隧道照明智能检测系统研究与应用

摘

要：拟研发一套隧道照明智能检测系统，该系统可通过全景亮度检测、照度数据检测和检测数据定位等模块协作运行，对被检测隧道的照明情况进行客观、准确的记录和分析，对隧道照明设施进行运营状况评价，对于隧道照明系统的长期养护具有重要指导作用。关键词：隧道照明；智能检测；运营状况评价

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引言隧道作为一种特殊的构造物，对我国交通事业发展起到了极大的促进作用，鉴于其“穿山越岭”的特殊性，导致其洞体内部与外界产生极大的亮度差，隧道长度越长，亮度差越大，为了保证隧道内外驾驶的安全性及舒适性，隧道照明系统越来越成为隧道运营不可缺少的部分。

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研究目的及意义每年全国各省市都会对隧道照明系统进行相应检测，但实际情况是隧道照明检测方法相对模糊，导致各检测单位的检测方法差异性较大，很难客观准确评价隧道照明系统的运营状况，而且检测基本都以抽检为主，覆盖面小，亮度值较低的区域很容易被遗漏，不能进行针对性较强的照明管理和养护。隧道照明检测主要以照度、亮度及由此衍生的均匀度、纵向均匀度作为指标。亮度检测由于受到检测条件限制，一直以来较难对其进行有效检测。而照度检测相对容易，在当前的隧道照明检测中，通常使用照度计，采用传统人工逐点测量的方法来检测照度，通过相应的换算系数得出对应的亮度值，但此方法检测效率低，所需人工多，耗时久，检测点位有限，且换算系数不一定符合实际情况，同时与检测人员检测时的光线环境、有无遮挡，读数是否稳定，照度计精度及校准情况有密切联系，很难做到标准化。不管是传统的亮度检测，还是照度检测，都需要封道开展检测。在2019年山西省高速公路隧道提质升级行动中，照明检测作为一个主要评价内容，由于全省隧道有960km，只能进行抽检，存在检测标准不一、设备存在差异性、耗时长、需封路检测等诸多问题，所以现阶段有必要对隧道照明检测方法进行研究分析，研发更加智能快速的车载隧道照明智能检测系统。

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研究内容2.1

具体内容照明检测系统结构如图1所示。（1）实现车载全景亮度计对隧道路面亮度值的采集工作并进行数据库存储；（2）实现多点隧道路面照度信息的采集工作并进行数据库存储；（3）实现所采集数据与采集点位置信息一一对应；（4）根据同一位置全景亮度信息和照度信息进行建模，去除偏离点，得到亮度与照度信息转换函数，可对数据进行二次校准，达到隧道照明数据快速检测、相对稳定可靠、标准均一的目的；（5）完成隧道照明智能检测系统软件，使其具备自校准功能，可生成全隧道照度信息分布表，多次测量可得出灯具衰耗曲线。2.2

关键技术问题隧道照明智能检测系统主要解决以下几个关键技术问题：（1）全景亮度计和布点照度计的数据实时采集和传输问题，确保数据完整、准确。（2）检测数据采集和位置数据采集的一致性问题，确保全景亮度计采集的亮度值与照度计采集的照度数据在时间和空间上都可一一对应。（3）对数据进行分析研究，提出转换函数和自较准算法，优化检测数据，使其更接近真值。2.3

创新点（1）本系统首次将隧道全景亮度检测和照度检测进行整合，实现照明数据的双测量，通过实际数据信息可校准转换因子；（2）根据数据信息和位置信息构建自校准算法，最终实现照明数据的准确性、一致性、稳定性和快速性。

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技术路线和实施方案3.1

技术路线本文所涉及隧道照明检测系统的开发采用纵向、并行、交叉的开发模式，技术路线如图2所示。所谓纵向表示开发流程中的承接关系，先进行子系统的开发，再进行系统集成与调试，最后应用于照明检测系统的实际运营；所谓并行是根据空间时间关系，即全景亮度数据采集系统、照度数据采集系统、检测位置信息采集系统和数据处理系统分别由专业开发小组同时承担开发工作；所谓交叉表示开发的整体性，4个开发小组之间对于系统关联部分共同合作完成。

3.2

实施方案3.2.1

全景亮度系统通过高清摄像机，对被检隧道路面进行视频录制或高速拍照，将海量高清视频或照片进行数据库存储，然后利用全景解析软件得出不同时刻对于不同位置的亮度数据值。3.2.2

照度数据系统通过布置于车辆后方的高精度自适应照度计，模拟人眼观看路面的角度，实时采集车辆所在车道3个位置的照度数据，将大量数据进行实时存储。3.2.3

位置信息系统通过置于轮轴上的轮轴识别器记录转动圈数，从而将采集圈数的时间与车辆当时所在位置相对比，最终可与照度数据和亮度数据通过同步时钟进行相对应。3.2.4

数据处理系统通过全景亮度系统、照度数据系统和位置信息系统可得到同一时间同一位置的3个检测点的亮度值和照度值，并可绘制出变化图谱，基于数据构建数学模型，剔除漂移点，拟合转换函数，通过数学分析对相应偏离数据进行二次校准，使得照明数据更准确。车载检测装置如图3所示。

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结语本文研究的隧道照明智能检测系统可通过全景亮度和单