[发明专利]一种针对高速团雾的能见度测量装置及其方法

说明书

本发明涉及道路交通领域，具体涉及一种针对高速团雾的能见度测量装置及其方法。能见度测量设备被广泛应用于高速公路的环境监测中，但是由于现有能见度测量设备价格昂贵，安装复杂，维护困难等原因，制约了能见度测量设备在高速公路上的点位安装数量，从而降低了能见度预警的有效性。本发明包括特定参考物、采集装置、控制基站、提示预警模块，从不同原理的能见度测量设备介绍入手，阐述现有能见度设备的优缺点及局限性，并以此为基础介绍一种针对高速团雾的能见度测量装置及其方法，从原理上阐述了该种能见度设备的平台搭建及运行流程。

技术领域

本发明涉及道路交通领域，具体涉及一种针对高速团雾的能见度测量装置及其方法。

背景技术

团雾指的是受局部地区微气候环境影响，形成的小范围浓雾，其对交通安全的威胁非常之大，尤其在高速公路上，极易影响驾驶人视线。据统计，雾天发生交通事故的概率比平常高出几倍，高速公路团雾具备突发性强、局地性明显、尺度较小、浓度较大的特征。团雾的范围一般比较小，团雾外视线良好，团雾内能见度很低，只有几十米，甚至十几米，属于特强浓雾；团雾分布不均匀，有些区域很浓；团雾覆盖面积大小也不一致，长度从1公里到5公里不等。由于团雾突然出现、难以预报，驾驶人猝不及防、视线突然受阻，本能急踩刹车，容易导致车辆追尾及撞上高速公路两侧护栏等交通事故。

由于团雾在高速上的这些威胁，导致能见度预警及处置工作变得异常重要，而这些工作的前提就是对高速公路范围内能见度的测量及信息上报工作。而传统的能见度测量设备，不论是基于透射式的能见度测量装置还是基于前向散射式的能见度测量装置都存在仪器制造复杂，价格昂贵，安装难度大，维护不便等缺点，这些缺点严重的制约着能见度预警及处置工作在高速公路团雾治理方面的发挥。

能见度通常指是正常视力的人在白天无云的天空背景之下辨认出的一个视角约为0.5°到5°的黑色目标轮廓和形体的最大距离，在夜间则是定义为能看到和确定出一定的发光强度的发光点的最大距离。从上述定义之中我们可以知道能见度取决于人眼的生理特征、目标物和背景物的光学特征，以及视线内大气气柱的光学特征。部分气象台站确定能见度的通常办法是选择若干距离和方位互不相同的目标物，并由若干个固定人员来观测这些目标物。然而能见度的这种定义定性定量性不够好，测量性不强，所以通常人们使用气象光学视程(Meteorological optical range MOR)来描述能见度。这里我们给出MOR的具体定义：2700K色温的白炽灯射出的准直光束，当其光通量衰减至初始值的0.05倍是所通过的传输距离。根据气象光学视程的定义，也就是说当其他因素已经确定时，对大气透过率或者衰减系数的测量就可以间接推导出能见度的数值，这也是使用仪器测量能见度的理论基础。

目前常用的仪器测量能见度是指利用上诉原理，利用不同硬件平台，主要是透射式及散射式对大气消光系数进行测定，从而完成对能见度的测量，测量简化后公式如下：

τ＝exp^-μl (1)

其中τ的值是接受到的光强I与发射光强I₀之比。l为基线的长度，再根据能见度计算公式既可以计算出能见度。

当τ被定义成0.05时，由式(1)可以得到：

0.05＝exp[-μL] (3)

In0.05＝-μL (4)

上式即为能见度求解的著名公式，也是散射式能见度仪测量的基本公式koschmieder定律。

根据公式(5)而研制的常用能见度测量设备包括透射式能见度测量仪及前向散射式能见度测量仪，两种设备分别具备如下特点：