姜永明

（遼寧省高速公路運(yùn)營(yíng)管理有限責(zé)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(guó)各省市都會(huì)對(duì)隧道照明系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)檢測(cè)，但實(shí)際情況是隧道照明檢測(cè)方法相對(duì)模糊，導(dǎo)致各檢測(cè)單位的檢測(cè)方法差異性較大，很難客觀準(zhǔn)確評(píng)價(jià)隧道照明系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)狀況，而且檢測(cè)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(jìn)行針對(duì)性較強(qiáng)的照明管理和養(yǎng)護(hù)。

隧道照明檢測(cè)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(cè)由于受到檢測(cè)條件限制，一直以來(lái)較難對(duì)其進(jìn)行有效檢測(cè)。而照度檢測(cè)相對(duì)容易，在當(dāng)前的隧道照明檢測(cè)中，通常使用照度計(jì)，采用傳統(tǒng)人工逐點(diǎn)測(cè)量的方法來(lái)檢測(cè)照度，通過(guò)相應(yīng)的換算系數(shù)得出對(duì)應(yīng)的亮度值，但此方法檢測(cè)效率低，所需人工多，耗時(shí)久，檢測(cè)點(diǎn)位有限，且換算系數(shù)不一定符合實(shí)際情況，同時(shí)與檢測(cè)人員檢測(cè)時(shí)的光線環(huán)境、有無(wú)遮擋，讀數(shù)是否穩(wěn)定，照度計(jì)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(cè)，還是照度檢測(cè)，都需要封道開(kāi)展檢測(cè)。

二、隧道照明智能檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（一）設(shè)計(jì)原則

隧道照明智能檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)總體原則為：技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、維護(hù)方便、設(shè)備簡(jiǎn)潔緊湊，同時(shí)必須符合檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，有利于檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展。軟件設(shè)計(jì)的原則為：標(biāo)準(zhǔn)性、成熟性、實(shí)用性、安全性和可擴(kuò)展性。

系統(tǒng)研究時(shí)還要注重需求牽引原則，即以檢測(cè)業(yè)務(wù)和檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的需求為原型，牽引系統(tǒng)研發(fā)；還要遵循循序漸進(jìn)和軟硬件系統(tǒng)兼容協(xié)調(diào)的原則，在不斷改進(jìn)的過(guò)程中，促進(jìn)軟硬件協(xié)調(diào)、兼容和統(tǒng)一。

（二）主要原理

隧道照明快速檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)試原理：通過(guò)安裝在車(chē)輛后部的照度傳感器、五輪儀、攝像機(jī)等設(shè)備，將隧道照度值、檢測(cè)位置、圖像等數(shù)據(jù)傳輸至軟件系統(tǒng)，自動(dòng)計(jì)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(gòu)，通過(guò)五輪儀或旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的位置信號(hào)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(diǎn)

1.本系統(tǒng)首次將隧道全景亮度檢測(cè)和照度檢測(cè)進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)照明數(shù)據(jù)的雙測(cè)量，通過(guò)實(shí)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(shí)現(xiàn)照明數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、一致性、穩(wěn)定性和快速性。

三、隧道照明智能檢測(cè)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

（一）可靠的軟硬件平臺(tái)

基于PXI 總線技術(shù)，結(jié)合LabVIEW 圖形化編程語(yǔ)言，可以快速創(chuàng)建靈活且可擴(kuò)展的測(cè)試，測(cè)量和控制應(yīng)用程序，通過(guò)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(jié)構(gòu)

軟件編制采用模塊化、多線程結(jié)構(gòu)，以提高代碼執(zhí)行效率，使得軟件調(diào)試和修改過(guò)程簡(jiǎn)便快捷。

（三）精確隧道內(nèi)的定位

隧道內(nèi)由于沒(méi)有GPS 信號(hào)，結(jié)合速度儀，可精確確定當(dāng)前隧道內(nèi)測(cè)量的位置，使照度數(shù)據(jù)與位置信息匹配，繪制各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的照度值。

（四）實(shí)施方案

1.全景亮度系統(tǒng)

通過(guò)高清攝像機(jī)，對(duì)被檢隧道路面進(jìn)行視頻錄制或高速拍照，將海量高清視頻或照片進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)，然后利用全景解析軟件得出不同時(shí)刻對(duì)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(guò)布置于車(chē)輛后方的高精度自適應(yīng)下方，由兩名技術(shù)人員配合完成安裝作業(yè)。安裝過(guò)程中，操作桿的長(zhǎng)度根據(jù)輸電線路電壓等級(jí)的有效長(zhǎng)度決定，與導(dǎo)線間預(yù)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(dǎo)線，壓簧與導(dǎo)線固定后，撤下工具，完成安裝。為檢驗(yàn)太陽(yáng)能警告牌的警示效果，在安裝區(qū)域周?chē)墓と恕⑺緳C(jī)、居民群體中選取60 人進(jìn)行調(diào)查訪問(wèn)。在安裝前，被調(diào)查人員安全認(rèn)知率在18/60，安裝后，這一數(shù)字上升為55/60。對(duì)本安裝點(diǎn)輸電線路發(fā)生外力破壞故障的情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，安裝后1 年內(nèi)，故障發(fā)生率較之前降低了72.5%，警示效果明顯。

（五）太陽(yáng)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(yáng)能電池板，并盡可能進(jìn)行IC 控制；使用不銹鋼材料制作太陽(yáng)能警告牌掛架、壓簧等部件，避免在使用過(guò)程中發(fā)生銹蝕；保證LED 指示燈的密封性，要求將指示燈內(nèi)部的電路板隔離，避免燈罩破損時(shí)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(yáng)能自感光亮警告牌的使用時(shí)長(zhǎng)，在選取電池元件時(shí)，需要重點(diǎn)考慮其使用壽命。例如，選用3.3 V、500 mAh 的鎳氫電池，該型號(hào)電池充放電1 000 次后，其容量降低至原來(lái)的79%，蓄電量一般可達(dá)到常規(guī)鎳鉻電池的1.3 倍，且質(zhì)量更輕，使用壽命長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)性更高。另外，外部環(huán)境溫度會(huì)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?zé)o法正常工作。因此對(duì)太陽(yáng)能警告牌的優(yōu)化，需重點(diǎn)考慮溫度對(duì)電池性能的影響。

3.警告牌亮度

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

四、結(jié)語(yǔ)

隧道照明智能檢測(cè)系統(tǒng)的研制在很大程度上減少了封閉隧道的時(shí)間，提高了檢測(cè)工作和出具報(bào)告的效率，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)無(wú)隧道照度智能檢測(cè)系統(tǒng)的空白，提升了我國(guó)公路養(yǎng)護(hù)能力，具有良好的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益。