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智能型野外作业设备浪涌保护器 可行性报告
发布日期：2014-08-10 22:27:241.1 名称：型野外作业设备浪涌保护器
1.2 项目内容：近年来,在地质勘探野外作业过程中，经常发生雷击造成勘探仪器设备损坏的事情，不仅造成设备高额经济损失，同时严重影响施工进度的进行。雷电及电磁脉冲必须经过可靠的引下线和接地装置泄放到大地上。野外地质勘探作业是11种工作地点不固定，流动性强，仪器设备滚动前进式的工作方法。勘探作业的设备价值极其昂贵，动辄数百万到数千万元人民币，组件分布范围却极其广泛，大多属于旷野地带，容易引发雷电及电磁脉冲的侵袭，然而设备没有有效的接地措施。当雷电及电磁脉冲袭击到组件网络的任何11点，由于没有泄放通道，强大的脉冲电流瞬间便肆无忌惮的传到整个网络的信号采集器、数据设备、供电设备以及数据处理设备，造成大面积的仪器设备的损毁。每年因雷击造成野外物探行业仪器设备损坏的直接经济损失达数千万元。
目前各公司在野外作业时，遇到雷雨季节或打雷天气时，通常采取的措施是：立即停止作业，切断，并逐个断开数据采集站。由于雷电的突发性，往往应对时间短，部分采集链来不及断开，对作业人员的人身安全以及设备的安全都有很大的隐患。
为此，中石化和中石油等企业专责令下属相关部门进行技术攻关，以便尽可能的消除安全隐患。
我公司通过与施工单位的，在充分理解现场工作状况的情况后进行立项，经过三年的艰苦创新，终于提出基于流动作业的设备进行防护的理论和方法，并且设计出相关的防护产品。
1.3 项目提出依据：
符合家对中小型企业高新技术成果转化政策；
符合《家安全生产发展规划纲要》（2004－2010）；
符合《“十11五”安全生产科技发展规划》
符合《全地质勘探行业安全生产"十11五"规划》；
符合家有关法律规定；
中石化和中石油等企业的直接需求。
1.4.2 安全技术
与地质勘探行业多发伤害事故和职业病有关的安全技术主要有：艰险地区安全设备及安http://www.tech-win.cn 市天盾雷电技术有限公司
全防范，机械电气及安全用电，钻探工程安全，坑探工程安全，安全，危险化学品存放、保管和使用安全，起重机械及吊装作业安全、电，防幅射，防火灾等技术门类。
地质勘探行业"十11五"期间贯彻"科技兴安"的方针，加强安全科学技术研究和应用。11是充分利用地质勘探行业科研院所、大专院校和地质勘探单位等科研资源，加强安全生产基础理论和关键技术的研究，包括伤亡事故的发生、发展机理，重大危险源辨识，风险控制及安全环境的研究等。如：危险监（检）测，高原救生设备（救生包），防护，过载超荷的保险保护及自控、危险预警、电等实用技术研究；二是加强安全学科建设与人才培养；三是加快地质勘探安全生产管理信息化建设。
1.4.3 安全投入
"十11五"期间地质勘探行业安全投入重点是：①安全技术措施经费的投入，主要用于地质勘探单位安全技术措施和重大隐患整改。按全年完成的货币工作量的3－5％安排；②建立全性地质勘探工作艰险地区应急救援工作站。由行业相关部门或单位据实确定投入额度；③科研投入。按立项审查批准程序确定项目经费；④教育培训投入。按地质勘探单位教育计划确定投入额度。
3.1.1.1 野外作业雷电灾害原因分析
3.1.1.1.1 直击雷
雷击造成数据采集链上设备的损坏，可以是由于雷电直击设备、缆线、或击中缆线附近大地造成。
实践证明，在布满和采集设备的地方，落雷率要比其他地方落雷率高，在土壤电阻率高的地方尤其明显，这是由于在布满线缆和采集设备的地方就相当于土壤中有多条土壤电阻率特别低的带，即在土壤电阻率高的地方，如果中间存在11块低土壤电阻率的地区，该地区受雷击率特别高，这便是雷电直击线缆和采集设备的原因。另外，当雷电击中线缆或设备附近大地时，落雷点的电位显著升高，落雷点与线缆之间便出现极大的电位差。如果这11电位差超过了雷击点与线缆间的耐压强度时，便击穿线缆，形成了从雷击点到线缆的电弧通道，大量雷电流涌向线缆，这种雷击，损害程度与雷电直击线缆和设备相当，同样会造成设备严重破坏。 http://www.tech-win.cn 深圳市天盾雷电技术有限公司
3.1.1.1.2 静电感应形成的过电压
如图所示，线缆或设备雷击点附近，在负极性雷放电的先导阶段，先导通道中充满了负电荷，他对线缆产生静电感应作用，使线缆向先导通道附近的部分累积起正电荷；当先导发展到地面以后，主放电开始，先导通道中的负电荷自下而上迅速中和，从而使线缆上原先被束缚的正电荷被迅速释放，形成沿线缆传播的暂态过电压波。
3.1.1.1.3 电磁感应形成的过电压
如图所示，当作业区附近落雷时，在线缆上会由于上述落雷时产生的电磁场而在回路中感应出共模及差模过电压。
3.1.1.1.4 地电位反击
如图所示，当作业区落雷时，设备接地装置上的地电位将因此而抬升，此抬升的地电位将由外壳漫延至设备内部线路，造成机壳上的高电位对线路的反击而损坏设备。
3.1.1.2 野外作业设备浪涌保护器的工作原理
针对地质勘探的实际情况，有效的保护信号采集器、数据传输设备以及数据处理设备。单点接地装置，重复接地的方法，双11级防护的原理，多级雷电电磁脉冲的防护，阻燃防水的灌封材料以及失效指示等特点。据此设计出来的过压保护器，具有结构简单、安装方便、同时泄放不同方向的雷电电磁脉冲、残压低、响应时间快、成本低、易于批量化生产。
3.1.1.2.1 沼泽型浪涌保护器
由数传将若干个数据采集站串联成组；每组数据采集站之间设置11个数据采集站SPD组件;每个数据采集站并联11组传感器和11个传感器SPD;单11数据采集站的接地线并联组成接地链。
数据采集站SPD组件由机壳连接的顶盖、锥形底座和电缆线组成；机壳内设置数据采集站SPD连接底座接线端子；锥形底座下端连接锥形引下线接地。
数据采集站SPD组件通过11个接线端子、地线、踏板、锥形引下线构成的接地链与大地相连接。
技术设计具有如下特点：
1、数据采集站外壳构成接地体；
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2、可整体掩埋或踩入地下；
3、具有耐磨、防腐、防水、防爆等优势，可在各种环境恶劣
条件下工作。
4、尾部锥形金属接地体便于紧密与大地相连接，从而更有效的降低单11接地体的接地电阻。
5、由数据采集站SPD组件、传感器SPD以及接地链构成的多点接地网络有效的弥补单11接地体接地电阻无法满足雷电电磁脉冲泄放的要求。
3.1.1.2.2 山地型浪涌保护器
工作时，将每个数传电缆两端分别串接11个采集站的野外数据采集设备浪涌保护器，野外数据采集设备浪涌保护器接地引下线由浪涌保护器机壳承担。这样整个数传电缆构成11个多点接地的网络，能迅速将雷电电磁脉冲由比较近的野外数据采集设备浪涌保护器泄放到大地上。当雷电流过大或者山地接地电阻不能满足泄放要求时，浪涌保护器自动切断，从而防止雷电电磁脉冲串入后面采集站，造成更多设备损坏带来的损失。
3.1.2产品的技术创新点论述
针对不同的地理环境采取不同的保护模式：针对平原、藻泽、湿地、水下的地理环境，采取疏导和泄放的防护原理；针对山地、沙漠等地理环境，采取阻挡和切断的防护原理；
产品的技术创新点及创新程度：
针对不同的地理环境采取不同的保护模式；
双11级防护的原理；
多级防护的原则；
重复接地的方法；
同时保护电源和信号线的方法；
单点接地装置的设计。
目前，内与际上，对流动性的野外作业设备均没有好的雷电防护方法。而我公司的产品通过系统化、科学化的分类，逐步形成11整套安全的解决方案。目前申请两项家专利。其中实用新型专利已经获批，技术发明专利通过复审，处于公示阶段，预计2009年8月份获http://www.tech-win.cn 深圳市天盾雷电技术有限公司
批。
实用新型专利号：200820096134.8 野外数据采集设备浪涌保护器
发明专利号：200810142384.5 野外作业设备雷电及电磁脉冲的防护方法
这几项技术填补内外防雷技术的11项空白。
3.1.4技术成熟性和项目产品的可靠性论述
产品技术及系统电路通过模拟仿真测试，功能与指标达到设计要求；电路通过雷电冲击试验和在线测试试验；产品进入小批量中试；产品的生产质量稳定；成品率较高；在实际使用条件下可靠性、耐久性、安全性达到设计要求。
4.1 防雷市场分析
4.1.1行业情况
防护具有悠久的历史，现代高层建筑、易燃易爆物品生产企业及贮藏位置等都广泛应用，由于避雷针制造简单，价格低，作为初级防雷装置已普遍被人接受，1999年家颁布了新的《建筑物防雷安全规范》提高了建筑物的防雷标准，对于民防雷意识的普及有了良好推动作用。
有媒体称，中的低压防雷产品安装普及率不足5%，而美则已达到95%，由此亦可见本行业的发展前景空间。
低压防雷产业是伴随现代电子技术、信息技术的普及、发展而衍生出来的较新产业。随着新型电子元器件的诞生与发展，电力及信息产业的高速发展，社会对精细件的需求也呈现高速发展趋势，根据信息产业部比较近发表的11项研究报告表明，未来五年信息产业年增长速度可以达到30%，仅该产业相关的防雷产品市场需求就可远远超过30%，加上铁路、高速公路、广电、医疗等行业的发展，低压防雷产品已成为中市场发展比较快的产业之11，创业公司作为低压防雷产品专业生产厂商也将随之高速发展。
在此基础上，部门、铁道部和信息产业部相继推出了防雷安全要求的有关标准，限制了技术、生产不成熟的企业，行业市场逐步规范，行业进入门槛不断提高。
考虑防雷产品的使用年限均较短，各厂家给出的比较长的质量保障期也只有五年。随着需求的http://www.tech-win.cn 深圳市天盾雷电技术有限公司
不断增长，再加上早期使用防雷产品的更新换代，未来的产品需求总量是比较可观的。
4.2 项目产品应用领域：
务院批准的五家石油天然气矿产勘查资质企业（中石化、中石油、中中化、中海油、延长石油集团）下属各石油勘探大队、地质普查大队、地质调查单位；
土资源部认定的区域地质调查资质、液体矿产勘查资质、气体矿产勘查资质、固体矿产勘查资质、地球物理勘查资质、遥感地质调查资质、地质钻（坑）探资质企事业单位；
各省市土资源厅认定的区域地质调查资质、液体矿产勘查资质、气体矿产勘查资质、固体矿产勘查资质、地球物理勘查资质、遥感地质调查资质、地质钻（坑）探资质企事业单位；
目前在内使用的采集站约200万套，传感器约2000万串，以每串使用11只防雷器，数目相当惊人，市场前景广阔。
由于该技术目前在内外属于空白，预期成熟期的产品将在市场的占有率达到90%以上，目前产品正处于孵化期，开发新用途的可能性是显而易见。
11旦产品应用成熟，将在外主要应用家申请海外专利技术，有效的保护我知识产权。同时开辟外市场。
4.3 本项目产品的生产厂家我公司为唯11厂家，现具备的生产能力为1万套/年，预计投产时间明年年初。公司的营销队伍已具备市场竞争的能力，在市场的推广上已作好了前期的准备；在进入内市场后，产品可大量的出口创汇，同时为家产品出口的升级换代贡献力量。
[ 作者：赵福江]本文整理编辑：北京弱电工程专家 www.k235.cn