高速公路隧道照明智能檢測技術研究

姜永明

（遼寧省高速公路運營管理有限責任公司丹東分公司，遼寧 丹東 118000）

一、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(shù)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(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。

二、隧道照明智能檢測系統(tǒng)設計

（一）設計原則

隧道照明智能檢測系統(tǒng)的設計總體原則為：技術先進、經(jīng)濟合理、維護方便、設備簡潔緊湊，同時必須符合檢測標準的要求，有利于檢測技術的發(fā)展。軟件設計的原則為：標準性、成熟性、實用性、安全性和可擴展性。

系統(tǒng)研究時還要注重需求牽引原則，即以檢測業(yè)務和檢測標準的需求為原型，牽引系統(tǒng)研發(fā)；還要遵循循序漸進和軟硬件系統(tǒng)兼容協(xié)調的原則，在不斷改進的過程中，促進軟硬件協(xié)調、兼容和統(tǒng)一。

（二）主要原理

隧道照明快速檢測系統(tǒng)測試原理：通過安裝在車輛后部的照度傳感器、五輪儀、攝像機等設備，將隧道照度值、檢測位置、圖像等數(shù)據(jù)傳輸至軟件系統(tǒng)，自動計算生成隧道照度數(shù)據(jù)曲線。

系統(tǒng)軟件采用多線層軟件架構，通過五輪儀或旋轉編碼器輸出的位置信號觸發(fā)采集照度數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)，并在前面板上顯示回放。

（三）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)信息可校準轉換因子；

2.根據(jù)數(shù)據(jù)信息和位置信息構建自校準算法，最終實現(xiàn)照明數(shù)據(jù)的準確性、一致性、穩(wěn)定性和快速性。

三、隧道照明智能檢測系統(tǒng)關鍵技術

（一）可靠的軟硬件平臺

基于PXI 總線技術，結合LabVIEW 圖形化編程語言，可以快速創(chuàng)建靈活且可擴展的測試，測量和控制應用程序，通過與硬件集成并使用代碼生成工具，可快速獲取、分析和顯示重要數(shù)據(jù)。

（二）軟件模塊化多線程結構

軟件編制采用模塊化、多線程結構，以提高代碼執(zhí)行效率，使得軟件調試和修改過程簡便快捷。

（三）精確隧道內的定位

隧道內由于沒有GPS 信號，結合速度儀，可精確確定當前隧道內測量的位置，使照度數(shù)據(jù)與位置信息匹配，繪制各監(jiān)測點位的照度值。

（四）實施方案

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。

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下方，由兩名技術人員配合完成安裝作業(yè)。安裝過程中，操作桿的長度根據(jù)輸電線路電壓等級的有效長度決定，與導線間預留足夠的安全距離。將指示牌放置在安裝工具上，使用起子抬起警告牌壓簧并碰擊導線，壓簧與導線固定后，撤下工具，完成安裝。為檢驗太陽能警告牌的警示效果，在安裝區(qū)域周圍的工人、司機、居民群體中選取60 人進行調查訪問。在安裝前，被調查人員安全認知率在18/60，安裝后，這一數(shù)字上升為55/60。對本安裝點輸電線路發(fā)生外力破壞故障的情況進行統(tǒng)計，安裝后1 年內，故障發(fā)生率較之前降低了72.5%，警示效果明顯。

（五）太陽能自感光亮警告牌的優(yōu)化

1.性能提升

優(yōu)選PC 材料的外置太陽能電池板，并盡可能進行IC 控制；使用不銹鋼材料制作太陽能警告牌掛架、壓簧等部件，避免在使用過程中發(fā)生銹蝕；保證LED 指示燈的密封性，要求將指示燈內部的電路板隔離，避免燈罩破損時外部雨水滲入，影響指示燈正常發(fā)揮作用。

2.電池壽命

電池壽命通常決定了太陽能自感光亮警告牌的使用時長，在選取電池元件時，需要重點考慮其使用壽命。例如，選用3.3 V、500 mAh 的鎳氫電池，該型號電池充放電1 000 次后，其容量降低至原來的79%，蓄電量一般可達到常規(guī)鎳鉻電池的1.3 倍，且質量更輕，使用壽命長，經(jīng)濟性更高。另外，外部環(huán)境溫度會給電池性能的發(fā)揮造成明顯影響，在高溫、極寒環(huán)境中電池無法正常工作。因此對太陽能警告牌的優(yōu)化，需重點考慮溫度對電池性能的影響。

3.警告牌亮度

太陽能自感光亮警告牌中使用了LED 發(fā)光元件，相對于反光類材料，其發(fā)光強度更大，亮度最大可達到2 000 mcd，可視距離超過500 m，即便在雨雪、霧霾天氣，也能為司機、大型機械駕駛員及行人提示輸電線路的具體位置。

四、結語

隧道照明智能檢測系統(tǒng)的研制在很大程度上減少了封閉隧道的時間，提高了檢測工作和出具報告的效率，填補了國內無隧道照度智能檢測系統(tǒng)的空白，提升了我國公路養(yǎng)護能力，具有良好的經(jīng)濟及社會效益。