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    佛山公路能見度傳感器是什么 能見度檢測儀

  • 作者：富奧通科技（北京）有限公司 2023-12-15 09:04 160
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    其它領(lǐng)域
    能見度的準(zhǔn)確測址在電力供應(yīng)、通信工程、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等眾多領(lǐng)域都有著極其重要的意義。在城市環(huán)境改善和沙塵暴監(jiān)測治理等部門，能見度也是重要的氣象參數(shù)。為了保證交通安全和改善大氣環(huán)境質(zhì)量，開展大氣能見度的研究尤為重要。

    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?。除了超速、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(yán)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?。然而除了超速、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(yán)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(biāo)物的能見距離,是指觀測目標(biāo)物時,能從背景辨出目標(biāo)物輪廓的大距離。能見度是反映大氣透明度的一個指標(biāo)，，可以客觀地測量，并用氣象光學(xué)視程（MOR）表示。與當(dāng)時的天氣情況密切相關(guān)。當(dāng)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(dāng)時天氣條件下，能夠從天空背景中看到和辨認的目標(biāo)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(dāng)大小的黑色目標(biāo)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(zhǔn)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(dāng)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(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)確的觀測，使用能見度計可以實時準(zhǔn)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(biāo)物的能見距離,是指觀測目標(biāo)物時,能從背景辨出目標(biāo)物輪廓的大距離。能見度是氣象觀測項目之一,它的準(zhǔn)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(dāng)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。

    產(chǎn)品特點：
    一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計，緊湊小巧，重量輕，安裝方便。
    下傾角結(jié)構(gòu)設(shè)計，防止灰塵、雨雪、陽光的污染。
    發(fā)射器和防灰塵、防霉菌鍍膜處理。
    IP65防護等級，具有野外惡劣氣候適應(yīng)性。
    儀器功耗極低，在冬天加熱狀態(tài)，也小于5W。
    內(nèi)置電路，儀器工作穩(wěn)定、可靠。
    通過消光處理，防止二次雜光干擾。
    具有15KV的防靜電保護。
    通信接口和電源接口均具有防雷設(shè)計。
    技術(shù)指標(biāo)：
    測量參數(shù)
    測量范圍 5m～10km，5m～30km，5m～80km（可定制大量程）
    測量精度 ≤2km ，誤差±2%
    2Km～10km，誤差±5%
    ＞10km，誤差±10%
    儀器一致性 ≤±4%
    數(shù)據(jù)更新間隔 15秒、60秒可選
    光學(xué)參數(shù) 散射角覆蓋 39°～51° 前散射
     峰值波長   870nm
     帶寬   100nm
    供電參數(shù)   輸入電源   DC12V
     功耗   <5W,典型值4W
    機械參數(shù) 尺寸（L*W*H） 610mm x 230mm x 300mm
     重量 <5Kg
     材料 陽極化處理硬質(zhì)鋁，外表面加噴漆保護.
    環(huán)境參數(shù) 工作環(huán)境溫度 -40℃～+60℃
     工作相對濕度 0～
    典型應(yīng)用：
    交通公路鐵路
    橋梁隧道
    機場
    港口及海洋監(jiān)測
    大氣環(huán)境監(jiān)測
    城市氣象監(jiān)測 
    軍事應(yīng)用


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