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智慧路灯自动气象站集成了气象监测与城市照明功能,其防雷与抗干扰设计需兼顾设备安全与数据稳定性。以下从防雷体系构建与抗干扰策略两方面展开说明:
防雷体系构建
直击雷防护:采用避雷针作为核心防护元件,通常安装于灯杆顶端,高度需超出气象站设备1.5米以上。以10米高灯杆为例,避雷针有效保护半径可达17米,可覆盖风速传感器、温湿度传感器等设备。引下线需选用截面积不小于50平方毫米的铜线,沿灯杆内部敷设至接地装置,避免外露引发二次雷击。
接地系统优化:接地电阻需控制在4欧姆以下,采用环形地网设计,埋设深度不低于0.6米。垂直接地体选用长度2.5米的镀锌钢管,水平接地体采用40毫米×4毫米的热镀锌扁钢,焊接点需做防腐处理。对于土壤电阻率较高的区域,可增设辐射式延伸接地体,长度限制在10-30米。
电涌?;し旨恫渴穑旱缭慈肟诖Π沧暗谝患镀宸诺绻?GDT),承受80kA以上冲击电流;第二级采用压敏电阻(MOV),限制电压至275V;设备前端配置440V瞬态抑制二极管(TVS),确保残压低于设备耐压值。通信接口需加装共模电感,抑制共模干扰,RS485总线两端并联120Ω终端电阻,减少信号反射。
抗干扰策略实施
电磁屏蔽设计:传感器信号线采用双绞屏蔽电缆,屏蔽层在设备端单点接地,避免地环路干扰。灯杆内部划分高压区(AC输入)与低压区(DC控制),通过金属隔板实现物理隔离,间距不小于20厘米。
信号滤波处理:在电源??槭淙攵嗽錾鐻C滤波电路,抑制高频噪声。对于风速、风向等模拟信号,采用硬件低通滤波器,截止频率设置为传感器最大响应频率的1/5,避免高频干扰混入。
软件冗余机制:数据采集??槟谥每疵殴返缏?,当程序跑飞时自动复位。通信协议采用CRC校验与重传机制,确保数据完整性。例如,某型号气象站通过三次重传策略,将数据丢包率从5%降至0.2%。
实际应用案例
某沿海城市部署的智慧路灯气象站,在雷雨季节通过上述设计实现运行。其避雷针采用Φ16mm镀铜圆钢,接地网由12根垂直接地体与环形水平接地体组成,实测接地电阻3.2欧姆。电源防护采用三级SPD组合,成功抵御4kV浪涌冲击测试。信号传输选用屏蔽双绞线,配合共模电感,使RS485总线通信误码率低于10^-6。
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