隧道照明智能检测系统研究与应用

（山西省交通建设工程质量检测中心（有限公司），山西太原030006）

摘

要：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指导作用。

关键词：隧道照明；智能检测；运营状况评价

0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。

1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。

2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

基金项目：山西交通控股集团有限公司2018年度科技项目计划（18-JKKJ-44）

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

图1

照明检测系统结构示意图

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。

3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

（下转第81页）

79ZhuangbeiYingyongyuYanjiu◆装备应用与研究下方，由两名技术人员配合完成安装作业。安装过程中，操作杆的长度根据输电线路电压等级的有效长度决定，与导线间预留足够的安全距离。将指示牌放置在安装工具上，使用起子抬起警告牌压簧并碰击导线，压簧与导线固定后，撤下工具，完成安装。为检验太阳能警告牌的警示效果，在安装区域周围的工人、司机、居民群体中选取60人进行调查访问。在安装前，被调查人员安全认知率在18/60，安装后，这一数字上升为55/60。对本安装点输电线路发生外力破坏故障的情况进行统计，安装后1年内，故障发生率较之前降低了72.5%，警示效果明显。2.22.2.1

太阳能自感光亮警告牌的优化性能提升

优选PC材料的外置太阳能电池板，并尽可能进行IC控制；使用不锈钢材料制作太阳能警告牌挂架、压簧等部件，避免在使用过程中发生锈蚀；保证LED指示灯的密封性，要求将指示灯内部的电路板隔离，避免灯罩破损时外部雨水渗入，影响指示灯正常发挥作用。2.2.2

电池寿命

电池寿命通常决定了太阳能自感光亮警告牌的使用时长，在选取电池元件时，需要重点考虑其使用寿命。例如，选用3.3V、500mAh的镍氢电池，该型号电池充放电1000次后，其容量降低至原来的79%，蓄电量一般可达到常规镍铬电池的1.3倍，且质量更轻，使用寿命长，经济性更高。另外，外部环

（上接第79页）

境温度会给电池性能的发挥造成明显影响，在高温、极寒环境中电池无法正常工作。因此对太阳能警告牌的优化，需重点考虑温度对电池性能的影响。2.2.3

警告牌亮度

太阳能自感光亮警告牌中使用了LED发光元件，相对于反光类材料，其发光强度更大，亮度最大可达到2000mcd，可视距离超过500m，即便在雨雪、雾霾天气，也能为司机、大型机械驾驶员及行人提示输电线路的具体位置。

3结语在输电线路中普及应用太阳能自感光亮警告牌已经成为

主流趋势，相关单位需结合输电线路所在区域的特点，合理选择相应技术参数的太阳能警告牌，辅助信息化监管系统或人员，做好输电线路运维工作。

［参考文献］

[1]梁华贵.在线监测警示设备在输电线路保护中的应用[J].电

工技术，2019（14）：20-21.

[2]杨冬，鲍杰，柯春根，等.在线监测警示设备在输电线路保护

中的应用[J].集成电路应用，2018，35（12）：43-44.收稿日期：2019-11-29

作者简介：蔡光明（1980—），男，广东珠海人，高级技师，研究方向：输电线路安全运行。

营和养护决策提供准确的数据支撑，适用于大批量、长隧道的照明检测，可满足全省乃至全国的大量检测需求。

图3

车载检测装置简易示意图

［参考文献］

[1]吴华.公路隧道照明系统检测方法探讨[J].广东公路交通，

2002（3）：50-52.

图2

隧道照明智能检测技术路线图

[2]王康.基于亮度成像技术的道路照明检测研究[D].杭州：浙

江大学，2016.

[3]赵建平，林若慈，张滨，等.道路照明检测和节能评价方法研

究[J].建设科技，2012（16）：28-31.

[4]梁波，李汶洋，王裕先，等.道路照明质量检测装置：CN203502

111U[P].2014-03-26.

[5]叶荣南，叶丹，马承柏.道路照明现场检测方法研究[J].照明

工程学报，2017（1）：107-112.

[6]马以春，秦大为，朱佳南，等.一种车载式道路照明检测系统：

CN203132691U[P].2013-08-14.

[7]涂钢.公路隧道照明优化设计方法及软件开发[D].西安：长

安大学，2015.

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。

4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

收稿日期：2019-11-22

作者简介：刘志英（1988—），女，山西朔州人，硕士研究生，工程师，研究方向：高速公路机电检测、运营期养护及高速公路信息管理系统。

点照度信息采集，进行智能优化处理，对隧道照明状况进行客观准确评价，检测速度快、数据准确、一致性高，为后续隧道运

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