长春交通能见度传感器规格 能见度监测仪

背景概述
随着交通运输量的猛增和车辆行驶速度的提升，对交通运输的安全**提出了更高的要求。除了超速、酗酒等违反交通规则的因素，各种自然灾害对交通安全的影响越来越受到重视。其中低能见度浓雾等气象灾害以及由于气象灾害诱发的伴生灾害对交通运输业的影响，严重影响了高速公路中的交通运输。现如今，交通运输量的猛增和车辆行驶速度的提升，对交通运输的安全**提出了更高的要求。然而除了超速、酗酒等违反交通规则的因素，各种自然灾害对交通安全的影响越来越受到重视。其中气象灾害以及由于气象灾害诱发的伴生灾害对交通运输业的影响，如低能见度浓雾、强降水、暴雨、雷暴、大风、积雪、结冰等，严重影响了高速公路中的交通运输安全问题。
2能见度仪参考规范
《地面气象观测规范》
《气象仪器和观测方法指南》
《前向散射能见度仪功能规格需求书》等相关技术文件
3能见度的定义
能见度即目标物的能见距离,是指观测目标物时,能从背景辨出目标物轮廓的大距离。能见度是反映大气透明度的一个指标，，可以客观地测量，并用气象光学视程（MOR）表示。与当时的天气情况密切相关。当出现降雨、雾、霾、沙尘暴等天气过程时，大气透明度较低，因此能见度较差。在气象学中，能见度用气象光学视程表示。气象光学视程是指发出色温为2700K的平行光束的光通量，在白天能大气中削弱至初始值的5%所通过的路径长度。见度是指视力正常（对比感阈为0.05）的人，在当时天气条件下，能够从天空背景中看到和辨认的目标物（黑色、大小适度）的水平距离。实际上也是气象光学视程。夜间能见度是指：（1）假定总体照明增加到正常白天水平，适当大小的黑色目标物能被看到和辨认出的大水平距离。（2）中等强度的发光体能被看到和识别的大水平距离。在空气特别干净的北极或是山区，能见度能够达到70～100km，然而能见度通常由于大气污染以及湿气而有所降低。霾、雾、烟雾可将能见度降低至零，雷雨天气的暴雨不仅使能见度降低，同时由于地面湿滑而不能紧急制动，暴风雪天气也属于低能见度的范畴内。能见度不足100m时，通常被认为为零，虽然在这种情况下会采取一系列措施，例如道路封启动自动灯牌，但是由于能见度的大幅降低、锁、道路行车速度过大、尤其是道路系统实时性的不足，仍然存在发生重大交通事故，如连环撞击事件的隐患。
4影响能见度的气象条件
雾是悬浮在近地面大气中的大量细微水滴（或冰导致地面的水平能见度晶）的可视体。雾的出现，显著降低能见度。按照世界气象组织规定，令能见度降低到1km以下的称为雾，能见度在1～10km的称为轻雾。常见的雾多为乳白色。在城市及工业区，因空气中污染物的影响可导致雾呈土或灰色。冰雾则可为暗灰色。雾主要是由于空气中水汽达到饱和，在凝结核上凝结而成。雾的形成通常有两种途径：（1）因空气温雾、上坡雾等；（2）因空气度降低而产生平流雾、中水汽增加而产生蒸发雾、锋面雾、生物雾等。城市中的烟雾是另一种原因所造成的，那就是人类的工业生产活动。早晨和晚上正是供暖锅炉的高峰期，大量排放的烟尘悬浮物和汽车尾气等污染物在低气压、风小的条件下，不易扩散，与低层空气中的水汽相结合，比较*形成烟尘（雾），而这种烟尘（雾）持续时间往往较长。
5能见度仪的工作原理
能见度测量仪器是一种全天候条件下连续工作的精密光电式气象仪器,要求它具有良好的可靠性、稳定性以及耐久性;同一般的光电仪器相比较,该仪器的工作环境,对性能上的要求也很高,在仪器工作时不仅要考虑到光源功率稳定的自动控制,微弱光信号的检测还要考虑仪器长时间工作的环境污染所造成的对光信号的削弱以及环境温度的影响。
大气中光的衰减是由散射和吸收引起的，在一般情况下，吸收因子可以忽略，而经由水滴反射、折射或衍射产生的散射现象是影响能见度的主要因素。故测量散射系数的仪器可用于估计气象光学视程（MOR ）。
前向散射式能见度测量主要采用红外光源的前向散射体制、交叉光路结构。发射器与之间的距离为1200mm,散射角35°。仪器工作时,发射器通过红外发光管发出一束中心波长为940nm的红外光射入大气中,由于聚焦透镜的影响发射器发出的红外光成6°角,6°对于接收端,由于接收到的有用信号很微弱,采用了锁相放大电路将它从干扰信号中提取出来。因此在发射端我们对光源发出的光信号进行了方波调制,使有用信号具备一些干扰信号所没有的物理特性。
前向散射能见度仪的发射器与在成一定角度和一定距离的两处。不能接收到发射器直接发射和后向散射的光，而只能接收大气的前向散射光。通过测量散射光强度，可以得出散射系数，从而估算出消光系数。
由于传感器测量的区域于发射端与接收端之间的样品空气,因此不能准确代表四周环境的真实能见度,同时受大气环境中的湿度、水汽压、风速等气象要素影响,测出的能见度与实际能见度存在一定误差。
6能见度仪的分类
能见度测量仪器是随着其理论和光学、电子及计算机技术的不断进步而逐渐发展。一般分为类，一类，透射型测量仪器；第二类，散射型测量仪器；第三类，激光测量仪器[2]。从实用化的水平来看，透射型和散射型仪器代表着当今能见度测量仪器的两个不同发展方向和不同应用领域，它们已是精密、准确、稳定的光电式气象仪器。随着各单元技术的发展，它们的可靠性将进一步提高，数据传输方式将得到改善，并与其它气象仪器组成测量系统。目前，前向散射仪使用得多。它的特点是可以精准测量能见度，高度集成，重量轻且易于安装。不仅可以测量水平能见度，而且能识别影响能见度的天气类型，如雾、轻雾、霾等，还可以探测7种不同的降水类型：雨，冻雨，毛毛雨，冻毛毛雨，雨夹雪，雪，冰雹。

团雾，气象学上称为雾，是由于地面冷却，直接使贴近地面的气层变冷而形成的雾。团雾往往出现在大雾中数十米到上百米的局部范围内，雾气更浓，能见度更低，具有突发性、局地性、尺度小、浓度大的特点，被称为高速公路的“流动”。
能见度（Visibility）指具有正常视力的人在当时的天气条件下还能够看清楚目标轮廓的距离，或目标的后一些特征已经消失的小距离（在当时天气条件下，正常人的视力能将目标物从背景中区别初来的距离。常以米或公里为单位）。按照这种定义进行的目测型观测方式目前正被广泛采用。
由于世界各大城市的空气污染程度日益严重，导致城市大气能见度降低，成为公众和**关注的问题之一。能见度过低会严重地妨碍城市地面和空中交通，引发意外事故，造成重大经济损失或人员伤亡。
从正常路段高速驶入浓雾区,由于能见度的突变,视野变得迷糊，隔离墩和防护栏难以辩识，驾驶者很*发生判断和操作失误，而高速公路的高速高流量性，又决定了一旦雾天有事故发生，经常会引起连锁反应，终形成多车连续追尾的灾难交通事故。所以，重点对这些浓雾多发路段采取一定的监测预警措施，因此，加强对大雾天气的高速公路交通管控极为重要，而高速公路雾区主动引导及防撞预警技术是对恶劣气象下高速公路交通管控的有效手段。

其它领域
能见度的准确测址在电力供应、通信工程、工农业生产等众多领域都有着极其重要的意义。在城市环境改善和沙尘暴监测治理等部门，能见度也是重要的气象参数。为了保证交通安全和改善大气环境质量，开展大气能见度的研究尤为重要。

能见度仪的安装选址原则
前向散射能见度仪应安装在对周围天气状况代表性的地点，应不受干扰光学测量的遮挡物和反射表面的影响，要远离大型建筑物，远离产生热量及妨碍降雨的设施，避免闪烁光源、树阴、污染源的影响。
在进行能见度场地选择的时候，注意考虑以下几个方面：
（1）仪器安放的位置能代表周围的天气状况。
（2）没有影响光学测量的障碍物和反射表面没有明显的污染源。
（3）接收机和发射机的光学部件不能指向强光源，建议在北半球将接收机指向北，南半球指向南。
（4）100m内没有大的建筑物和其它产生热和阻碍降水的物体，树的阴影也应避免。
（5）必须有可利用的电源和通讯线路
12能见度观测系统电源
 系统所用电源为直流12V。配有蓄电池，并对蓄电池浮充充电，以备市电停电时可由蓄电池供电，也可以配置电源（包括太阳能、风能）对蓄电池充电。
在没有市电的情况下，后备蓄电池应能保证传感器（在不加热状态下）、采集器及传输模块至少7天正常工作。
至少具备如下主要功能：
（1）接受和响应业务软件对参数的设置和系统时钟的调整（时钟也可在采集器上直接调整，但必须保证采集器和计算机时钟一致）；
（2）实时和定时采集传感器的输出信号，经计算、处理形成能见度观测值；
（3）存储和传输能见度观测值；
（4）运行状态。
13能见度监测的意义
能见度是气象观测中很重要的一个要素，但是长期依赖人眼，不能够实现连续和准确的观测，使用能见度计可以实时准确地完成自动观测功能，并且能够提供及时的报警信息和相关的解决方案，可以为机场跑道能见度观测，城市能见度，公路能见度提供服务，其所提供的能见度服务也能够在预防危险，避免事故方面起到很重要的作用。相信以后的气象观测中会越来越多的使用能见度计代替人工观测，与其他气象要素组成多要素的气象监测系统。
能见度即目标物的能见距离,是指观测目标物时,能从背景辨出目标物轮廓的大距离。能见度是气象观测项目之一,它的准确测量对航空、航海及高速公路等交通运输十分重要。能见度测量系统主要有透射型,散射型和激光测量仪。透射式跑道能见度激光测量仪,在低能见度的测量中存在困难,且受光源稳定性的影响。目前透射式能见度仪;散射式测量系统根据散射角的不同又分为前向散射、后向散射和总散射三种,散射式系统的测量精度主要受光源稳定性的影响,同时难以克服高能见度信号弱的问题。
目前高速路上的警示装置以道路中间的红蓝白曝闪灯为主。当在大雾、大雨天气条件下，曝闪灯就起不了任何作用，并能见度较低时，在高速路上的车与路、前车与后车间互相都没有任何互相提醒的警示装置，这样在道路上发生交通事故。能见度传感器基于无线传感网络的快速传输的功能，配合低能见度下高速路车路协同及行车安全预警系统，针对目前高速路存在的行车安全问题，能实时采集高速路不同的能见度，来实施针对性的引导策略，实现高速路车路协同及行车安全预警系统的管控一体化。
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