[发明专利]雾区能见度检测方法及其设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种环境信息监测方法及其设备，具体涉及一种用于雾区能见度检测的方法及其设备。

背景技术

雾是由于大气中的水分达到饱和状态，凝结成小晶滴，漂浮于地面附近的一种天气现象。雾天的影响可以用能见度与视距关系来表示。能见度是指即目标物的能见距离，是指观测目标物时，能从背景上分辨出目标物轮廓的最大距离，它是物体与背景的对比度函数。当空气中充满了微小水颗粒时，会对光进行散射，从而严重影响视距清晰度，造成能见度降低。

能见度的降低对人类交通活动影响非常大。由于雾将使环境能见度大范围降低，这对如轮渡、民航、高速公路等交通运输和电力供应、市民的日常生活都会产生许多不利的影响，产生重大的安全隐患。

雾天对交通安全影响尤为严重，处于雾区的司机很难看清前车，存在视觉盲区；看不清周边路况，没有车辆或建筑作参照物，导致司机感觉不到车速；司机眼睛对颜色分辨能力下降，无法看清信号灯及提示牌；无法掌控距离，使司机在路口提前或过晚转弯等。上述情况直接导致了交通事故的产生，在高速公路的交通事故中，由于浓雾等恶劣天气影响造成的交通事故约占总数的1/4以上，给国家和人民生命财产造成了重大损失。

目前，我国高速公路发展迅速，但我国的雾区检测系统研究才刚刚起步，虽然已经开展了雾检测、预报、雾区交通安全与监控系统、雾天道路交通管理等方面的研究，并建立了比较好的气候监控设备站，但尚未形成低成本实时对高速公路雾区进行检测系统以及理论和方法，因此，我国高速公路与高等级公路雾天通行管理还是采用人工雾情检测、人工疏导等全人工或半人工化的管理技术与措施，规范性、客观性相对较差。

直接封闭等人工管理方法虽然防止了交通事故的发生，却以牺牲高速公路的通行能力为代价，同时给高速公路业主造成了巨大的经济损失，不利于构建和谐交通环境。

测量大气能见度的方法分为人工目测和监测仪测量，能见度监测仪测量方式主要有透射型、散射型和激光雷达测量仪。但该类方式存在以下问题：

大气透射仪是通过光束透过两固定点之间的大气柱直接测量气柱透射率，以此来推算能见度的值，这种方法要求光束通过足够长的大气柱，测量的可靠性受光源及其他硬件系统工作稳定性的影响，一般只适用于中等以下能见度的观测，而在雨、雾等低能见度天气，会因水汽吸收等复杂条件造成较大误差。

激光雷达测量仪系统复杂，价格昂贵。

散射型是目前常用的测量雾能见度的方式。常用的能见度仪产品大都进口，如芬兰VAISALAD公司型号为FD12的能见度仪，它由光发射器、光接收器和控制器组成，能见度探测范围是10-50000米。近年国内也有相关产品销售，但外形和实现方法与国外产品大体一致。这类产品存在以下不足：仪器分为发射与接收两部分，体积上较大、安装不便；仪器价格昂贵，限制了推广使用；维护成本高。

就我国目前情况而言，上述能见度监测仪需依靠进口，这种仪器成本昂贵、维护费用高、操作复杂，限制了应用范围，一般一个大区域内只装1-2套仪器，给我国高速公路的实际使用带来诸多的问题。例如一段公路范围内只有一个检测点，一般安置在收费口，但由于雾的形成与变化的无规则性，使得安装点的雾探测器如同虚设，可能会出现探测点有雾而几公里外却无雾；或者出现探测点没有雾，而几公里外却大雾弥漫的状况。这将带来车辆的通行率与安全性的矛盾，也是多年来困扰高速公路管理与安全的一大难题。

发明内容

本发明提供一种雾区能见度检测方法及其设备，主要解决了现有雾区能见度检测方法及其设备检测精度低、成本高、操作复杂的问题。

本发明的技术解决方案如下：

该雾区能见度检测方法包括以下步骤：

(1)发射探测光

探测光源发射出的探测光为激光，可以对发射出的探测光进行发散或扩束处理；探测光源可以由太阳能电池板供电；探测光源可以选择LED或半导体激光器；激光器的重复频率为0.5Hz-10Hz，工作波长为530nm、630nm、650nm、808nm或850nm；所述激光器的输出功率至少为10mW。

(2)探测雾能见度

探测光进入雾区后经悬浮的微小液滴散射，光路改变，形成散射光；

(3)接收散射光

散射光被分布在探测光前向四周的光电探测装置接收，得到光信号量值；光电探测装置至少设置3个，且光电探测装置设置于不同线上；

(4)得出雾能见度

光信号量值经传输系统传输至处理系统，处理后得到消光系数，根据柯西密德原理计算得出雾能见度。