研發(fā)的重點(diǎn)，而這個(gè)問(wèn)題在國(guó)內(nèi)外鮮有人關(guān)注?！睆堉俳榻B，目前，其團(tuán)隊(duì)圍繞戶(hù)外人員防護(hù)雷電問(wèn)題已申報(bào)了北京市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)專(zhuān)項(xiàng)課題，涉及北京市旅游景區(qū)智慧化防雷技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。例如，針對(duì)八達(dá)嶺、青龍峽等人員密集的旅游景區(qū)，團(tuán)隊(duì)運(yùn)用了“一種露天場(chǎng)所人員防雷裝置”等發(fā)明專(zhuān)利，提前發(fā)布雷電預(yù)警，一方面及時(shí)通知游客雷暴天氣即將出現(xiàn)，告知他們避雷地點(diǎn)；另一方面提醒景區(qū)進(jìn)行游客限流、疏散工作，采取應(yīng)急雷電防護(hù)措施，避免雷擊傷人等事故發(fā)生。
在雷暴預(yù)報(bào)快速發(fā)布方面，張仲團(tuán)隊(duì)會(huì)同北京市氣象局氣象探測(cè)、觀測(cè)、氣象雷達(dá)等多個(gè)團(tuán)隊(duì)，以及南京信息工程大學(xué)等高校共同研究，通過(guò)現(xiàn)有的公共網(wǎng)框架，將準(zhǔn)確的信息及時(shí)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(shí)雷電防護(hù)的問(wèn)題。
“技術(shù)領(lǐng)域的探索離不開(kāi)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)?！睆堉俦硎?，團(tuán)隊(duì)近年來(lái)提交了多件發(fā)明專(zhuān)利及實(shí)用新型專(zhuān)利申請(qǐng)，70%的成果都實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)化。目前，團(tuán)隊(duì)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)意識(shí)也在不斷增強(qiáng)，未來(lái)將在雷電機(jī)理、重大項(xiàng)目的支撐技術(shù)、戶(hù)外人員雷電防護(hù)等領(lǐng)域繼續(xù)發(fā)力，吸引更多的專(zhuān)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(chǎng)，為我國(guó)防雷減災(zāi)貢獻(xiàn)力量。
