[发明专利]一种基于能见度检测的高速公路隧道通风控制系统及方法

权利要求书

1.一种基于能见度检测的高速公路隧道通风控制系统，所述系统包括能见度检测系统和隧道通风驱动系统；

能见度检测系统主要包括摄像机、实用黑体、光源目标；

摄像机用于对隧道内图像的视频数据采集，以便控制系统对隧道内能见度进行检测；

实用黑体用于作为反射率足够低的目标物；

光源目标用于构造两个光强近似相等、变化完全相同的光学目标；

隧道通风驱动系统主要包括工控机、服务器、交换机、本地控制器、变频器以及轴流风机；

所述工控机为隧道通风驱动系统的上位机，用于实现远程操作、监控界面显示和输出决策等功能；

所述服务器用于实现将工控数据进行保存、实时交互等功能；

所述交换机用于为系统中工业以太网提供多条回路，使各回路融合到一个大的系统中；

所述本地控制器用于接收从工控机中发送的命令并对轴流风机进行控制；

所述变频器用于对轴流风机进行调速；

所述轴流风机用于对隧道内的污染物进行通风驱散。

2.根据权利要求1所述的一种基于能见度检测的高速公路隧道通风控制系统，其特征在于，工控机从服务器中读取监控数据，工控机本地不存储大量数据，数据主要存储在服务器中，以便外网或者IP访问读取监控数据。

3.根据权利要求1所述的一种基于能见度检测的高速公路隧道通风控制系统，其运作过程具体为：

能见度检测系统利用摄像机作为图像信号输入，将实用黑体与光源目标摆放至摄像机监控范围内，检测隧道内现场的能见度；能见度检测系统将检测得到的能见度数据传输到隧道通风驱动系统的工控机中；工控机对能见度检测系统输出的能见度数据进行决策，判断是否对隧道内的轴流风机进行操作；工控机从服务器中读取监控数据；工控机的决策信号通过交换机传输到隧道内轴流风机的本地控制器，本地控制器接收到来自工控机的决策信号，控制变频器对隧道内的轴流风机进行操作，从而完成工控机对隧道内轴流风机的远程操作，实现对隧道内的污染物进行驱散，使隧道内的能见度达到安全行驶的标准。

4.用于实现权利要求1-3的一种基于能见度检测的高速公路隧道通风控制方法，其特征在于，具体步骤包括：

(1)采用摄像机对高速公路隧道进行视频数据采集；

(2)对采集的视频数据进行目标识别、目标分割以及目标灰度提取处理；

(3)根据双亮度差算法计算出高速公路隧道内的能见度值；

(4)根据计算得到的能见度值，对高速公路隧道中的通风状况进行控制。

5.根据权利要求4所述的一种基于能见度检测的高速公路隧道通风控制方法，其特征在于，所述方法在采用双亮度差算法检测隧道能见度时，需要采用双光源，因此隧道能见度的计算公式为：

其中，R₁、R₂分别表示摄像机镜头距离两组目标物的直线距离；G_L1、G_L2分别表示两组目标光源L₁、L₂的灰度值；G_t1、G_t2分别表示两组实用黑体t₁、t₂的灰度值；B_L10/B_L20表示光源目标L₁、L₂的固有亮度之比。

6.根据权利要求5所述的一种基于能见度检测的高速公路隧道通风控制方法，其特征在于，当每组目标的位置因素各不相同，其他放置因素保持一致时，理想双亮度差算法的计算公式变换为：

在实际测量能见度时，由于目标物体的差异性等因素，因此引入变量b、系数m对其进行修正；

变量b为实际测量情况下的光源目标L₁、L₂固有灰度比值的自然对数，系数m为人为设定的修订系数；

系数修正后隧道能见度计算公式为：