[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

说明书

本发明公开了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；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。本发明的系统可以通过利用隧道内部的监控摄像机搭设能见度检测系统，由能见度检测系统检测隧道内部的实时能见度，当能见度不符合安全行驶的标准时，由隧道通风驱动系统驱动轴流风机对隧道内的污染物进行稀释，不但可以使隧道中各种通风机机电设备最大限度地发挥作用，还能有效地节省隧道运营的成本和能源。

技术领域

本发明涉及现代电子技术领域，尤其涉及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。

背景技术

能见度又称为可见度，指观察者在正常视力下可以清楚看见物体的最大距离，通常与“视距”，即“可视距离”等价。气象学中，能见度被定义为大气透明度，因此同一空气下的能见度在白天和夜晚是一样的，其高低通常由空气中的悬浮物(如颗粒物、细微水珠等)的多少来决定。随着全球大气污染的日益严重，能见度作为室外空气的直接表现，日益引起重视，不少国家和地区以能见度为空气污染的指标之一。

能见度在地面交通和航空领域中也有着广泛应用。能见度过低会导致驾驶员对前方的障碍物和行人判断容易产生错误，从而影响行驶过程中的定向、定位、确认距离及速度感受等直观感觉。由于注意力需要高度集中，易产生精神疲劳；由于交通速度的降低，容易造成交通堵塞、交通秩序混乱等现象，从而导致交通效率降低。

公路隧道中的能见度是在正常运营和火灾事故条件下必须考虑的主要因素。尽管目前国内外隧道相关规范目前采用一氧化碳(CO)和消光系数(K)两个指标进行需风量计算，然而随着一氧化碳(CO)单车排放因子的逐年显著降低，CO在很多国家的隧道通风设计中不再是决定性因素了。由于柴油驱动的重型车在车流中的数量不断增加，有些国家的柴油车甚至和汽油车数量相当，而柴油车排放的尾气中掺杂着许多颗粒物，对能见度造成很大影响，因此，能见度在越来越多的隧道通风量计算中起到决定性作用。

在大气污染日益严重的环境压力下，世界各国的机动车排放标准日趋严格，汽车尾气的各种排放性(Exhaust)污染物因子得以减小，对于汽车轮胎和刹车制动磨损、路面摩擦和道路扬尘等非排放性(Non-exhaust)散发颗粒物成为影响能见度中不容忽略的重要因素。

所以，如何在检测出隧道低能见度的情况下，并结合隧道通风系统对隧道内能见度进行改善为当前隧道通风控制的重要研究内容。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于能见度检测的高速公路隧道通风控制系统。对于本发明中的高速公路隧道通风控制系统，本发明采用视频检测法中的双亮度差算法来检测隧道内的能见度。

本发明的目的能够通过以下技术方案实现：

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进行采集，以便控制系统对隧道内能见度进行检测。

优选地，在本系统中，所述摄像机可直接采用隧道内部的监控摄像头，便于能见度检测系统的安装及实现；

具体地，实用黑体指的是在可见光-近红外波段反射率很小，在具体测量问题中能够完全忽略反射光影响的人工目标物；

实用黑体用于作为反射率足够低的目标物；

具体地，当目标物为非实用黑体时，检测误差随着目标物反射率的增加和能见度的升高而增大，因此选择实用黑体作为目标物，能够保证测量精度。

优选地，在本系统中，所述实用黑体采用长方体黑箱以及改进型的球腔型黑体模型，能够在保证黑体反射率足够低的前提下兼顾实用性要求；