背景概述隨著交通運輸量的猛增和車輛行駛速度的提升，對交通運輸?shù)陌踩Ｕ咸岢隽烁叩囊蟆３顺佟⑿锞频冗`反交通規(guī)則的因素，各種自然災(zāi)害對交通安全的影響越來越受到重視。其中低能見度濃霧等氣象災(zāi)害以及由于氣象災(zāi)害誘發(fā)的伴生災(zāi)害對交通運輸業(yè)的影響，嚴重影響了高速公路中的交通運輸?，F(xiàn)如今，交通運輸量的猛增和車輛行駛速度的提升，對交通運輸?shù)陌踩Ｕ咸岢隽烁叩囊蟆Ｈ欢顺?、酗酒等違反交通規(guī)則的因素，各種自然災(zāi)害對交通安全的影響越來越受到重視。其中氣象災(zāi)害以及由于氣象災(zāi)害誘發(fā)的伴生災(zāi)害對交通運輸業(yè)的影響，如低能見度濃霧、強降水、暴雨、雷暴、大風(fēng)、積雪、結(jié)冰等，嚴重影響了高速公路中的交通運輸安全問題。2能見度儀參考規(guī)范《地面氣象觀測規(guī)范》《氣象儀器和觀測方法指南》《前向散射能見度儀功能規(guī)格需求書》等相關(guān)技術(shù)文件3能見度的定義能見度即目標物的能見距離,是指觀測目標物時,能從背景辨出目標物輪廓的大距離。能見度是反映大氣透明度的一個指標，，可以客觀地測量，并用氣象光學(xué)視程（MOR）表示。與當時的天氣情況密切相關(guān)。當出現(xiàn)降雨、霧、霾、沙塵暴等天氣過程時，大氣透明度較低，因此能見度較差。在氣象學(xué)中，能見度用氣象光學(xué)視程表示。氣象光學(xué)視程是指發(fā)出色溫為2700K的平行光束的光通量，在白天能大氣中削弱至初始值的5%所通過的路徑長度。見度是指視力正常（對比感閾為0.05）的人，在當時天氣條件下，能夠從天空背景中看到和辨認的目標物（黑色、大小適度）的水平距離。實際上也是氣象光學(xué)視程。夜間能見度是指：（1）假定總體照明增加到正常白天水平，適當大小的黑色目標物能被看到和辨認出的大水平距離。（2）中等強度的發(fā)光體能被看到和識別的大水平距離。在空氣特別干凈的北極或是山區(qū)，能見度能夠達到70～100km，然而能見度通常由于大氣污染以及濕氣而有所降低。霾、霧、煙霧可將能見度降低至零，雷雨天氣的暴雨不僅使能見度降低，同時由于地面濕滑而不能緊急制動，暴風(fēng)雪天氣也屬于低能見度的范疇內(nèi)。能見度不足100m時，通常被認為為零，雖然在這種情況下會采取一系列措施，例如道路封啟動自動燈牌，但是由于能見度的大幅降低、鎖、道路行車速度過大、尤其是道路系統(tǒng)實時性的不足，仍然存在發(fā)生重大交通事故，如連環(huán)撞擊事件的隱患。4影響能見度的氣象條件霧是懸浮在近地面大氣中的大量細微水滴（或冰導(dǎo)致地面的水平能見度晶）的可視體。霧的出現(xiàn)，顯著降低能見度。按照世界氣象組織規(guī)定，令能見度降低到1km以下的稱為霧，能見度在1～10km的稱為輕霧。常見的霧多為乳白色。在城市及工業(yè)區(qū)，因空氣中污染物的影響可導(dǎo)致霧呈土或灰色。冰霧則可為暗灰色。霧主要是由于空氣中水汽達到飽和，在凝結(jié)核上凝結(jié)而成。霧的形成通常有兩種途徑：（1）因空氣溫霧、上坡霧等；（2）因空氣度降低而產(chǎn)生平流霧、中水汽增加而產(chǎn)生蒸發(fā)霧、鋒面霧、生物霧等。城市中的煙霧是另一種原因所造成的，那就是人類的工業(yè)生產(chǎn)活動。早晨和晚上正是供暖鍋爐的高峰期，大量排放的煙塵懸浮物和汽車尾氣等污染物在低氣壓、風(fēng)小的條件下，不易擴散，與低層空氣中的水汽相結(jié)合，比較容易形成煙塵（霧），而這種煙塵（霧）持續(xù)時間往往較長。5能見度儀的工作原理能見度測量儀器是一種全天候條件下連續(xù)工作的精密光電式氣象儀器,要求它具有良好的可靠性、穩(wěn)定性以及耐久性;同一般的光電儀器相比較,該儀器的工作環(huán)境,對性能上的要求也很高,在儀器工作時不僅要考慮到光源功率穩(wěn)定的自動控制,微弱光信號的檢測還要考慮儀器長時間工作的環(huán)境污染所造成的對光信號的削弱以及環(huán)境溫度的影響。大氣中光的衰減是由散射和吸收引起的，在一般情況下，吸收因子可以忽略，而經(jīng)由水滴反射、折射或衍射產(chǎn)生的散射現(xiàn)象是影響能見度的主要因素。故測量散射系數(shù)的儀器可用于估計氣象光學(xué)視程（MOR?）。前向散射式能見度測量主要采用紅外光源的前向散射體制、交叉光路結(jié)構(gòu)。發(fā)射器與之間的距離為1200mm,散射角35°。儀器工作時,發(fā)射器通過紅外發(fā)光管發(fā)出一束中心波長為940nm的紅外光射入大氣中,由于聚焦透鏡的影響發(fā)射器發(fā)出的紅外光成6°角,6°對于接收端,由于接收到的有用信號很微弱,采用了鎖相放大電路將它從干擾信號中提取出來。因此在發(fā)射端我們對光源發(fā)出的光信號進行了方波調(diào)制,使有用信號具備一些干擾信號所沒有的物理特性。前向散射能見度儀的發(fā)射器與在成一定角度和一定距離的兩處。不能接收到發(fā)射器直接發(fā)射和后向散射的光，而只能接收大氣的前向散射光。通過測量散射光強度，可以得出散射系數(shù)，從而估算出消光系數(shù)。由于傳感器測量的區(qū)域于發(fā)射端與接收端之間的樣品空氣,因此不能準確代表四周環(huán)境的真實能見度,同時受大氣環(huán)境中的濕度、水汽壓、風(fēng)速等氣象要素影響,測出的能見度與實際能見度存在一定誤差。6能見度儀的分類能見度測量儀器是隨著其理論和光學(xué)、電子及計算機技術(shù)的不斷進步而逐漸發(fā)展。一般分為類，一類，透射型測量儀器；第二類，散射型測量儀器；第三類，激光測量儀器[2]。從實用化的水平來看，透射型和散射型儀器代表著當今能見度測量儀器的兩個不同發(fā)展方向和不同應(yīng)用領(lǐng)域，它們已是精密、準確、穩(wěn)定的光電式氣象儀器。隨著各單元技術(shù)的發(fā)展，它們的可靠性將進一步提高，數(shù)據(jù)傳輸方式將得到改善，并與其它氣象儀器組成測量系統(tǒng)。目前，前向散射儀使用得多。它的特點是可以精準測量能見度，高度集成，重量輕且易于安裝。不僅可以測量水平能見度，而且能識別影響能見度的天氣類型，如霧、輕霧、霾等，還可以探測7種不同的降水類型：雨，凍雨，毛毛雨，凍毛毛雨，雨夾雪，雪，冰雹。能見度劃分在實際應(yīng)用中，一般情況下對能見度還進行如類。有效能見度：指觀測點四周一半以上的視野內(nèi)都能達到的水平距離。目前，中國民航觀測和報告包含有效能見度。主導(dǎo)能見度：指觀測點四周一半或以上的視野內(nèi)能達到的水平距離。航空能見度：1、當在明亮的背景下觀測時，能夠看到和辨認出位于近地面的一定范圍內(nèi)的黑色目標物的距離；2、在無光的背景下，使用1000?cd左右的燈光能夠看到和辨認出的距離(國家標準規(guī)定新轎車兩個前大燈不低于18000?cd)。跑道能見度：指從機場跑道的一端沿跑道方向可以辨認跑道本身或接近跑道的目標物(夜間為的跑道邊燈)的距離。垂直能見度：指渾濁天氣中的垂直視程。傾斜能見度：指從飛行中的飛機駕駛艙觀察未被云層遮蔽的地面上的明顯目標物(夜間為規(guī)定的燈光)時，能夠辨認出來的距離。從地面向斜上方觀察時能見度也稱為傾斜能見度。小能見度指能見度因方向而異時，其中小的能見距離。能見度儀的安裝選址原則前向散射能見度儀應(yīng)安裝在對周圍天氣狀況代表性的地點，應(yīng)不受干擾光學(xué)測量的遮擋物和反射表面的影響，要遠離大型建筑物，遠離產(chǎn)生熱量及妨礙降雨的設(shè)施，避免閃爍光源、樹陰、污染源的影響。在進行能見度場地選擇的時候，注意考慮以下幾個方面：（1）儀器安放的位置能代表周圍的天氣狀況。（2）沒有影響光學(xué)測量的障礙物和反射表面沒有明顯的污染源。（3）接收機和發(fā)射機的光學(xué)部件不能指向強光源，建議在北半球?qū)⒔邮諜C指向北，南半球指向南。（4）100m內(nèi)沒有大的建筑物和其它產(chǎn)生熱和阻礙降水的物體，樹的陰影也應(yīng)避免。（5）必須有可利用的電源和通訊線路12能見度觀測系統(tǒng)電源?系統(tǒng)所用電源為直流12V。配有蓄電池，并對蓄電池浮充充電，以備市電停電時可由蓄電池供電，也可以配置電源（包括太陽能、風(fēng)能）對蓄電池充電。在沒有市電的情況下，后備蓄電池應(yīng)能保證傳感器（在不加熱狀態(tài)下）、采集器及傳輸模塊至少7天正常工作。至少具備如下主要功能：（1）接受和響應(yīng)業(yè)務(wù)軟件對參數(shù)的設(shè)置和系統(tǒng)時鐘的調(diào)整（時鐘也可在采集器上直接調(diào)整，但必須保證采集器和計算機時鐘一致）；（2）實時和定時采集傳感器的輸出信號，經(jīng)計算、處理形成能見度觀測值；（3）存儲和傳輸能見度觀測值；（4）運行狀態(tài)。13能見度監(jiān)測的意義能見度是氣象觀測中很重要的一個要素，但是長期依賴人眼，不能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)和準確的觀測，使用能見度計可以實時準確地完成自動觀測功能，并且能夠提供及時的報警信息和相關(guān)的解決方案，可以為機場跑道能見度觀測，城市能見度，公路能見度提供服務(wù)，其所提供的能見度服務(wù)也能夠在預(yù)防危險，避免事故方面起到很重要的作用。相信以后的氣象觀測中會越來越多的使用能見度計代替人工觀測，與其他氣象要素組成多要素的氣象監(jiān)測系統(tǒng)。能見度即目標物的能見距離,是指觀測目標物時,能從背景辨出目標物輪廓的大距離。能見度是氣象觀測項目之一,它的準確測量對航空、航海及高速公路等交通運輸十分重要。能見度測量系統(tǒng)主要有透射型,散射型和激光測量儀。透射式跑道能見度激光測量儀,在低能見度的測量中存在困難,且受光源穩(wěn)定性的影響。目前透射式能見度儀;散射式測量系統(tǒng)根據(jù)散射角的不同又分為前向散射、后向散射和總散射三種,散射式系統(tǒng)的測量精度主要受光源穩(wěn)定性的影響,同時難以克服高能見度信號弱的問題。目前高速路上的警示裝置以道路中間的紅藍白曝閃燈為主。當在大霧、大雨天氣條件下，曝閃燈就起不了任何作用，并能見度較低時，在高速路上的車與路、前車與后車間互相都沒有任何互相提醒的警示裝置，這樣在道路上發(fā)生交通事故。能見度傳感器基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的快速傳輸?shù)墓δ?，配合低能見度下高速路車路協(xié)同及行車安全預(yù)警系統(tǒng)，針對目前高速路存在的行車安全問題，能實時采集高速路不同的能見度，來實施針對性的引導(dǎo)策略，實現(xiàn)高速路車路協(xié)同及行車安全預(yù)警系統(tǒng)的管控一體化。大氣污染監(jiān)測能見度反映大氣渾濁程度，是表征近地表大氣污染程度的一個重要物理量。能見度的好壞能夠直接反映出一個地區(qū)的大氣環(huán)境質(zhì)量，因為城市排放的大量污染物懸浮在空中，對太陽產(chǎn)生吸收和散射作用，降低了大氣透射率，并削弱了到達地面的太陽直接，使大氣能見度降低。與空氣污染有關(guān)的能見度工作中，特別強調(diào)人對空氣質(zhì)量的視覺感受和發(fā)展與目測非常相似的儀器。