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面向交通气象实验室应用的雾模拟系统的设计与实现

面向交通气象实验室应用的雾模拟系统的设计与实现

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作者：白惇中国科学院大学(工程管理与信息技术学院)

学位级别：硕士

随着中国的快速发展,其特征中包含建设了最好的高速公路,而现代交通安全受各种天气条件的影响。根据目前的技术,还没有这样一个巨大的系统,能够在雾的自然天气条件下进行试验和研究,并控制雾的各种产生时间、消散和能见度等。仅靠自然... 详细信息

随着中国的快速发展,其特征中包含建设了最好的高速公路,而现代交通安全受各种天气条件的影响。根据目前的技术,还没有这样一个巨大的系统,能够在雾的自然天气条件下进行试验和研究,并控制雾的各种产生时间、消散和能见度等。仅靠自然雾来保障交通安全的研究,已经不能满足当前的实际需求。由于缺乏有效的雾天模拟平台,很多恶劣气象条件下的交通安全研究只能停留在理论研究的阶段,特别是驾驶员在雾环境下的能见度实验工作。每次的实验经常是需要等待特定的天气条件,这已经成为各类驾驶员能见度实验的瓶颈。因此,需要有一套完整的雾模拟系统,为进一步更好地研究恶劣的天气条件对道路交通环境的影响是非常必要的。本文将设计实现一种面向交通气象实验室应用的雾模拟系统,该交通气象实验室有以下指标：长度为250米,高度8米,内部铺设有一条4.25米宽的柏油路面。本文设计的雾模拟系统根据交通气象环境实验室的具体情况进行设计,即在这样一个封闭的实验环境中模拟可控的雾天环境,满足各种类型车辆在不同能见度的雾环境条件下开展交通安全影响方面的实验研究。雾模拟系统的雾颗粒直径主要分布在3-15¨m,造雾有效区域长210米,共分为7个造雾区域,能够形成连续密度均匀的雾环境,也可以模拟出间断式、不同浓度梯度变化的道路雾态环境。本论文完成的主要研究工作如下：(1) 对交通气象实验室雾模拟系统的功能进行需求分析,确定了雾模拟系统的功能及技术指标,提出了设计方案;(2) 确定了雾模拟系统能见度测量的数学模型。(3) 完成了雾模拟系统硬件设计方案,设备选型,根据硬件联网图进行了硬件平台的搭建;(4) 完成了雾模拟系统设计和控制系统的调试,该系统可实现手动控制与自动控制,并进行实际应用测试;本文设计和实现的雾模拟系统已经在国家所属某单位使用。本文通过对交通气象环境实验室的特点进行研究分析,本系统能够根据调节喷雾量的大小来实现喷雾达到预期的能见度范围之内。目前的测试结果表明,该系统运行状态良好,能够满足雾天驾驶员视认性、低能见度条件下道路交通安全辅助驾驶、能见度检测设备比对等试验,本课题的研究达到了预期设计目标。

关键词：雾模拟系统能见度可编程序控制器喷雾控制系统交通气象

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