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，亮度值較低的區域很容易被遺漏，不能進行針對性較強的照明管理和養護。

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境、有無遮擋，讀數是否穩定，照度計精度及校準情況有密切聯系，很難做到標準化。不管是傳統的亮度檢測，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設計

（一）設計原則

隧道照明智能檢測系統的設計總體原則為：技術先進、經濟合理、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。

系統研究時還要注重需求牽引原則，即以檢測業務和檢測標準的需求為原型，牽引系統研發；還要遵循循序漸進和軟硬件系統兼容協調的原則，在不斷改進的過程中，促進軟硬件協調、兼容和統一。

（二）主要原理

隧道照明快速檢測系統測試原理：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、圖像等數據傳輸至軟件系統，自動計算生成隧道照度數據曲線。

系統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采集照度數據和圖像數據，并在前面板上顯示回放。

（三）創新點

1.本系統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、穩定性和快速性。

三、隧道照明智能檢測系統關鍵技術

（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、分析和顯示重要數據。

（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，使照度數據與位置信息匹配，繪制各監測點位的照度值。

（四）實施方案

1.全景亮度系統

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。

2.照度數據系統

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。安裝過程中，操作桿的長度根據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，這一數字上升為55/60。對本安裝點輸電線路發生外力破壞故障的情況進行統計，安裝后1 年內，故障發生率較之前降低了72.5%，警示效果明顯。

（五）太陽能自感光亮警告牌的優化

1.性能提升

優選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鎳鉻電池的1.3 倍，且質量更輕，使用壽命長，經濟性更高。另外，外部環境溫度會給電池性能的發揮造成明顯影響，在高溫、極寒環境中電池無法正常工作。因此對太陽能警告牌的優化，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 發光元件，相對于反光類材料，其發光強度更大，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的空白，提升了我國公路養護能力，具有良好的經濟及社會效益。