隨著交通運輸業(yè)不斷發(fā)展,中長型隧道在公路建設(shè)中發(fā)揮越來越大的作用。隧道作為一個半封閉的柱狀空間,具有縱深長、封閉性強等特點。機(jī)動車輪胎與地面的摩擦和排放的尾氣,如不及時合理的排放出去,極易造成CO和懸浮顆粒物的聚集,將直接關(guān)系到行經(jīng)隧道的車輛司乘人員和維護(hù)工作人員的人身安全。COVI檢測器是用來在線采集VI(隧道能見度)和CO濃度的設(shè)備,可以實時監(jiān)測隧道內(nèi)的相關(guān)數(shù)據(jù),提供給隧道相關(guān)的監(jiān)管部門,為隧道通風(fēng)及道路安全通行提供決策依據(jù)。
XF-CQ15隧道COVI檢測器利用光學(xué)透射原理,實時檢測隧道環(huán)境內(nèi)的一氧hua碳濃度和VI值,可以反應(yīng)出隧道內(nèi)車輛排放廢氣在隧道內(nèi)的聚集程度。提供不同輸出方式,當(dāng)數(shù)據(jù)較高時,及時數(shù)據(jù)報警。
1.1原理介紹
按照檢測原理不同,能見度檢測儀主要分為透射測量儀和散射測量儀。散射型測量儀根據(jù)其測量原理分為前向散射法與后向散射法。前向散射法取樣空間較小,測量結(jié)果的代表性較差;后向散射法取樣空間大,但要求采樣空間內(nèi)無障礙物,因此無法適用于隧道狹窄空間。透射類測量儀因其測量直接、計算簡單、易于實現(xiàn)且更加適用于對低能見度檢測,針對數(shù)據(jù)精度要求較高但對儀器體積要求不高的場所,因而更適合隧道特殊環(huán)境。
氣象學(xué)中,能見度被定義為在一定的大氣透明度下,人眼能發(fā)現(xiàn)的以水平天空為背景的黑色目標(biāo)物的最大距離。水平大氣能見度Koschmieder定律:

式中:V 為以水平天空為背景的黑色目標(biāo)物能見度,σ為觀測方向大氣水平消光系數(shù),ε為視覺反應(yīng)閾值,取推薦值 0.05。能見度測量的關(guān)鍵即為如何準(zhǔn)確測量大氣消光系數(shù)σ。
設(shè)光源初始光強為I0,在光學(xué)路徑L處探測器接收到的光強為I假設(shè)在光的傳輸路徑上大氣均勻分布,則光輻射在大氣中的衰減遵循比爾朗博定律,即:

聯(lián)立式(1)、(2)兩式即可推導(dǎo)出能見度 V、光學(xué)路徑長度L、透過率τ三者之間關(guān)系:

由式(3)可知,能見度距離只與大氣透過率相關(guān),而大氣透過率由I0和I 計算得到。因此,準(zhǔn)確測得光源發(fā)光的始末光強值,即可計算得到能見度。由于不同人群在不同環(huán)境下的視覺反應(yīng)閾值不同,由此計算得到的能見度計算結(jié)果并不準(zhǔn)確,因此能見度計算以消
光系數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)。
依據(jù)上述理論,COVI檢測器根據(jù)透射原理工作,發(fā)射/接收器和反射器對向安裝,在固定好支架并對準(zhǔn)后,光學(xué)部件發(fā)出的高聚焦檢測光束。發(fā)射/接收器和反射器安裝距離間隔3米(往返光路,實際檢測光程為6米),由存在懸浮顆粒物,接收到的光信號會有所衰減。接收器根據(jù)得到的光信號值,通過計算,處理為相應(yīng)的VI值。
1.2產(chǎn)品結(jié)構(gòu)
XF-CQ15隧道COVI檢測器由發(fā)射接收端、反射端,安裝調(diào)節(jié)支架以及接線盒四部分組成。根據(jù)我國《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范》要求,安裝在隧道頂部或者側(cè)壁上。如下圖所示:

1.3產(chǎn)品尺寸 mm



1.4技術(shù)參數(shù)
供電電壓 220V±15%V AC 50Hz
整機(jī)功耗 非加熱 ≤5W
加熱 ≤10W
測量范圍 VI:0 - 3.5E-2 1/m
CO: 0 - 500 PPM
測量精度 VI:0.0001 1/m
CO: ±1 PPM
通信接口 1路RS485標(biāo)準(zhǔn)modbus協(xié)議 輸出
兩路4-20mA輸出,對應(yīng)當(dāng)前CO和VI值,最大負(fù)載200歐姆
兩路開關(guān)量輸出,可定制,默認(rèn)為CO和VI超限報警輸出
防護(hù)等級 IP65
數(shù)據(jù)更新間隔 1-120秒可選,默認(rèn)30s。
整機(jī)重量 < 20KG
1.5環(huán)境要求
工作溫度 -40-60℃
工作濕度 0-100*RH
儲存溫度 -50-85℃
二、測試和安裝
2.1接線盒接口定義
接線盒內(nèi)為P12端子排,標(biāo)號為1至12,定義如下:
1 RS485 A 7 RelayA2
2 RS485 B 8 RelayB1
3 CO+ (4-20mA) 9 RelayB2
4 SGND (4-20mA,公共地) 10 L(火線)
5 VI+ (4-20mA) 11 N(零線)
6 RelayA1 12 PE(地線)
2.2安裝說明
COVI檢測器在出廠前所有部件均裝配成套,分為發(fā)射/接收端+支架、反射端+支架、接線盒。其中發(fā)射/接收端+支架部分和接線盒已經(jīng)用線纜連接好?,F(xiàn)場安裝時只需要固定支架部分,然后進(jìn)行調(diào)試對準(zhǔn)即可。安裝時要注意以下幾點:
1) 支架安裝要求上表面在同一水平面,而且要與地面平行。在完成安裝后要保證不會產(chǎn)生位移。支架間距為3米。支架由8顆鋼膨脹螺栓固定于隧道墻面,建議安裝高度為3米(如下圖所示)。

2) 分為發(fā)射/接收端和反射端視線內(nèi)沒有障礙物 。
3)建議將COVI檢測器安裝到隧道側(cè)墻壁上,且安裝方向和車行進(jìn)方向一致。。
2.3安裝圖
安裝支架底板孔位圖如下

整體效果圖如下:
2.4設(shè)備調(diào)試
1) 初步觀測,適當(dāng)調(diào)節(jié)接收機(jī)/發(fā)射機(jī)和反射機(jī)支架底座上的螺栓,使接收機(jī)/發(fā)射機(jī)和反射機(jī)的鏡筒大致在一條直線上,固定緊兩邊的螺栓。
2) 再次確認(rèn)接線無誤后,給設(shè)備接通電源。設(shè)備上電初始化后,接收機(jī)/發(fā)射機(jī)端鏡筒會發(fā)射出白色可見光(光亮較強,最好帶一個太陽鏡觀測),光束進(jìn)入反射端。首先調(diào)節(jié)接收機(jī)/發(fā)射機(jī)支架底座上的調(diào)節(jié)螺栓,使光斑均勻分布在接收機(jī)鏡筒周圍后,固定該端的螺栓。接下來需要兩人分工合作,一人調(diào)節(jié)反射機(jī)端支架底座上的螺栓,大致觀測到發(fā)射光斑均勻分布在接收機(jī)/發(fā)射機(jī)端鏡筒周圍,微鎖緊螺栓。另一個人開始在接收機(jī)/發(fā)射機(jī)端機(jī)箱上的觀測鏡口觀測(最好帶太陽鏡),繼續(xù)調(diào)整接收機(jī)/發(fā)射機(jī)端螺栓,直至觀測窗口的光束恰好為觀測窗的十字準(zhǔn)心*央,鎖緊收機(jī)/發(fā)射機(jī)端螺栓。至此,設(shè)備VI光路部分調(diào)試基本完成。此部分最好由專業(yè)人員來操作。
3) 支架底座上的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)如下圖所示。
