[發明專利]霧區能見度檢測方法及其設備

無效

• 申請號: 200910023570.1
• 申請日: 2009-08-11
• 公開（公告）號: CN101995394A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發明（設計）人: 阮馳;劉志麟
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所;昆山敏通光纖傳感技術研發中心有限公司
• 主分類號: G01N21/49
• 分類號: G01N21/49
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 徐平

技術領域

本發明涉及一種環境信息監測方法及其設備，具體涉及一種用于霧區能見度檢測的方法及其設備。

背景技術

霧是由于大氣中的水分達到飽和狀態，凝結成小晶滴，漂浮于地面附近的一種天氣現象。霧天的影響可以用能見度與視距關系來表示。能見度是指即目標物的能見距離，是指觀測目標物時，能從背景上分辨出目標物輪廓的最大距離，它是物體與背景的對比度函數。當空氣中充滿了微小水顆粒時，會對光進行散射，從而嚴重影響視距清晰度，造成能見度降低。

能見度的降低對人類交通活動影響非常大。由于霧將使環境能見度大范圍降低，這對如輪渡、民航、高速公路等交通運輸和電力供應、市民的日常生活都會產生許多不利的影響，產生重大的安全隱患。

霧天對交通安全影響尤為嚴重，處于霧區的司機很難看清前車，存在視覺盲區；看不清周邊路況，沒有車輛或建筑作參照物，導致司機感覺不到車速；司機眼睛對顏色分辨能力下降，無法看清信號燈及提示牌；無法掌控距離，使司機在路口提前或過晚轉彎等。上述情況直接導致了交通事故的產生，在高速公路的交通事故中，由于濃霧等惡劣天氣影響造成的交通事故約占總數的1/4以上，給國家和人民生命財產造成了重大損失。

目前，我國高速公路發展迅速，但我國的霧區檢測系統研究才剛剛起步，雖然已經開展了霧檢測、預報、霧區交通安全與監控系統、霧天道路交通管理等方面的研究，并建立了比較好的氣候監控設備站，但尚未形成低成本實時對高速公路霧區進行檢測系統以及理論和方法，因此，我國高速公路與高等級公路霧天通行管理還是采用人工霧情檢測、人工疏導等全人工或半人工化的管理技術與措施，規范性、客觀性相對較差。

直接封閉等人工管理方法雖然防止了交通事故的發生，卻以犧牲高速公路的通行能力為代價，同時給高速公路業主造成了巨大的經濟損失，不利于構建和諧交通環境。

測量大氣能見度的方法分為人工目測和監測儀測量，能見度監測儀測量方式主要有透射型、散射型和激光雷達測量儀。但該類方式存在以下問題：

大氣透射儀是通過光束透過兩固定點之間的大氣柱直接測量氣柱透射率，以此來推算能見度的值，這種方法要求光束通過足夠長的大氣柱，測量的可靠性受光源及其他硬件系統工作穩定性的影響，一般只適用于中等以下能見度的觀測，而在雨、霧等低能見度天氣，會因水汽吸收等復雜條件造成較大誤差。

激光雷達測量儀系統復雜，價格昂貴。

散射型是目前常用的測量霧能見度的方式。常用的能見度儀產品大都進口，如芬蘭VAISALAD公司型號為FD12的能見度儀，它由光發射器、光接收器和控制器組成，能見度探測范圍是10-50000米。近年國內也有相關產品銷售，但外形和實現方法與國外產品大體一致。這類產品存在以下不足：儀器分為發射與接收兩部分，體積上較大、安裝不便；儀器價格昂貴，限制了推廣使用；維護成本高。

就我國目前情況而言，上述能見度監測儀需依靠進口，這種儀器成本昂貴、維護費用高、操作復雜，限制了應用范圍，一般一個大區域內只裝1-2套儀器，給我國高速公路的實際使用帶來諸多的問題。例如一段公路范圍內只有一個檢測點，一般安置在收費口，但由于霧的形成與變化的無規則性，使得安裝點的霧探測器如同虛設，可能會出現探測點有霧而幾公里外卻無霧；或者出現探測點沒有霧，而幾公里外卻大霧彌漫的狀況。這將帶來車輛的通行率與安全性的矛盾，也是多年來困擾高速公路管理與安全的一大難題。

發明內容

本發明提供一種霧區能見度檢測方法及其設備，主要解決了現有霧區能見度檢測方法及其設備檢測精度低、成本高、操作復雜的問題。

本發明的技術解決方案如下：

該霧區能見度檢測方法包括以下步驟：

(1)發射探測光

探測光源發射出的探測光為激光，可以對發射出的探測光進行發散或擴束處理；探測光源可以由太陽能電池板供電；探測光源可以選擇LED或半導體激光器；激光器的重復頻率為0.5Hz-10Hz，工作波長為530nm、630nm、650nm、808nm或850nm；所述激光器的輸出功率至少為10mW。

(2)探測霧能見度

探測光進入霧區后經懸浮的微小液滴散射，光路改變，形成散射光；

(3)接收散射光

散射光被分布在探測光前向四周的光電探測裝置接收，得到光信號量值；光電探測裝置至少設置3個，且光電探測裝置設置于不同線上；

(4)得出霧能見度

光信號量值經傳輸系統傳輸至處理系統，處理后得到消光系數，根據柯西密德原理計算得出霧能見度。