Strona: System rejestracji wyładowań atmosferycznych / Katedra Elektrotechniki i Podstaw Informatyki

System rejestracji wyładowań atmosferycznych

Postępujący rozwój infrastruktury teleinformatycznej oraz technologii mobilnych wymaga wprowadzania zaawansowanych rozwiązań technicznych w zakresie ochrony odgromowej oraz przeciwprzepięciowej. Szczególnie istotnym aspektem jest niezawodność oraz wygodny dostęp użytkowników do ww. systemów. Niestety z uwagi na nieprzewidywalność oraz zmienność parametrów zjawisk piorunowych dostęp ten jest niejednokrotnie zakłócony lub całkowicie przerwany. Szczególnie narażona jest infrastruktura naziemna, w tym obiekty budowlane, sieci elektroenergetyczne, lotniska, farmy wiatrowe jak również rozległe obszary leśne. Wzrastająca z roku na rok aktywność burzowa związana z postępującymi zmianami klimzwierciadlo_dach.jpgatycznymi, pozwala przypuszczać, iż będzie następował ciągły wzrost ryzyka narażenia impulsami elektromagnetycznymi pochodzenia naturalnego, generowanymi przez wyładowania atmosferyczne. Dlatego też badanie bezpośrednich oraz pośrednich efektów oddziaływań wyładowań atmosferycznych stanowi istotny element w kontekście prewencji i ochrony przeciwko szkodliwym skutkom groźnych zjawisk atmosferycznych.

Stacja Rejestracji Wyładowań Atmosferycznych PRz funkcjonuje w KEiPI nieprzerwanie od 2013 r.. Przez ten czas stacja była sukcesywnie modernizowana przez dra inż. Grzegorza Karnasa, koordynatora laboratorium. System powstał na wzór stacji działającej w International Center for Lightning Research and Testing na Florydzie, z którym prowadzona jest wieloletnia współpraca. Pierwotną ideą systemu działającego w Rzeszowie była równoczesna i synchroniczna rejestracja wielu zjawisk fizycznych towarzyszących wyładowaniom atmosferycznym, w tym piorunowego impulsu elektromagnetycznego oraz procesu rozwoju kanału piorunowego z wykorzystaniem szybkiej kamery wideo. W skład systemu wchodzi zestaw anten pola elektrycznego wolnozmiennego (do 10 Hz) oraz szybkozmiennego (do 3 MHz), a także szybka kamera wideo oraz wysokiej klasy aparat fotograficzny. Kamera stacja_mobilna.jpgPhotron SA5 umożliwia rejestrację obrazu z rozdzielczością do 7000 fps w jakości HD oraz do 1 miliona fps w niższej rozdzielczości. W 2019 r. została dodana również funkcjonalność pomiaru piorunowego pola magnetycznego, a w 2023 r. wdrożono specjalny system optyczny do obserwacji dookólnej wyładowań atmosferycznych. W 2019 r. uruchomiono również Mobilną Stację Rejestracji Wyładowań Atmosferycznych o podobnej funkcjonalności do systemu pracującego stacjonarnie. Cały system jest zsynchronizowany zewnętrznym odbiornikiem GPS. Umożliwia to bieżącą weryfikację zebranych danych z innymi systemami lokalizacji wyładowań. Zapewniony jest również dostęp do bazy najbardziej rozbudowanego systemu lokalizacji wyładowań w Europie – LINET oraz systemu PERUN zarządzanego przez IMGiW-PIB. System działający w KEiPI jest jedynym w kraju oraz jednym z niewielu na świecie umożliwiającym równoczesną rejestrację piorunowego pola elektrycznego oraz obrazu. Należy zwrócić uwagę na znaczący stopień zautomatyzowania, obejmujący samoczynne włączenie w przypadku zbliżającej się burzy, oraz wyłączenie, gdy wykryty zostanie brak aktywności piorunowej. Dodatkowo generowany jest raport burzowy obejmujący najistotniejsze parametry wyładowań. Informacja jest przesyłana automatycznie drogą mailową do wybranych użytkowników.

Badania obejmują pomiar oraz analizę wolno i szybkozmiennych zaburzeń pola elektrycznego. Szczegółowa analiza obejmuje określanie parametrów w dziedzinie czasu oraz częstotliwości, głównie z wykorzystaniem krótkoczasowej transformaty Fouriera (STFT). Na bazie przebiegów pola elektrycznego wyznaczane są widma spektralnej gęstości mocy. Umożliwia to bardziej jednoznaczną identyfikację poszczególnych składowych wyładowania niż w przypadku bezpośredniej analizy przebiegów czasowych. zwierciadlo_wyniki.jpgNagrania wideo umożliwiają skorelowanie cech wyładowania z fazą rozwoju kanału piorunowego. Dzięki współpracy z IMGiW-PIB stacja posiada również dostęp do danych radarowych. Zaawansowana analiza z wykorzystaniem pakietu Matlaba pozwala na jednoczesną wizualizację danych piorunowych oraz odbiciowości radarowej z radaru Dopplera w przestrzeni trójwymiarowej. Wykorzystanie dedykowanego systemu zwierciadeł dookólnych wraz z opracowanym układem kalibracji stworzonym w ramach realizacji grantu NCN, pozwala na fotogrametrię kanału piorunowego w zakresie 360 stopni wokół stacji.

fig_2b_pure.jpgfig_20_pure.jpg

Nasze serwisy używają informacji zapisanych w plikach cookies. Korzystając z serwisu wyrażasz zgodę na używanie plików cookies zgodnie z aktualnymi ustawieniami przeglądarki, które możesz zmienić w dowolnej chwili. Więcej informacji odnośnie plików cookies.

Akceptuję