基于車載式道路照明檢測系統(tǒng)的路燈等照度曲線檢測方法

錢 偉

(無錫市照明工程有限公司，江蘇 無錫 214000)

0 引言

在路燈照明設(shè)計中，燈具在路面上合理的光強(qiáng)分布一直是路燈照明設(shè)計人員所追求的重要技術(shù)指標(biāo)，因為它直接影響著路面的平均照度和照度均勻度。而路燈的平面等照度曲線能直觀形象地展示出路面上的光強(qiáng)和照度分布情況。所以，路燈的等照度曲線檢測在道路照明中有著重要意義。目前，路燈的等照度曲線測量方法有兩種:一種是室內(nèi)檢測法，使用分布光度計，測出燈具的空間光強(qiáng)分布，利用照度平方反比定律得出路面上各點的照度值，從而繪制出平面等照度曲線;另外一種方法是在室外的路燈照明現(xiàn)場利用手持照度計采用傳統(tǒng)逐點測量的手工檢測方法，密集采集路燈下的各點照度分布，最終手工繪制等照度曲線。第一種方法需要借助分布光度計才能完成，耗時比較長，無法實現(xiàn)戶外現(xiàn)場檢測;第二種方法需要到道路上測量，測量點比較多，費事費力，而且無法密集測量照度分布點，無法得到精確的等照度曲線?？紤]到以上兩種檢測方法的缺陷，文章介紹一種快速、準(zhǔn)確繪制等照度曲線的方法，該方法基于車載式道路照明檢測系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集處理軟件，能方便、快速、準(zhǔn)確地在道路照明現(xiàn)場測量路燈的等照度曲線。采用此方法對路燈現(xiàn)場進(jìn)行多次測量，取得了良好的效果。

1 路燈的平面等照度曲線及重要性

路燈平面等照度曲線是指點亮的路燈照射到路面上，將路面上具有相同照度值的所有點利用適當(dāng)坐標(biāo)系(如直角坐標(biāo)系或極坐標(biāo)系)繪成的曲線，燈具在極坐標(biāo)系中的等照度曲線如圖1 所示。

圖1 平面等照度曲線圖

在道路照明中，路燈在路面上的等照度曲線形象直觀地標(biāo)示出路面上的照度分布情況和照度均勻度水平，特別對新型路燈燈具的設(shè)計、選型、改進(jìn)以及施工質(zhì)量驗收，提供了有效的數(shù)據(jù)支持，而且對路燈的桿高、桿距的優(yōu)化設(shè)計提供直接、可靠的檢測依據(jù)。

2 基于車載式道路照明檢測系統(tǒng)的路燈平面等照度曲線檢測方法

我們采用了由鹽城師范學(xué)院實驗中心秦大為教授研制的車載式道路照明檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)由照度、亮度傳感器、主機(jī)、手提電腦等組成。將其安裝在轎車上，沿被測道路正常行駛即可準(zhǔn)確、快速、安全地測量路燈現(xiàn)場的平均照度、平均亮度、照度均勻度、亮度均勻度等技術(shù)指標(biāo)。該系統(tǒng)具有10 次/秒以上的照度采集速度，為路面照度參數(shù)的密集測量和等照度曲線現(xiàn)場檢測提供有效的技術(shù)支持。

2.1 車載式道路照明檢測系統(tǒng)特性

1)照度測量的精度:±5%。

2)照度的測量范圍:0～250 lx。

3)取樣速度:10 次/秒。

4)RS-232 傳輸速率:9 600 bps。

5)汽車的行進(jìn)速度:20～30 km/h。

儀器的外形如圖2 所示。

圖2 檢測器外形圖

車載式道路照明檢測系統(tǒng)安裝的示意圖如圖3所示。

圖3 檢測系統(tǒng)安裝示意圖

圖3 中，1 為汽車，2 為相距1 m 的兩只照度傳感器。

使用時，將兩只改裝后的照度傳感器安裝于汽車前面的引擎蓋上，使兩只傳感器相距1 m，將照度傳感器調(diào)至水平。由于該系統(tǒng)的照度采樣速度達(dá)到10次/秒，汽車如以5 km/h 速度勻速行駛在同一路燈兩側(cè)等距的位置時，可實現(xiàn)每隔0.2 m 讀取一位照度數(shù)字，如此密集的采樣速度為等照度曲線的準(zhǔn)確檢測提供了大量的測量數(shù)據(jù)。通過計算機(jī)軟件采集數(shù)據(jù)及圖片處理，即可得到路面的照度曲線。

2.2 采集照度數(shù)據(jù)方法

(1)測量對象選擇。選擇燈具間距、高度、懸挑、仰角和光源一致性等方面都具有代表性的路燈作為測量路段，從該測量路段中選擇一盞路燈作為被測對象。

(2)測量路段范圍。從被測燈桿與一邊燈桿間距離的中心位置到被測燈桿與另一邊燈桿間距離的中心位置，兩中心位置之間的路段為所選測量路段，具體選擇測量路段如圖4 所示。

圖4 測量路段示意圖

(3)汽車行駛路線。首先將裝有車載式道路照明檢測系統(tǒng)的汽車沿靠著路牙車道從A 點行駛至B 點，從A 點開始采集數(shù)據(jù)，汽車行駛至B 點時，停止采集數(shù)據(jù)并保存數(shù)據(jù)。此時測得的數(shù)據(jù)為第一車道AB 間的照度數(shù)據(jù)分布。按照上述步驟依次測量第二車道、第三車道等車道，測量所有車道時汽車行駛方向必須朝同一個方向不得中途更改行駛方向，測量時行駛方向一直保持為正向，變換測量車道時只需改變當(dāng)前所測車道數(shù)。

(4)測量完所有車道并保存了所有車道數(shù)據(jù)，計算機(jī)即可利用其軟件自動完成繪制平面等照度曲線工作。

圖5 某路段等照度曲線圖

圖5 為無錫市新區(qū)某路段第37 號路燈在直角坐標(biāo)系下的等照度曲線，其中橫坐標(biāo)為以37 號路燈為中心分別向兩側(cè)分布的被測光照度點數(shù)，縱坐標(biāo)是以被測路段路牙為原點逐次向上延伸直至對面路牙縱向分布的光照度點數(shù)，圖5 中曲線的顏色深淺表示照度數(shù)值的大小，具體顏色、照度值參照右側(cè)顏色與數(shù)值對應(yīng)標(biāo)識。

基于車載式道路照明檢測系統(tǒng)的路燈平面等照度曲線檢測方法，克服了人工測量時的困難。這種方法可以直接在現(xiàn)場安全準(zhǔn)確地測量，不需借助分布光度計，即可充分反映測量現(xiàn)場的實際情況。

檢測注意事項:

(1)路燈選取應(yīng)盡量減少其他電光源的干擾。

(2)選取路燈應(yīng)在車流量少，車速低的路段。

(3)測量前，應(yīng)將燈點燃20～30 min 后方可進(jìn)行測量。

(4)應(yīng)在清潔和干燥的路面上進(jìn)行測量，不宜在測量場地有積水、積雪時進(jìn)行測量。

(5)測量照度時，照度傳感器應(yīng)放在水平位置。

3 小 結(jié)

采用此方法對無錫市道路不同路燈的等照度曲線進(jìn)行現(xiàn)場測量取得了良好的檢測效果。實踐證明，采用此方法完全可實現(xiàn)對路燈等照度曲線的現(xiàn)場測量，并具有測量效率高、準(zhǔn)確性高和安全可靠等優(yōu)點，為測試道路照明效果的現(xiàn)場測量探索出一條新的技術(shù)路徑。我們正在進(jìn)一步地完善該項測量技術(shù)，努力使其更規(guī)范、更符合國家相關(guān)測量標(biāo)準(zhǔn)，以便為路燈的等照度曲線現(xiàn)場測量提供科學(xué)、準(zhǔn)確、方便、可行的新技術(shù)支持。

［1］錢偉，秦大為.車載式道路照明檢測系統(tǒng)［J］.燈與照明，2010

［2］王鈞，朱繼紅.基于CCD 和MATLAB 的等照度線繪制方法［J］.照明工程學(xué)報，2013

［3］秦大為.道路照明照度測量方法［J］.電工技術(shù)雜志，2005