引言

隧道作為一種特殊的構(gòu)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(dǎo)致其洞體內(nèi)部與外界產(chǎn)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(nèi)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(yīng)檢測,但實際情況是隧道照明檢測方法相對模糊,導(dǎo)致各檢測單位的檢測方法差異性較大,很難客觀準(zhǔn)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(biāo)。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(dāng)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(yīng)的換算系數(shù)得出對應(yīng)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(shù)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(shù)是否穩(wěn)定,照度計精度及校準(zhǔn)情況有密切聯(lián)系,很難做到標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)升級行動中,照明檢測作為一個主要評價內(nèi)容,由于全省隧道有960km,只能進行抽檢,存在檢測標(biāo)準(zhǔn)不一、設(shè)備存在差異性、耗時長、需封路檢測等諸多問題,所以現(xiàn)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(nèi)容

2.1具體內(nèi)容

照明檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。(1）實現(xiàn)車載全景亮度計對隧道路面亮度值的采集工作并進行數(shù)據(jù)庫存儲:(2）實現(xiàn)多點隧道路面照度信息的采集工作并進行數(shù)據(jù)庫存儲:(3）實現(xiàn)所采集數(shù)據(jù)與采集點位置信息一一對應(yīng):(4）根據(jù)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(zhuǎn)換函數(shù),可對數(shù)據(jù)進行二次校準(zhǔn),達到隧道照明數(shù)據(jù)快速檢測、相對穩(wěn)定可靠、標(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)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(guān)鍵技術(shù)問題

隧道照明智能檢測系統(tǒng)主要解決以下幾個關(guān)鍵技術(shù)問題:

(1）全景亮度計和布點照度計的數(shù)據(jù)實時采集和傳輸問題,確保數(shù)據(jù)完整、準(zhǔn)確。(2）檢測數(shù)據(jù)采集和位置數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)在時間和空間上都可一一對應(yīng)。(3）對數(shù)據(jù)進行分析研究,提出轉(zhuǎn)換函數(shù)和自較準(zhǔn)算法,優(yōu)化檢測數(shù)據(jù),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(xiàn)照明數(shù)據(jù)的雙測量,通過實際數(shù)據(jù)信息可校準(zhǔn)轉(zhuǎn)換因子:(2）根據(jù)數(shù)據(jù)信息和位置信息構(gòu)建自校準(zhǔn)算法,最終實現(xiàn)照明數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、一致性、穩(wěn)定性和快速性。

3技術(shù)路線和實施方案

3.1技術(shù)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(shù)路線如圖2所示。所謂縱向表示開發(fā)流程中的承接關(guān)系,先進行子系統(tǒng)的開發(fā),再進行系統(tǒng)集成與調(diào)試,最后應(yīng)用于照明檢測系統(tǒng)的實際運營:所謂并行是根據(jù)空間時間關(guān)系,即全景亮度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、照度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、檢測位置信息采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)分別由專業(yè)開發(fā)小組同時承擔(dān)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(guān)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)值。

3.2.2照度數(shù)據(jù)系統(tǒng)

通過布置于車輛后方的高精度自適應(yīng)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(shù)據(jù),將大量數(shù)據(jù)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(zhuǎn)動圈數(shù),從而將采集圈數(shù)的時間與車輛當(dāng)時所在位置相對比,最終可與照度數(shù)據(jù)和亮度數(shù)據(jù)通過同步時鐘進行相對應(yīng)。

3.2.4數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

通過全景亮度系統(tǒng)、照度數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)構(gòu)建數(shù)學(xué)模型,剔除漂移點,擬合轉(zhuǎn)換函數(shù),通過數(shù)學(xué)分析對相應(yīng)偏離數(shù)據(jù)進行二次校準(zhǔn),使得照明數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確。車載檢測裝置如圖3所示。

4結(jié)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(zhǔn)確評價,檢測速度快、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、一致性高,為后續(xù)隧道運營和養(yǎng)護決策提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)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。