權利要求書： 1.一種風機葉片多物理量同步觀測方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)通過雷電流采集系統(tǒng)采集雷電通道輻射產(chǎn)生的電壓判斷是否有雷擊產(chǎn)生，若是，觸發(fā)電場變化采集系統(tǒng)，進入步驟2)，若否，則不觸發(fā)電場變化采集系統(tǒng)和圖像采集系統(tǒng)；

2)電場變化采集系統(tǒng)觸發(fā)后輸出TTL電平并記錄觸發(fā)時間信息和電場變化信息，同時觸發(fā)圖像采集系統(tǒng)，采集圖像數(shù)據(jù)并傳輸至上位機，上位機對圖像數(shù)據(jù)分析判斷是否為有效數(shù)據(jù)；

有效數(shù)據(jù)的判斷方法為：逐幀計算圖像灰度的最大值，當存在連續(xù)兩幅圖像之間的最大灰度差值超過設置的閾值時，認為此次雷電是處于相機視野內(nèi)的有效數(shù)據(jù)，上位機對圖像數(shù)據(jù)進行保存，否則不保存圖像數(shù)據(jù)；

上位機完成一次觸發(fā)得到的圖像數(shù)據(jù)后，圖像采集系統(tǒng)進入待觸發(fā)狀態(tài)；

3)觸發(fā)電場變化采集系統(tǒng)的同時，觸發(fā)雷電磁場變化測量系統(tǒng)，采集并記錄雷擊產(chǎn)生的磁場變化和時間，并傳輸給上位機；

4)通過推算電場、電流、磁場的各采樣點GPS時間信息，對風機雷擊電場、磁場和電流物理量數(shù)據(jù)進行同步。

2.根據(jù)權利要求1所述的風機葉片多物理量同步觀測方法，其特征在于，雷電流采集、雷電場變化、雷電磁場變化的采集均采用50ns偏差的高精度GPS授時裝置記錄觸發(fā)時間信息；對獲取的風機葉片雷擊電流、電場變化以及磁場變化數(shù)據(jù)進行插值運算，保證相鄰數(shù)據(jù)點的時間間隔相同，記為t0，則可以根據(jù)任一采樣點與觸發(fā)點之間間隔的點數(shù)推算其GPS時間。

3.根據(jù)權利要求2所述的風機葉片多物理量同步觀測方法，其特征在于，通過推算的各采樣點GPS時間信息，以電場數(shù)據(jù)觸發(fā)時刻為基準，找到電流、磁場數(shù)據(jù)中時間最接近的采樣點，實現(xiàn)同步。

4.根據(jù)權利要求3所述的風機葉片多物理量同步觀測方法，其特征在于，以電場數(shù)據(jù)觸發(fā)時刻為基準，對帶觸發(fā)標志的圖像為電場觸發(fā)時刻對齊，實現(xiàn)同步。

5.根據(jù)權利要求1至4任一所述的風機葉片多物理量同步觀測方法，其特征在于，所述雷電流采集系統(tǒng)、電場變化采集系統(tǒng)、雷電磁場變化系統(tǒng)的傳感器內(nèi)均設有差異化增益通道；

和/或，所述雷電流采集系統(tǒng)包括不同量程的電流傳感器。

6.根據(jù)權利要求5所述的風機葉片多物理量同步觀測方法，其特征在于，所述雷電流采集系統(tǒng)還包含積分電路模塊、采集模塊、GPS授時模塊、存儲模塊和通訊模塊。

7.根據(jù)權利要求1至6任一所述的風機葉片多物理量同步觀測方法，其特征在于，所述雷電磁場變化采集系統(tǒng)包含低頻環(huán)形正交磁天線、采集模塊、GPS授時模塊、存儲模塊和通訊模塊。

8.根據(jù)權利要求1至7任一所述的風機葉片多物理量同步觀測方法，其特征在于，所述電場變化采集系統(tǒng)包含平板天線、快積分電路、慢積分電路、采集模塊、PS授時模塊、存儲模塊和通訊模塊。

9.根據(jù)權利要求1至8任一所述的風機葉片多物理量同步觀測方法，其特征在于，所述圖像采集系統(tǒng)包含觸發(fā)模塊、高速相機和工控機。

10.一種風機葉片多物理量同步觀測系統(tǒng)，其特征在于，包括處理器，所述處理器內(nèi)設有用于實現(xiàn)權利要求1至9任一所述的風機葉片多物理量同步觀測方法的程序。

說明書： 一種風機葉片多物理量同步觀測方法及其系統(tǒng)技術領域[0001] 本發(fā)明涉及雷擊測量領域，尤其涉及一種風機葉片多物理量同步觀測方法及其系統(tǒng)。

背景技術[0002] 風力發(fā)電作為電力系統(tǒng)中最為廣泛應用的新能源發(fā)電技術，伴隨著其裝機容量和電場規(guī)模在近幾年突飛猛進的增長，為了提升對風能資源和土地的利用效率，提高單臺風

力發(fā)電機的裝機容量是唯一的解決方法，目前世界上已投運的最大單臺裝機容量的風力發(fā)

電機高度接近200m。由于風電場一般坐落在野外較為空曠的平原或者近海區(qū)域，風機高度

的不斷增加使得風力發(fā)電機極易遭受雷擊，導致風電機組設備的雷擊故障極為突出。運行

數(shù)據(jù)顯示，美國德克薩斯州、堪薩斯州和伊利諾伊州近5年共304次風機葉片雷擊故障進行

了統(tǒng)計分析，平均年雷擊故障率高達11.9次/100臺·年。通過對我國云南、貴州和山西等4

個典型風場近3年的防雷運行數(shù)據(jù)進行調(diào)查，統(tǒng)計結果表明我國風機葉片的年平均雷擊損

壞率為9.8次/100臺·年。

[0003] 由于風電場多建于雷電活動強烈山區(qū)，氣象環(huán)境復雜，其雷擊接閃過程復雜，雷擊機理尚不清晰。風機葉片雷擊過程的圖像，電流以及電磁場數(shù)據(jù)的缺乏是目前難以完全解

決風電場雷擊防護問題的主要瓶頸。為了有效獲取風機葉片雷擊事件相關數(shù)據(jù)，首先需要

提出一種有效的風機葉片多物理量同步觀測方法，實現(xiàn)不同安裝位置的觀測設備的數(shù)據(jù)同

步，保證多物理量數(shù)據(jù)與同一雷擊事件相關聯(lián)。

發(fā)明內(nèi)容[0004] 本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種風機葉片多物理量同步觀測方法及其系統(tǒng)，本發(fā)明可以實現(xiàn)風機葉片雷擊事件的多物理量數(shù)據(jù)的時間同步。

[0005] 為解決上述技術問題，本發(fā)明提供的技術方案如下：[0006] 一方面，本發(fā)明提供一種風機葉片多物理量同步觀測方法，包括如下步驟：[0007] 1)通過雷電流采集系統(tǒng)采集雷電通道輻射產(chǎn)生的電壓判斷是否有雷擊產(chǎn)生，若是，觸發(fā)電場變化采集系統(tǒng)，進入步驟2)，若否，則不觸發(fā)電場變化采集系統(tǒng)和圖像采集系

統(tǒng)；

[0008] 2)電場變化采集系統(tǒng)觸發(fā)后輸出TTL電平并記錄觸發(fā)時間信息和電場變化信息，同時觸發(fā)圖像采集系統(tǒng)，采集圖像數(shù)據(jù)并傳輸至上位機，上位機對圖像數(shù)據(jù)分析判斷是否

為有效數(shù)據(jù)；

[0009] 有效數(shù)據(jù)的判斷方法為：逐幀計算圖像灰度的最大值，當存在連續(xù)兩幅圖像之間的最大灰度差值超過設置的閾值時，認為此次雷電是處于相機視野內(nèi)的有效數(shù)據(jù)，上位機

對圖像數(shù)據(jù)進行保存，否則不保存圖像數(shù)據(jù)；

[0010] 上位機完成一次觸發(fā)得到的圖像數(shù)據(jù)后，圖像采集系統(tǒng)進入待觸發(fā)狀態(tài)；[0011] 3)觸發(fā)電場變化采集系統(tǒng)的同時，觸發(fā)雷電磁場變化測量系統(tǒng)，采集并記錄雷擊產(chǎn)生的磁場變化和時間，并傳輸給上位機；

[0012] 4)通過推算電場、電流、磁場的各采樣點GPS時間信息，對風機雷擊電場、磁場和電流物理量數(shù)據(jù)進行同步。

[0013] 進一步地，雷電流采集、雷電場變化、雷電磁場變化的采集均采用50ns偏差的高精度GPS授時裝置記錄觸發(fā)時間信息；對獲取的風機葉片雷擊電流、電場變化以及磁場變化數(shù)

據(jù)進行插值運算，保證相鄰數(shù)據(jù)點的時間間隔相同，記為t0，則可以根據(jù)任一采樣點與觸發(fā)

點之間間隔的點數(shù)推算其GPS時間。

[0014] 進一步地，通過推算的各采樣點GPS時間信息，以電場數(shù)據(jù)觸發(fā)時刻為基準，找到電流、磁場數(shù)據(jù)中時間最接近的采樣點，實現(xiàn)同步。

[0015] 進一步地，以電場數(shù)據(jù)觸發(fā)時刻為基準，對帶觸發(fā)標志的圖像為電場觸發(fā)時刻對齊，實現(xiàn)同步。

[0016] 進一步地，所述雷電流采集系統(tǒng)、電場變化采集系統(tǒng)、雷電磁場變化系統(tǒng)的傳感器內(nèi)均設有差異化增益通道。

[0017] 進一步地，所述雷電流采集系統(tǒng)包括不同量程的電流傳感器。[0018] 進一步地，所述雷電流采集系統(tǒng)還包含積分電路模塊、采集模塊、GPS授時模塊、存儲模塊和通訊模塊。

[0019] 進一步地，所述雷電磁場變化采集系統(tǒng)包含低頻環(huán)形正交磁天線、采集模塊、GPS授時模塊、存儲模塊和通訊模塊。

[0020] 進一步地，所述電場變化采集系統(tǒng)包含平板天線、快積分電路、慢積分電路、采集模塊、PS授時模塊、存儲模塊和通訊模塊。

[0021] 進一步地，所述圖像采集系統(tǒng)包含觸發(fā)模塊、高速相機和工控機。[0022] 另一方面，提供一種風機葉片多物理量同步觀測系統(tǒng)，包括處理器，所述處理器內(nèi)設有用于實現(xiàn)所述的風機葉片多物理量同步觀測方法的程序。

[0023] 采用這樣的設計后，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點：[0024] (1)本發(fā)明的有效圖像數(shù)據(jù)的保存條件是滿足圖像采集系統(tǒng)灰度差超過閾值以及電場采集系統(tǒng)觸發(fā)這兩個條件均為真。盡管所述電場變化采集系統(tǒng)可以探測空間各個方向

的雷擊事件，但是不在高速相機視野內(nèi)的雷擊事件不會導致圖像采集系統(tǒng)灰度差超過閾

值，所以不會引入誤觸發(fā)。同時，圖像采集系統(tǒng)可能由于飛機、鳥類等進入視野內(nèi)引起灰度

差超過閾值，但是由于沒有雷擊事件，電場系統(tǒng)不會觸發(fā)，所以圖像采集系統(tǒng)不會保存數(shù)

據(jù)，從而相比于僅依據(jù)圖像灰度進行觸發(fā)判斷的方案，有效減少了誤觸發(fā)，提高了數(shù)據(jù)保存

的有效性。

[0025] (2)本發(fā)明通過插值運算，保證了雷電流采集系統(tǒng)，雷電磁場變化采集系統(tǒng)，雷電電場變化采集系統(tǒng)采集模塊采樣率不匹配情況下的數(shù)據(jù)同步問題，提高了同步精度。

[0026] (3)本發(fā)明在圖像采集系統(tǒng)中加入雷電圖像灰度分析上位機，僅保留圖像觀測系統(tǒng)視野內(nèi)的雷擊事件圖像。以圖像采集系統(tǒng)灰度差超過閾值以及電場采集系統(tǒng)觸發(fā)這兩個

條件均為真為有效圖像數(shù)據(jù)篩選依據(jù)，摒棄了無效數(shù)據(jù)，減少了誤觸發(fā)事件，提高了后期數(shù)

據(jù)分析效率。

[0027] (4)本發(fā)明在雷電流、雷電電場、雷電磁場測量系統(tǒng)傳感器均配置差異化增益通道，在數(shù)據(jù)采集模塊中均采用超長觸發(fā)技術，保證了自然雷電全過程數(shù)據(jù)保存的完整性。

[0028] (5)本發(fā)明為搭建風機葉片雷擊多物理量同步觀測系統(tǒng)提供了一種可行的技術路線，分析相關多物理量數(shù)據(jù)可以獲取風機遭受雷擊的位置，時間，電流強度等信息，為風機

檢修運維決策提供有效參考。

附圖說明[0029] 上述僅是本發(fā)明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術手段，以下結合附圖與具體實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細說明。

[0030] 圖1是本發(fā)明的風機葉片多物理量同步觀測方法的工作邏輯圖；[0031] 圖2是本發(fā)明的風機葉片多物理量同步觀測方法的多物理量數(shù)據(jù)同步的分析工作邏輯圖；

[0032] 圖3是本發(fā)明的風機葉片多物理量同步觀測系統(tǒng)的框圖。具體實施方式[0033] 下面將參照附圖更詳細地描述本發(fā)明的示例性實施例。雖然附圖中顯示了本發(fā)明的示例性實施例，然而應當理解，可以以各種形式實現(xiàn)本發(fā)明而不應被這里闡述的實施例

所限制。相反，提供這些實施例是為了能夠更透徹地理解本發(fā)明，并且能夠?qū)⒈景l(fā)明的范圍

完整的傳達給本領域技術人員。

[0034] 本發(fā)明提供一種風機葉片多物理量同步觀測方法的實施例，如圖1至圖3所示，包括如下步驟：

[0035] 1)通過雷電流采集系統(tǒng)采集雷電通道輻射產(chǎn)生的電壓判斷是否有雷擊產(chǎn)生，若是，觸發(fā)電場變化采集系統(tǒng)，進入步驟2)，若否，則不觸發(fā)電場變化采集系統(tǒng)和圖像采集系

統(tǒng)；

[0036] 2)電場變化采集系統(tǒng)觸發(fā)后輸出TTL電平并記錄觸發(fā)時間信息和電場變化信息，同時觸發(fā)圖像采集系統(tǒng)，采集圖像數(shù)據(jù)并傳輸至上位機，上位機對圖像數(shù)據(jù)分析判斷是否

為有效數(shù)據(jù)；

[0037] 有效數(shù)據(jù)的判斷方法為：逐幀計算圖像灰度的最大值，當存在連續(xù)兩幅圖像之間的最大灰度差值超過設置的閾值時，認為此次雷電是處于相機視野內(nèi)的有效數(shù)據(jù)，上位機

對圖像數(shù)據(jù)進行保存，否則不保存圖像數(shù)據(jù)；

[0038] 上位機完成一次觸發(fā)得到的圖像數(shù)據(jù)后，圖像采集系統(tǒng)進入待觸發(fā)狀態(tài)；[0039] 3)觸發(fā)電場變化采集系統(tǒng)的同時，觸發(fā)雷電磁場變化測量系統(tǒng)，采集并記錄雷擊產(chǎn)生的磁場變化和時間，并傳輸給上位機；

[0040] 4)通過推算電場、電流、磁場的各采樣點GPS時間信息，對風機雷擊電場、磁場和電流物理量數(shù)據(jù)之間進行同步。

[0041] 本發(fā)明的觀測方法在具體應用時，如圖1所示，未發(fā)生雷擊事件時，電場變化采集系統(tǒng)與圖像采集系統(tǒng)均處于待觸發(fā)狀態(tài)。當發(fā)生雷擊事件時，電場測量系統(tǒng)被觸發(fā)，電場測

量系統(tǒng)采集模塊輸出TTL電平。圖像采集系統(tǒng)觸發(fā)電路被TTL電平觸發(fā)，拍攝圖像數(shù)據(jù)。圖像

數(shù)據(jù)被送入工控機，工控機安裝的上位機逐幀計算圖像灰度的最大值，當存在連續(xù)兩幅圖

像之間的最大灰度差值超過設置的閾值時，認為此次雷電是處于相機視野內(nèi)的有效數(shù)據(jù)，

上位機對圖像數(shù)據(jù)進行保存，否則不保存圖像數(shù)據(jù)。上位機完成一次觸發(fā)得到的圖像數(shù)據(jù)

后，圖像采集系統(tǒng)進入待觸發(fā)狀態(tài)。

[0042] 本發(fā)明的有效圖像數(shù)據(jù)的保存條件是滿足圖像采集系統(tǒng)灰度差超過閾值以及電場采集系統(tǒng)觸發(fā)這兩個條件均為真。盡管所述電場變化采集系統(tǒng)可以探測空間各個方向的

雷擊事件，但是不在高速相機視野內(nèi)的雷擊事件不會導致圖像采集系統(tǒng)灰度差超過閾值，

所以不會引入誤觸發(fā)。同時，圖像采集系統(tǒng)可能由于飛機、鳥類等進入視野內(nèi)引起灰度差超

過閾值，但是由于沒有雷擊事件，電場系統(tǒng)不會觸發(fā)，所以圖像采集系統(tǒng)不會保存數(shù)據(jù)，從

而相比于僅依據(jù)圖像灰度進行觸發(fā)判斷的方案，有效減少了誤觸發(fā)，提高了數(shù)據(jù)保存的有

效性。

[0043] 進一步地，雷電流采集、雷電場變化、雷電磁場變化的采集均采用50ns偏差的高精度GPS授時裝置記錄觸發(fā)時間信息。

[0044] 進一步地，對獲取的風機葉片雷擊電流、電場變化以及磁場變化數(shù)據(jù)進行插值運算，保證相鄰數(shù)據(jù)點的時間間隔相同，記為t0，則可以根據(jù)任一采樣點與觸發(fā)點之間間隔的

點數(shù)推算其GPS時間，通過推算的各采樣點GPS時間信息，以電場數(shù)據(jù)觸發(fā)時刻為基準，找到

電流、磁場數(shù)據(jù)中時間最接近的采樣點，實現(xiàn)同步。以電場數(shù)據(jù)觸發(fā)時刻為基準，對帶觸發(fā)

標志的圖像為電場觸發(fā)時刻對齊，實現(xiàn)同步。

[0045] 具體同步方法可以如圖2所示，用戶首先設置一等效采樣率參數(shù)，之后分別對電場數(shù)據(jù)，磁場數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)進行插值運算，保證采樣點間隔時間相同，記為t0。用戶可以根

據(jù)任一采樣點與觸發(fā)點之間間隔的點數(shù)推算其GPS時間。以電場觸發(fā)時刻與基準，查找磁場

和電流數(shù)據(jù)插值后所有采樣點中時刻最接近的采樣點實現(xiàn)同步。同時，由于電場觸發(fā)時刻

同步觸發(fā)了圖像采集系統(tǒng)，因此直接令帶觸發(fā)標記的圖像與電場觸發(fā)時刻對齊，實現(xiàn)同步。

在使用偏差50ns以內(nèi)的GPS授時裝置的情況下，風機雷擊電場，磁場和電流物理量數(shù)據(jù)之間

最大時間偏差為100+t0ns。圖像數(shù)據(jù)與雷擊電場數(shù)據(jù)進行同步時，最大時間偏差受圖像采

集設備拍攝速度影響，假設每幅圖片成像時間跨度為Tns，則最大時間偏差為T+50ns。

[0046] 進一步地，雷電流采集系統(tǒng)、電場變化采集系統(tǒng)、雷電磁場變化系統(tǒng)的傳感器內(nèi)均設有差異化增益通道。雷電流采集系統(tǒng)，雷電磁場變化采集系統(tǒng)，雷電電場變化采集系統(tǒng)均

包含GPS授時模塊，可記錄觸發(fā)時刻時間信息。

[0047] 進一步地，雷電流采集系統(tǒng)包括不同量程的電流傳感器。[0048] 本發(fā)明的風機葉片雷擊多物理量同步觀測系統(tǒng)包括雷電圖像采集系統(tǒng)，雷電流采集系統(tǒng)，雷電電場變化采集系統(tǒng)及雷電磁場變化采集系統(tǒng)，具體為：(1)雷電電場采集系統(tǒng)

采用50ns偏差的高精度GPS授時裝置記錄觸發(fā)時間信息；(2)雷電磁場采集系統(tǒng)采用50ns偏

差的高精度GPS授時裝置記錄觸發(fā)時間信息；(3)雷電電場采集系統(tǒng)觸發(fā)時同步輸出TTL電

平信號，雷電電場采集系統(tǒng)觸發(fā)時同步輸出的TTL電平信號接入高速相機的外部觸發(fā)接口，

同步觸發(fā)雷電圖像采集系統(tǒng)，圖像采集系統(tǒng)對與觸發(fā)時候?qū)膱D像進行標記；(4)雷電圖

像采集系統(tǒng)被觸發(fā)后，圖像數(shù)據(jù)被送至工控機上位機，工控機上位機逐幀計算圖像灰度的

最大值，當存在連續(xù)兩幅圖像之間的最大灰度差值超過設置的閾值時，認為此次雷電是處

于相機視野內(nèi)的有效數(shù)據(jù)，上位機對圖像數(shù)據(jù)進行保存，否則不保存圖像數(shù)據(jù)；(5)雷電流

采集系統(tǒng)采用50ns偏差的高精度GPS授時裝置記錄觸發(fā)時間信息；(6)對獲取的風機葉片雷

擊電流，電場以及磁場數(shù)據(jù)進行插值，保證相鄰數(shù)據(jù)點的時間間隔相同，記為t0，則可以根

據(jù)任一采樣點與觸發(fā)點之間間隔的點數(shù)推算其GPS時間；(7)基于上述方法，通過推算的各

采樣點GPS時間信息，可以對風機雷擊電場，磁場和電流物理量數(shù)據(jù)之間進行同步，最大時

間偏差為100+t0ns。圖像數(shù)據(jù)與雷擊電場數(shù)據(jù)進行同步時，最大時間偏差受圖像采集設備

拍攝速度影響，假設每幅圖片成像時間跨度為Tns，則最大時間偏差為T+50ns。(8)研究表

明，一次雷電過程持續(xù)時間長達數(shù)百毫秒，其中可能包含多次回擊過程，同時雷擊強度動態(tài)

范圍差異很大。相比現(xiàn)有發(fā)明相關產(chǎn)品，本發(fā)明的雷電流、雷電電場與雷電磁場測量傳感器

中均配置差異化增益通道，以響應不同強度的雷擊事件；在數(shù)據(jù)采集模塊中均采用超長觸

發(fā)技術，預觸發(fā)長度可達500ms以上，提升雷擊全過程監(jiān)測數(shù)據(jù)的質(zhì)量。

[0049] 具體應用使，如圖3所示，當發(fā)生雷擊事件時，雷電通道輻射的垂直電場對電場采集系統(tǒng)的平板電容4進行極化得到感應電壓。經(jīng)積分電路5處理后觸發(fā)采集模塊6，采集模塊

6觸發(fā)時刻，GPS模塊7將時間信息發(fā)送至采集模塊6，采集模塊6標記該采樣點時間。采集模

塊6觸發(fā)時同步輸出TTL電平信號。存儲模塊8將電場數(shù)據(jù)保存，同時經(jīng)過通訊模塊將數(shù)據(jù)發(fā)

送至遠程數(shù)據(jù)中心3。當發(fā)生雷擊事件時，雷電通道輻射的水平磁場對磁場采集系統(tǒng)的磁天

線9進行極化得到感應電壓。感應電壓觸發(fā)采集模塊11，采集模塊11觸發(fā)時刻，GPS模塊12將

時間信息發(fā)送至采集模塊11，采集模塊11標記該采樣點時間。存儲模塊12將磁場數(shù)據(jù)保存，

同時經(jīng)過通訊模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送至遠程數(shù)據(jù)中心3。當發(fā)生雷擊事件時，雷電流流過電流傳感

器14。經(jīng)積分電路15處理后得到測量電壓信號。測量電壓信號觸發(fā)采集模塊17，采集模塊17

觸發(fā)時刻，GPS模塊16將時間信息發(fā)送至采集模塊17，采集模塊17標記該采樣點時間。存儲

模塊18將電場數(shù)據(jù)保存，同時經(jīng)過通訊模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送至遠程數(shù)據(jù)中心3。當圖像采集系統(tǒng)

觸發(fā)電路1收到采集模塊6輸出的同步TTL電平時，觸發(fā)電路1觸發(fā)高速相機2。高速相機2將

圖像數(shù)據(jù)傳輸至工控機3。工控機3安裝上位機軟件，對圖像數(shù)據(jù)進行分析，確認是否為有效

數(shù)據(jù)。工控機3同時用作遠程數(shù)據(jù)中心3，接收并匯總電場、磁場與電流測量數(shù)據(jù)。

[0050] 雷電電場變化采集系統(tǒng)與雷電圖像采集系統(tǒng)安裝于同一位置，因此雷電電場采集系統(tǒng)觸發(fā)時同步輸出的TTL電平信號可以很方便地接入高速相機的外部觸發(fā)接口，實現(xiàn)同

步觸發(fā)。

[0051] 雷電流采集系統(tǒng)包含電流傳感器，積分電路模塊，采集模塊，GPS授時模塊，存儲模塊，通訊模塊。

[0052] 磁場變化采集系統(tǒng)包含低頻環(huán)形正交磁天線，采集模塊，GPS授時模塊，存儲模塊，通訊模塊。

[0053] 電場變化采集系統(tǒng)包含平板天線，快積分電路，慢積分電路，采集模塊，GPS授時模塊，存儲模塊，通訊模塊。

[0054] 圖像采集系統(tǒng)包含觸發(fā)模塊，高速相機，工控機。[0055] 雷電流采集系統(tǒng)具備不同量程的電流傳感器，滿足自然雷電流幅值變化較大情況下的測量需求。雷電流采集系統(tǒng)包含GPS授時裝置，用于記錄觸發(fā)時刻GPS時間。雷電流采集

系統(tǒng)包含通訊模塊，用于將電流數(shù)據(jù)傳輸至遠程數(shù)據(jù)中心。

[0056] 磁場變化采集系統(tǒng)具備GPS授時裝置，用于記錄觸發(fā)時刻GPS時間。磁場變化采集系統(tǒng)包含通訊模塊，用于將磁場數(shù)據(jù)傳輸至遠程數(shù)據(jù)中心。

[0057] 電場變化采集系統(tǒng)具備GPS授時裝置，用于記錄觸發(fā)時刻GPS時間。電場變化采集系統(tǒng)包含采集模塊，用于將模擬電場數(shù)據(jù)數(shù)字化。采集模塊觸發(fā)時，會輸出同步TTL電平信

號，可用于同步觸發(fā)圖像采集系統(tǒng)觸發(fā)模塊。電場變化采集系統(tǒng)包含通訊模塊，用于將電場

數(shù)據(jù)傳輸至遠程數(shù)據(jù)中心。

[0058] 圖像采集系統(tǒng)包含觸發(fā)模塊，與電場變化采集系統(tǒng)采集模塊TTL電平輸出端口連接，用于同步觸發(fā)高速相機。圖像采集系統(tǒng)包含工控機，接收高速相機觸發(fā)后拍攝的圖像數(shù)

據(jù)。工控機安裝定制開發(fā)的上位機軟件，上位機軟件逐幀計算圖像灰度的最大值，當存在連

續(xù)兩幅圖像之間的最大灰度差值超過設置的閾值時，認為此次雷電是處于相機視野內(nèi)的有

效數(shù)據(jù)，上位機對圖像數(shù)據(jù)進行保存，否則不保存圖像數(shù)據(jù)?；谏鲜龉ぷ鳈C制，所述圖像

采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)的保存條件是滿足圖像采集系統(tǒng)灰度差超過閾值以及電場采集系統(tǒng)觸發(fā)這

兩個條件均為真。盡管所述電場變化采集系統(tǒng)可以探測空間各個方向的雷擊事件，但是不

在高速相機視野內(nèi)的雷擊事件不會導致圖像采集系統(tǒng)灰度差超過閾值，所以不會引入誤觸

發(fā)。同時，圖像采集系統(tǒng)可能由于飛機、鳥類等進入視野內(nèi)引起灰度差超過閾值，但是由于

沒有雷擊事件，電場系統(tǒng)不會觸發(fā)，所以圖像采集系統(tǒng)不會保存數(shù)據(jù)，從而相比于僅依據(jù)圖

像灰度進行觸發(fā)判斷的方案，有效減少了誤觸發(fā)，提高了數(shù)據(jù)保存的有效性。

[0059] 圖像采集系統(tǒng)工控機還用作遠程數(shù)據(jù)中心，與雷電流采集系統(tǒng)，雷電磁場變化采集系統(tǒng)，雷電電場變化采集系統(tǒng)的通訊模塊遠程連接，接收并匯總測量數(shù)據(jù)。

[0060] 以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，本領域技術人員利用上述揭示的技術內(nèi)容做出些許簡單修改、等同變化或修飾，均落在本發(fā)

明的保護范圍內(nèi)。