目前，设施农业凭借其高效、可控等生产优势，逐渐发展成为现代农业的重要组成部分，为区域农业经济增长注入了强劲动力[1]。然而，设施农业生产对气象条件极为敏感，适宜气象条件有利于实现设施农业优质高产，而恶劣天气条件会对设施农业生产产生不利影响，雷电灾害即为其中之一。朱加红[2]分析指出，防雷观念、防雷基础设施建设以及防雷管理和预警信息发布情况是影响设施农业生产中雷电事故频发的重要因素。
兴安盟地处内蒙古自治区东北部、多种气候交替区域，冷暖空气频繁交锋，对流活动旺盛，雷电活动较为频繁。近年来，随着该地区设施农业规模的不断扩大，雷电对设施农业的影响愈发显著，轻则损坏设施设备，影响作物正常生长，重则引发火灾、爆炸等事故，对设施农业安全生产与民众生命财产安全造成一定程度的影响。为减少雷电对设施农业的危害，该地区积极采取雷电防护技术措施，且取得一定成效。随着设施农业智能化、自动化程度的提升，现有雷电防护技术手段的局限性日渐凸显，亟须结合物联网、大数据等现代技术构建一套科学、完整的设施农业雷电防护体系[3]。基于此，本文聚焦研究区雷电特征及对设施农业的影响，探讨该地区设施农业雷电防护工作中有待提升的环节及雷电防护体系构建，对保障设施农业安全生产、助推区域农业经济可持续发展等具有重要的现实意义。
1 研究区雷电活动特征分析
兴安盟气象局2015—2024年逐月雷暴日数资料显示，研究区雷电活动月变化特征显著。雷电活动从4月开始明显增多，夏季6月出现峰值，而后逐月减少；9—10月存在明显下降趋势。夏季6—8月为雷电高发期，6月雷电活动最为频繁，研究时段内总雷暴日数达261 d，占研究时段总雷暴日数的22.7%；7月次之，总雷暴日数达252 d，占总雷暴日数的21.9%。11—12月及1—3月雷电活动较少。各季节雷电活动也存在明显差异。春季（3—5月）累计出现雷暴日189 d（16.4%），夏季（6—8月）累计出现雷暴日730 d（63.4%），秋季（9—11月）累计出现雷暴日226 d（19.6%），冬季（12月至翌年2月）雷电活动最少，累计出现雷暴日7 d（0.6%）。由此可见，研究区雷电活动主要集中在夏季，这与夏季气温高，水汽蒸发旺盛、空气对流强烈等紧密相关[4-5]。
2 雷电对设施农业的危害
雷电活动特征分析表明，各季节的雷电活动差异明显，其对设施农业影响也有所不同。春季4月研究区雷电活动开始增多，此时设施农业正处于春耕、备耕及农作物初种阶段。新建或维护大棚等农业设施若遭遇雷击，不仅会破坏前期的建设，还极易延误农时，影响农作物的适时种植与生长周期。研究区雷电活动主要集中在夏季（6—8月），这一时期，设施农业生产活动处于高峰期。夏季高温使棚内湿度较大，金属框架导电性增强[6]。一旦遭受雷击，强大的雷电流极易沿着金属框架传导，不仅会严重损坏大棚结构，导致塑料薄膜破损、支架变形或断裂，还可能直接灼伤农作物，影响其光合作用与正常生长发育进程[7]。秋季雷电活动逐渐减少，但设施农业农作物大多进入收获期，雷电可能损坏用于采摘、运输、储存等环节的电气设备，从而影响作物的正常收获与保存，造成经济损失。冬季研究区的雷电活动最少，但对于开展反季节种植及养殖的设施农业，少量雷电也可能损坏相关设备，影响冬季农产品的供应与生产计划。
3 设施农业雷电防护有待提升的环节
针对夏季频发，秋冬逐渐减少的雷电活动分布季节性特征及危害，研究区的雷电防护工作实践在以下几个环节仍有待进一步提升。
3.1 防护意识方面
当前，研究区部分农户对雷电的防护意识有待增强。夏季雷电频发，农户投入的精力相对较多。然而冬季的雷电活动较少，部分农户认为该时期雷电灾害发生概率较低，在设施农业建设与运营当中，其投入的资金与精力较少。从而导致设施农业因遭受雷击而严重受损，影响农产品供应[8]。
3.2 防护措施方面
目前，研究区设施农业多采用安装避雷针、避雷带、简易接地等雷电防护措施，其局限性明显。避雷针与避雷带的保护范围有限，难以全面覆盖大规模、布局复杂的设施农业园区，存在一定的防护盲区；接地装置受土壤湿度、酸碱度、地质结构等因素影响，接地电阻易发生变化，如研究区春季土壤处于返潮期，其电阻率分布不均且不稳定，现有接地系统多为固定设计，未结合土壤特性进行动态优化，致使雷电流无法顺畅导入大地，降低了防护效果。以上防护措施重视直击雷防护，对雷电电磁脉冲防护能力弱，而现代设施农业生产中使用了较多的电子设备，其对电磁脉冲极为敏感，易受干扰而损坏[9]。尤其是在雷电频发的夏季，这些防雷装置的保护效果难以满足园区整体安全防护需求。
3.3 防护体系
现有的雷电防护体系系统性规划不足，各防护环节相互独立，未形成有机整体。如夏季是研究区雷电活动较为频繁的季节，雷电防护要求较高，而户外设施的感应雷防护与室内设备的浪涌保护相互独立，无法实现信息共享与协同工作。此外，随着设施农业智能化发展，对雷电防护的智能化要求也日益提升，但现有雷电防护体系缺乏实时监测、智能预警与自动响应能力，难以及时、有效应对雷电灾害。
4 设施农业雷电防护体系构建
4.1 增强防护意识
一方面，构建多维度宣传教育体系。通过短视频、广播、乡镇宣传栏等多种渠道，结合研究区雷击致农业设施损毁的典型案例，普及雷电对大棚钢架、智能设备的破坏性原理，破除“金属自然避雷”“概率低无需防护”等认知。尤其是秋季雷电活动减弱后，更应加强宣传活动，每月可组织1～2场防雷知识下乡活动，通过现场演示、互动问答等方式提升农户认知。另一方面，实施精准化技能培训。组织农户、农业企业开展分层培训：针对农户，重点培训简易防雷装置安装、预警信号识别等内容；针对企业技术人员，着重开展专业防雷设计、电子设备浪涌防护等内容培训，并组织考核认证。同时，构建“技术指导员—农户”结对帮扶机制，以有效解决设施农业雷电防护工作难题，减少设施农业雷电危害。
4.2 应用新型防护装置
一是运用智能接闪与引雷装置。大力引入或研发具备自适应调节功能的智能接闪器，通过内置传感器以实时监测雷电电场强度与方向，一旦监测到雷电临近时，可通过电机驱动装置自动调整接闪器的高度与角度，使其处于最佳接闪位置，增强对雷电的吸引能力，确保雷电优先击中接闪器。配套的智能引下线可采用新型复合材料，并将智能芯片内置于其中。智能芯片实时监测雷电流大小、频率等参数，根据雷电流特性自动调整引下线电阻。在雷电流通过时，迅速降低电阻，使雷电流快速、安全地导入大地，减少对设施的电磁干扰和热效应损害。二是运用高性能屏蔽与浪涌保护设备。在设施农业建筑内部的电气设备间、控制室、智能温室控制中心等关键区域，采用新型高性能屏蔽材料进行屏蔽。这种屏蔽材料由金属纤维与高分子材料复合而成，具有高电导率、高磁导率和良好的柔韧性，可有效阻挡雷电电磁脉冲的侵入。此外，还应在电源线路与信号线路上安装多级高性能浪涌保护器。这些浪涌保护器采用先进的半导体材料与电路设计，响应时间可达纳秒级，通流容量大，可在极短时间内将浪涌电压限制在安全范围内，保护设备免受雷电过电压冲击。同时，这些防雷装置的使用应适配各季节雷电活动规律，以确保其长期稳定发挥防护效能。春季需重点针对土壤返潮、电阻率不稳定的特点，定期复测接地电阻，及时加固因冬季冻胀松动的接地引线；夏季雷电活动频繁，需增加检查频次；秋季做好复盘检修和冬季铺垫，冬季聚焦防冻保护和设施保养。
4.3 强化系统自动化联动
雷电预警发出后，系统自动化联动可快速协调各防护环节与设施农业内部设备，实现协同防护，以最大限度减少雷电灾害造成的损失。一是构建设备联动防护机制。建立设施农业内部各设备间的自动化联动防护机制。当智能监测预警系统发出雷电预警信号后，自动化控制系统迅速启动，春、夏季聚焦结构稳固和主动防御，对于温室大棚，自动关闭通风口、遮阳网、卷帘机等设备，防止强风、雨水伴随雷电进入棚内，损坏农作物和设备；对于畜禽舍，自动关闭门窗，启动应急照明，安抚畜禽情绪，减少应激反应。同时，切断非关键设备的电源，如灌溉设备、补光设备等，仅保留必要的监测设备和应急设备运行，降低设备受损风险。秋、冬季注意联动温控系统，启动保温措施，防止冷空气冻伤作物。二是强化远程监控与应急处理。借助5G、卫星通信等高速通信技术，实现对设施农业雷电防护体系的远程监控。管理人员通过手机、电脑等终端设备，实时查看防护设备的运行状态、雷电预警信息以及设施内部的温湿度、光照等环境参数[10-11]。在雷电频发时段适当提高查看频率，一旦发现防护设备故障或设施内部出现异常情况，可远程进行诊断和修复。三是制定完善的应急处理预案，当雷电灾害发生时，管理人员根据远程监控获取的信息，迅速启动应急预案，指挥现场人员进行应急处置，如组织人员疏散、抢救受伤畜禽、抢修受损设备等，保障人员和设施的安全。
5 结语
研究区设施农业发展对当地农业经济发展至关重要。但该区域雷电活动频繁，其中夏季是雷电活动最频繁的季节。尽管研究区积极开展设施农业雷电防护工作，但在防护意识、防护措施及防护体系等方面有待进一步提升。对此，本文基于大数据、物联网、人工智能等新兴技术，提出增强防护意识，构建涵盖新型防护装置、智能监测预警系统及自动化联动的设施农业雷电防护体系，以精准监测预警雷电灾害，为研究区设施农业安全生产筑牢雷电防护屏障，推动区域农业经济健康可持续发展。