Przegląd czujnika widoczności
Jako podstawowe wyposażenie nowoczesnego monitoringu środowiska, czujniki widoczności mierzą transmitancję atmosferyczną w czasie rzeczywistym za pomocą fotoelektryka i dostarczają kluczowych danych meteorologicznych dla różnych gałęzi przemysłu. Trzy główne rozwiązania techniczne to transmisja (metoda bazowa), rozpraszanie (rozpraszanie do przodu/do tyłu) oraz obrazowanie wizualne. Spośród nich, rozpraszanie do przodu zajmuje dominującą pozycję na rynku ze względu na wysoką cenę. Typowe urządzenia, takie jak seria Vaisala FD70, mogą wykrywać zmiany widoczności w zakresie od 10 m do 50 km z dokładnością ±10%. Wyposażone są w interfejs RS485/Modbus i mogą pracować w trudnych warunkach od -40°C do +60°C.
Podstawowe parametry techniczne
Optyczny system samoczyszczenia okien (np. usuwanie kurzu za pomocą wibracji ultradźwiękowych)
Wielokanałowa technologia analizy widmowej (podwójna długość fali 850 nm/550 nm)
Algorytm kompensacji dynamicznej (korekcja interferencji temperatury i wilgotności)
Częstotliwość próbkowania danych: 1 Hz~0,1 Hz regulowana
Typowy pobór mocy: <2 W (zasilanie 12 V DC)
Przykłady zastosowań przemysłowych
1. Inteligentny system transportowy
Sieć wczesnego ostrzegania na autostradach
Sieć monitoringu widoczności wdrożona na autostradzie Szanghaj-Nankin rozmieszcza węzły czujników co 2 km na odcinkach o dużym zamgleniu. Gdy widoczność spada poniżej 200 m, automatycznie uruchamia się ostrzeżenie o ograniczeniu prędkości na tablicy informacyjnej (120→80 km/h), a gdy widoczność spada poniżej 50 m, wjazd na punkt poboru opłat jest zamykany. System zmniejsza średnią roczną liczbę wypadków na tym odcinku o 37%.
2. Monitorowanie pasa startowego lotniska
Międzynarodowy port lotniczy Pekin-Daxing wykorzystuje potrójny redundantny układ czujników do generowania danych o zasięgu widzialności wzdłuż pasa startowego (RVR) w czasie rzeczywistym. W połączeniu z systemem lądowania według wskazań przyrządów ILS, procedura lądowania w ciemno kategorii III jest inicjowana, gdy RVR wynosi <550 m, co zapewnia wzrost punktualności lotów o 25%.
Innowacyjne zastosowanie monitoringu środowiska
1. Śledzenie zanieczyszczeń miejskich
Biuro Ochrony Środowiska w Shenzhen utworzyło wspólną stację obserwacyjną widoczności i cząstek PM2,5 przy autostradzie krajowej nr 107, odwróciło współczynnik ekstynkcji aerozolu za pomocą widoczności i opracowało model udziału źródeł zanieczyszczeń w połączeniu z danymi dotyczącymi przepływu ruchu, skutecznie lokalizując spaliny pojazdów z silnikiem Diesla jako główne źródło zanieczyszczenia (udział 62%).
2. Ostrzeżenie o ryzyku pożaru lasu
Sieć czujników wykrywających dym i widoczność rozmieszczona w rejonie leśnym Greater Khingan Range umożliwia szybką lokalizację pożaru w ciągu 30 minut poprzez monitorowanie nienormalnego spadku widoczności (>30%/h) i współpracę z detektorem ciepła na podczerwień. Szybkość reakcji jest czterokrotnie wyższa niż w przypadku tradycyjnych metod.
Specjalne scenariusze przemysłowe
1. Pilotaż statków portowych
Laserowy miernik widoczności (model: Biral SWS-200) używany w porcie Ningbo Zhoushan automatycznie aktywuje automatyczny system cumowania statku (APS), gdy widoczność wynosi <1000 m, a w przypadku mgły uzyskuje błąd cumowania <0,5 m poprzez połączenie danych z radaru milimetrowego z danymi dotyczącymi widoczności.
2. Monitorowanie bezpieczeństwa tunelu
W tunelu autostradowym Qinling Zhongnanshan co 200 m zainstalowano dwuparametrowy czujnik widoczności i stężenia CO2. Gdy widoczność spada poniżej 50 m, a stężenie CO2 > 150 ppm, automatycznie uruchamia się trzystopniowy plan wentylacji, skracając czas reakcji na wypadek do 90 sekund.
Trend ewolucji technologii
Fuzja wielu czujników: integracja wielu parametrów, takich jak widoczność, PM2,5 i stężenie sadzy
Edge computing: lokalne przetwarzanie w celu uzyskania reakcji ostrzegawczej na poziomie milisekund
Architektura 5G-MEC: obsługa sieci o niskim opóźnieniu w przypadku dużych węzłów
Model uczenia maszynowego: opracowanie algorytmu przewidywania prawdopodobieństwa wypadku drogowego w zależności od widoczności
Typowy plan wdrożenia
Architektura „podwójnego systemu rezerwowego + zasilanie słoneczne” jest zalecana w scenariuszach autostradowych, z masztem o wysokości 6 m i nachyleniem 30°, aby uniknąć bezpośredniego oślepiania reflektorami. Algorytm łączenia danych musi zawierać moduł rozpoznawania deszczu i mgły (oparty na korelacji między szybkością zmian widoczności a wilgotnością), aby uniknąć fałszywych alarmów podczas ulewnych deszczy.
Wraz z rozwojem autonomicznej jazdy i inteligentnych miast, czujniki widoczności ewoluują z pojedynczych urządzeń detekcyjnych w centralne jednostki percepcyjne inteligentnych systemów podejmowania decyzji w ruchu drogowym. Najnowsze technologie, takie jak fotonowy LiDAR zliczający (PCLidar), rozszerzają granicę detekcji do poniżej 5 m, zapewniając dokładniejsze wsparcie danych w zarządzaniu ruchem drogowym w ekstremalnych warunkach pogodowych.
Czas publikacji: 12 lutego 2025 r.