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Unwettererkennungsdienst: ATSTORM®, selbstkompensierendes System für beispiellose Genauigkeit Aplicaciones Tecnológicas 28/10/2021

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Unwettererkennungsdienst: ATSTORM®, selbstkompensierendes System für beispiellose Genauigkeit Aplicaciones Tecnológicas 28/10/2021

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Das von den Experten von Aplicaciones Tecnológicas S.A. ferngesteuerte Unwettererkennungssystem ATSTORM® nutzt die duale Technologie der elektrostatischen Feldsensoren und der auf elektromagnetischen Feldern basierenden Sensoren. Die Abtastung eines jeden Umweltsensors kann durch jedes externe Element gestört werden. Die Redundanz der ATSTORM®-Erfassungseinheiten ermöglicht einen homogenen Alarm, der für den gesamten Zielbereich gilt, dank der ausgewogenen Autokompensation der erhaltenen Werte, die eine außergewöhnliche Genauigkeit garantiert.

Die Norm IEC 62793:2020 "Blitzschutz - Gewitterwarnsystem "1 befasst sich mit der Notwendigkeit, ein Gewittererkennungssystem zu installieren, um Schäden durch Blitzeinschläge zu verhindern (Verlust oder Beschädigung von Personen, wirtschaftliche Verluste durch Sachschäden und fehlende Kontinuität von Dienstleistungen sowie Umweltschäden). Die Norm deckt zwei Kategorien von Gewitterdetektoren ab: Sensoren auf Basis elektromagnetischer Felder und Sensoren auf Basis elektrostatischer Felder.

In beiden Fällen handelt es sich um Umweltsensoren, deren Interpretation durch jedes externe Element, ob in der Nähe oder nicht, gestört werden kann, das nicht mit dem zu messenden Parameter in Verbindung steht. Daher müssen die Hersteller geeignete Filter und Installationsmethoden einbauen, um diese Störungen zu minimieren und die Zuverlässigkeit und Genauigkeit der Messungen zu erhöhen. Elektromagnetische und elektrostatische Feldsensoren, die in Unwettererkennungssystemen eingesetzt werden, bilden hier keine Ausnahme. Die Installation redundanter Erfassungseinheiten ist notwendig, um das ordnungsgemäße Funktionieren der Sensoren zu gewährleisten, und kann auch zur Verbesserung der Warnkriterien in Bezug auf Genauigkeit und Präzision verwendet werden.

Elektromagnetische und elektrostatische Störungen bei der Unwettererkennung

Auf elektromagnetischen Feldern basierende Sensoren messen die von Blitzen erzeugte elektromagnetische Strahlung und können Blitzeinschläge zuverlässig erkennen und lokalisieren. Diese Sensoren sind in der Regel Teil großer Detektionsnetze mit Sensoren, die über große Gebiete und sogar über die ganze Welt verteilt sind2. Die Redundanz ihrer Einheiten ist notwendig, um Entladungen von Gewittern zu erkennen und sie von anderen elektromagnetischen Strahlungen in der Umgebung zu unterscheiden, unabhängig davon, ob diese natürlichen oder anthropogenen Ursprungs sind. Hochfrequenzsignale von nahe gelegenen Elementen (Funkverkehr, Elektromotoren, Stromleitungen, Schaltanlagen usw.) können die Messwerte verwirren und zu falschen Erkennungen führen. Redundante Sensoren ermöglichen es, all dieses elektromagnetische Rauschen herauszufiltern, das nicht durch elektrische Stürme verursacht wird.

Der Überschuss an Signalen im elektromagnetischen Spektrum erfordert elektromagnetische Felddetektoren, die diese Signale filtern, um die von Blitzen erzeugten Signale zu unterscheiden.

Darüber hinaus stellen die verschiedenen redundanten Einheiten der elektromagnetischen Feldsensoren den globalen Betrieb des Detektionsnetzes sicher, selbst wenn die Sensoren an einem bestimmten Ort zu diesem Zeitpunkt nicht betriebsbereit sind. Die Entfernung zwischen diesen Sensoren kann 200-400 km betragen, so dass sie nicht immer lokale Sensoren an einem bestimmten Ort haben, sondern über große Entfernungen (mehr als 200 km) verteilt sein können.

Im Gegensatz zu den Detektoren für elektromagnetische Felder sind die Sensoren für elektrostatische Felder lokal, d. h. sie befinden sich in dem zu schützenden Gebiet. Diese Sensoren basieren auf der Messung des umgebenden elektrostatischen Feldes, das beim Übergang von gutem Wetter zu stürmischen Verhältnissen eine punktuelle Veränderung von +100-150 V/m bis zu einigen kV/m erfährt3. Falsche Erkennungen oder Warnausfälle von Sensoren für elektrostatische Felder können auf andere elektrostatische Feldquellen als Gewitterwolken zurückzuführen sein, z. B. auf Staubwolken oder nahe gelegene Gegenstände, die sich statisch aufladen und das Feld verzerren oder abschirmen. Diese in der Nähe befindlichen Elemente, die statisch aufgeladen sein können, müssen bei der Installation von Sensoren für elektrostatische Felder berücksichtigt werden, um ihre Störung zu vermeiden. Bei Staubwolken werden sie nur dann eine Warnung ausgeben, wenn das von ihnen erzeugte Feld sehr hoch ist, eine Situation, in der es zu elektrischen Entladungen kommen kann, wie es in Wüsten oder sogar in Aschewolken von ausbrechenden Vulkanen der Fall ist. Aus diesem Grund ist es nicht richtig, sie als Fehlalarm zu betrachten. Die Quellen des elektrostatischen Rauschens sind kleiner als die des elektromagnetischen Rauschens, so dass die gemessenen Signale weniger gefiltert werden müssen als bei Detektoren, die auf elektromagnetischen Feldern basieren. Außerdem können Fehlalarme vermieden werden, wenn sich mehrere Detektionseinheiten in dem Gebiet befinden.

Elektrostatische Störquellen sind nicht so zahlreich wie die im elektromagnetischen Spektrum vorhandenen. Falsche Alarme werden durch die Redundanz der elektrostatischen Felddetektoren vermieden.

Redundante Detektionseinheiten verhindern nicht nur Fehlalarme durch Gewitter, sondern verbessern auch die Gesamtleistung des Systems und erhöhen seine Genauigkeit, wie dies beim lokalen Experten-Gewittererkennungssystem ATSTORM® der Fall ist.

ATSTORM® Gewitterdetektionssystem mit präventivem Schutz vor Strahlung und Genauigkeit

ATSTORM® System zur Erkennung von Gewitterblitzen

Das Blitzortungssystem ATSTORM® ist eine Kombination aus elektromagnetischen und elektrostatischen Feldsensoren zur Vorbeugung von Blitzschlagrisiken. Diese doppelte Detektionstechnologie und die Konnektivität mit dem Internet der Dinge (IoT) machen es zum umfassendsten Gewittererkennungssystem, das derzeit auf dem Markt erhältlich ist. Dies ist das Ergebnis einer mehr als 15-jährigen Erfahrung.

Die Warnmeldungen bei Gewitterbildung oder -annäherung in einem Umkreis von 20 km basieren ausschließlich auf der Messung des elektrostatischen Feldes der Umgebung, der einzigen wirksamen Präventivmaßnahme, da sie alle Phasen des Gewitters von der Entstehung bis zum guten Wetter gemäß der Definition der IEC 62793:2020 erfasst. Die Sensoren für das elektrostatische Feld sind die einzigen, die in der Lage sind, das tatsächliche Risiko eines Blitzschlags zu bestimmen, bevor es zu einer Entladung kommt. Es sei darauf hingewiesen, dass die elektrostatischen Feldsensoren von ATSTORM® vollelektronisch sind und keine beweglichen Teile haben, was einen klaren Vorteil gegenüber anderen herkömmlichen Sensoren darstellt.

Das ATSTORM®-Expertensystem umfasst auch einen elektromagnetischen Sensor, der den Überwachungsbereich auf einen Radius von bis zu 40 Kilometern ausdehnt, und es kann ein Vorwarnzustand für weit entfernte aktive Gewitter definiert werden, die sich dem zu schützenden Ziel nähern.

Die Sensoren der verschiedenen redundanten Einheiten sind permanent mit Aplicaciones Tecnológicas verbunden, wo ihre Signale verarbeitet und überwacht werden und die Kunden über mehrere Kanäle alarmiert werden. Die Fernsteuerung gewährleistet die Beseitigung von Fehlalarmen und eine hohe Genauigkeit. Alle erfassten und verarbeiteten Informationen werden zentral für Kunden mit mehreren Standorten bereitgestellt.

Die Installation mehrerer ATSTORM®-Sensoreinheiten in einem bestimmten Gebiet liefert einen homogenen Alarm, der für das gesamte Gebiet gilt und nicht nur für den Punkt, an dem die einzelnen Sensoren installiert sind, was eine noch nie dagewesene Genauigkeit garantiert.

Wie bei den Detektornetzen auf der Basis elektromagnetischer Felder und den Sensoren für elektrostatische Felder besteht die Installationsstrategie des ATSTORM®-Systems aus mehreren Detektionseinheiten, deren Anzahl und Standort je nach dem zu schützenden Ort unter Berücksichtigung seiner Abmessungen und der Risikokalkulation festgelegt wird. Diese redundanten Detektionseinheiten sorgen für einen gleichmäßigen Alarm im gesamten zu schützenden Bereich und garantieren dank der ausgewogenen Selbstkompensation der Messwerte eine außergewöhnliche Genauigkeit. Da es von Fachleuten bedient wird, ist das einwandfreie Funktionieren des ATSTORM®-Systems in jeder Situation gewährleistet und ermöglicht eine objektive Entscheidungsfindung im Falle eines Blitzeinschlags.

Den vollständigen Artikel können Sie hier herunterladen.

Für weitere Informationen oder zur Durchführung einer Studie über den zu schützenden Standort können Sie sich mit unserem Team in Verbindung setzen, indem Sie auf diesen Link klicken.

Referenzen

Internationale Elektrotechnische Kommission (IEC). IEC 62793:2020 Schutz gegen Blitzschlag - Gewitterwarnsysteme. Internationale Norm (2020).

Rakov, V. A. Electromagnetic Methods of Lightning Detection. Surv. Geophys. 34, 731-753 (2013).

Martinez-Lozano, M. Medición del campo eléctrico atmosférico en la ciudad de León. Establecimiento de límites para prevención ante la ocurrencia de descargas atmosféricas. (2014) doi:10.13140/2.1.3635.2323.