引言

隧道作為一種特殊的構造物,對我國交通事業(yè)發(fā)展起到了極大的促進作用,鑒于其"穿山越嶺"的特殊性,導致其洞體內部與外界產生極大的亮度差,隧道長度越長,亮度差越大,為了保證隧道內外駕駛的安全性及舒適性,隧道照明系統(tǒng)越來越成為隧道運營不可缺少的部分。

1研究目的及意義

每年全國各省市都會對隧道照明系統(tǒng)進行相應檢測,但實際情況是隧道照明檢測方法相對模糊,導致各檢測單位的檢測方法差異性較大,很難客觀準確評價隧道照明系統(tǒng)的運營狀況,而且檢測基本都以抽檢為主,覆蓋面小,亮度值較低的區(qū)域很容易被遺漏,不能進行針對性較強的照明管理和養(yǎng)護。

隧道照明檢測主要以照度、亮度及由此衍生的均勻度、縱向均勻度作為指標。亮度檢測由于受到檢測條件限制,一直以來較難對其進行有效檢測。而照度檢測相對容易,在當前的隧道照明檢測中,通常使用照度計,采用傳統(tǒng)人工逐點測量的方法來檢測照度,通過相應的換算系數得出對應的亮度值,但此方法檢測效率低,所需人工多,耗時久,檢測點位有限,且換算系數不一定符合實際情況,同時與檢測人員檢測時的光線環(huán)境、有無遮擋,讀數是否穩(wěn)定,照度計精度及校準情況有密切聯(lián)系,很難做到標準化。不管是傳統(tǒng)的亮度檢測,還是照度檢測,都需要封道開展檢測。

在2019年山西省高速公路隧道提質升級行動中,照明檢測作為一個主要評價內容,由于全省隧道有960km,只能進行抽檢,存在檢測標準不一、設備存在差異性、耗時長、需封路檢測等諸多問題,所以現階段有必要對隧道照明檢測方法進行研究分析,研發(fā)更加智能快速的車載隧道照明智能檢測系統(tǒng)。

2研究內容

2.1具體內容

照明檢測系統(tǒng)結構如圖1所示。(1）實現車載全景亮度計對隧道路面亮度值的采集工作并進行數據庫存儲:(2）實現多點隧道路面照度信息的采集工作并進行數據庫存儲:(3）實現所采集數據與采集點位置信息一一對應:(4）根據同一位置全景亮度信息和照度信息進行建模,去除偏離點,得到亮度與照度信息轉換函數,可對數據進行二次校準,達到隧道照明數據快速檢測、相對穩(wěn)定可靠、標準均一的目的:(5）完成隧道照明智能檢測系統(tǒng)軟件,使其具備自校準功能,可生成全隧道照度信息分布表,多次測量可得出燈具衰耗曲線。

2.2關鍵技術問題

隧道照明智能檢測系統(tǒng)主要解決以下幾個關鍵技術問題:

(1）全景亮度計和布點照度計的數據實時采集和傳輸問題,確保數據完整、準確。(2）檢測數據采集和位置數據采集的一致性問題,確保全景亮度計采集的亮度值與照度計采集的照度數據在時間和空間上都可一一對應。(3）對數據進行分析研究,提出轉換函數和自較準算法,優(yōu)化檢測數據,使其更接近真值。

2.3創(chuàng)新點

(1）本系統(tǒng)首次將隧道全景亮度檢測和照度檢測進行整合,實現照明數據的雙測量,通過實際數據信息可校準轉換因子:(2）根據數據信息和位置信息構建自校準算法,最終實現照明數據的準確性、一致性、穩(wěn)定性和快速性。

3技術路線和實施方案

3.1技術路線

本文所涉及隧道照明檢測系統(tǒng)的開發(fā)采用縱向、并行、交叉的開發(fā)模式,技術路線如圖2所示。所謂縱向表示開發(fā)流程中的承接關系,先進行子系統(tǒng)的開發(fā),再進行系統(tǒng)集成與調試,最后應用于照明檢測系統(tǒng)的實際運營:所謂并行是根據空間時間關系,即全景亮度數據采集系統(tǒng)、照度數據采集系統(tǒng)、檢測位置信息采集系統(tǒng)和數據處理系統(tǒng)分別由專業(yè)開發(fā)小組同時承擔開發(fā)工作:所謂交叉表示開發(fā)的整體性,4個開發(fā)小組之間對于系統(tǒng)關聯(lián)部分共同合作完成。

3.2實施方案

3.2.1全景亮度系統(tǒng)

通過高清攝像機,對被檢隧道路面進行視頻錄制或高速拍照,將海量高清視頻或照片進行數據庫存儲,然后利用全景解析軟件得出不同時刻對于不同位置的亮度數據值。

3.2.2照度數據系統(tǒng)

通過布置于車輛后方的高精度自適應照度計,模擬人眼觀看路面的角度,實時采集車輛所在車道3個位置的照度數據,將大量數據進行實時存儲。

3.2.3位置信息系統(tǒng)

通過置于輪軸上的輪軸識別器記錄轉動圈數,從而將采集圈數的時間與車輛當時所在位置相對比,最終可與照度數據和亮度數據通過同步時鐘進行相對應。

3.2.4數據處理系統(tǒng)

通過全景亮度系統(tǒng)、照度數據系統(tǒng)和位置信息系統(tǒng)可得到同一時間同一位置的3個檢測點的亮度值和照度值,并可繪制出變化圖譜,基于數據構建數學模型,剔除漂移點,擬合轉換函數,通過數學分析對相應偏離數據進行二次校準,使得照明數據更準確。車載檢測裝置如圖3所示。

4結語

本文研究的隧道照明智能檢測系統(tǒng)可通過全景亮度和單點照度信息采集,進行智能優(yōu)化處理,對隧道照明狀況進行客觀準確評價,檢測速度快、數據準確、一致性高,為后續(xù)隧道運營和養(yǎng)護決策提供準確的數據支撐,適用于大批量、長隧道的照明檢測,可滿足全省乃至全國的大量檢測需求。