一种基于农业物联网的田间终端设备防雷方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电子产品防雷技术领域，尤其是涉及一种基于农业物联网的田间终端 设备防雷方法。
【背景技术】
[0002] 雷电是自然界中大气的放电现象，其是伴有闪电和雷鸣的一种放电现象。在全球 范围内，每年发生在大气中的雷电达31亿次，平均每秒钟约为100次。据统计我国每年雷 击造成的直接经济损失近10亿元。目前，所采用的防雷技术主要集中在以下两个方面：一 方面是对直击雷的防护：直击雷防护的主要方法是使用避雷针，通过避雷针将雷电电流引 入大地释放以保护建筑物免受雷击损坏；另一方面是对感应雷击的防护：感应雷击是由于 雷雨云的静电感应或放电时的电磁感应作用，使金属物件（如管道、钢筋、电线等）感应出 与雷雨云电荷相反的电荷，并造成放电所引起的雷击现象。
[0003] 农业物联网一般应用是将大量的传感器节点构成监控网络，通过各种传感器采集 信息，以帮助农民及时发现问题，并且准确地确定发生问题的位置，这样农业将逐渐地从以 人力为中心、依赖于孤立机械的生产模式转向以信息和软件为中心的生产模式，从而大量 使用各种自动化、智能化、远程控制的生产设备。通常情况下，由于农业物联网中位于在田 间的物联网终端（以下简称田间物联终端）的布设位置较低，其遭受直击雷的概率较小，因 此，田间物联终端的防雷措施主要针对的是感应雷击。目前，防止感应雷击的方法主要是使 用避雷装置（如避雷器等）来封锁感应雷击的各个通道，所采用的避雷器主要有电源避雷 器、天线避雷器、信号线避雷器等。
[0004] 针对农业物联网中使用的田间物联终端，需使用避雷装置封锁感应雷击的通道主 要有以下4条：第一、天线、馈线引入避雷装置；第二、电源线路引入避雷装置；第三、信号线 路引入避雷装置；第四、接地线路引入避雷装置。由于农业物联网中田间物联终端的数量多 且分布分散，如果针对每一个田间物联终端都使用一套避雷装置，其成本是难以承受的。因 而，需设计一种方法步骤简单、设计合理、投入成本低且实现方便、使用效果好的基于农业 物联网的田间终端设备防雷方法，能简便且有效防止农业物联网中的田间物联终端遭受雷 击损坏。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于农业 物联网的田间终端设备防雷方法，其方法步骤简单、设计合理、投入成本低且实现方便、使 用效果好，能简便且有效防止农业物联网中的田间物联终端遭受雷击损坏。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于农业物联网的田间终 端设备防雷方法，其特征在于：需进行防雷保护的田间终端设备包括田间物联网终端和对 田间物联网终端所处区域上空发生的雷电进行监测的雷电监测装置，所述田间物联网终端 为布设在田间且以无线通信方式与上位监控终端进行通信的物联网终端，所述雷电监测装 置布设在田间且其与田间物联网终端布设于同一区域，所述雷电监测装置以无线通信方式 与上位监控终端进行通信；所述田间物联网终端和雷电监测装置均由配电房进行供电且二 者与配电房内的供电设备之间通过供电线路连接，所述供电线路中串接有通断控制开关， 所述通断控制开关由远程控制器控制且其与远程控制器相接；所述远程控制器以无线通信 方式与上位监控终端进行通信；所述田间终端设备的防雷方法，包括以下步骤：
[0007] 步骤一、初始参数设定：对上位监控终端获取天气预报信息的频率进行设定，同时 通过上位监控终端对田间终端设备的雷电保护状态进行设定，并对设定的雷电保护状态进 行同步存储；
[0008] 所述上位监控终端每次获取天气预报信息的时刻为天气预报获取时刻，相邻两个 天气预报获取时刻之间的时间间隔为一个防雷保护时段；
[0009] 所述田间终端设备的雷电保护状态为雷电保护中或未进行雷电保护，当所述田间 终端设备的雷电保护状态为雷电保护中时，所述通断控制开关处于断开状态；当所述田间 终端设备的雷电保护状态为未进行雷电保护时，所述通断控制开关处于接通状态；本步骤 中，设定的田间终端设备的雷电保护状态为未进行雷电保护；
[0010] 步骤二、防雷保护：所述上位监控终端按照步骤一中设定的天气预报信息的获取 频率，对各防雷保护时段内田间物联网终端所处区域的天气预报信息进行获取，并根据获 取的天气预报信息对田间终端设备进行防雷保护；各防雷保护时段内，所述田间终端设备 的防雷保护方法均相同；
[0011] 任一个防雷保护时段内，对田间终端设备进行防雷保护时，过程如下：
[0012] 步骤201、天气预报信息获取：所述上位监控终端调用天气预报获取模块且通过 互联网，获取当前防雷保护时段内田间物联网终端所处区域的天气预报信息；所获取的天 气预报信息为文字信息；
[0013] 步骤202、天气预报信息分析：所述上位监控终端调用文字识读模块，对步骤201 中获取的天气预报信息进行识读，并根据识读结果，判断所识读的天气预报信息中是否含 有字符"雷"：当判断得出所识读的天气预报信息中含有字符"雷"时，进入步骤203 ;否则， 进入步骤204 ;
[0014] 步骤203、有雷电防护处理，包括以下步骤：
[0015] 步骤2031、雷电保护状态判断：所述上位监控终端对此时田间终端设备的雷电 保护状态进行判断：当此时田间终端设备的雷电保护状态为未进行雷电保护时，进入步骤 2032 ;否则，当此时田间终端设备的雷电保护状态为雷电保护中时，所述上位监控终端同步 向远程控制器发送结束雷电保护控制信息，所述远程控制器接收到所述结束雷电保护控制 信息后，同步控制所述通断控制开关接通，同时通过上位监控终端将田间终端设备的雷电 保护状态调整为未进行雷电保护，之后进入步骤2032 ;
[0016] 步骤2032、雷电监测：当前防雷保护时段内，采用雷电监测装置对田间物联网终 端所处区域上空发生的雷电进行监测：当监测出当前防雷保护时段内田间物联网终端所处 区域上空未发生一次雷电时，完成当前防雷保护时段内田间终端设备的防雷保护过程，进 入步骤205 ;否则，进入步骤2033 ;
[0017] 步骤2033、雷电监测结果上传及同步分析：步骤2032中采用雷电监测装置对田间 物联网终端所处区域上空是否发生的雷电进行监测过程中，当监测出田间物联网终端所处 区域上空发生一次雷电时，雷电监测装置将监测到的雷电信息同步上传至上位监控终端； 所述上位监控终端接收到雷电信息后，根据接收的雷电信息，并结合雷电监测装置所处的 位置，分析得出此次雷电的发生位置与雷电监测装置之间的距离，记作LL ;之后，所述上位 监控终端调用差值比较模块，对LL和LY进行比较：当LL < LY时，所述上位监控终端同步 向远程控制器发送启动雷电保护控制信息，所述远程控制器接收到所述启动雷电保护控制 信息后，同步控制所述通断控制开关断开，完成当前防雷保护时段内田间终端设备的防雷 保护过程，同时通过上位监控终端将田间终端设备的雷电保护状态调整为雷电保护中，之 后进入步骤205 ;否则，进入步骤2034 ;
[0018] 其中，LY为预先设定的雷电预警距离且LY = IOOm~10000m ;
[0019] 步骤2034、后续雷电监测：当前防雷保护时段内，采用雷电监测装置对田间物联 网终端所处区域上空是否