Sichtbarkeitssensorübersicht
Als Kernausrüstung der modernen Umweltüberwachung messen Sichtweitensensoren die atmosphärische Transmission in Echtzeit mithilfe photoelektrischer Prinzipien und liefern wichtige meteorologische Daten für verschiedene Branchen. Die drei wichtigsten technischen Lösungen sind Transmission (Basislinienmethode), Streuung (Vorwärts-/Rückwärtsstreuung) und visuelle Abbildung. Unter diesen ist der Vorwärtsstreuungstyp aufgrund seines hohen Preis-Leistungs-Verhältnisses der Mainstream-Markt. Typische Geräte wie die Vaisala FD70-Serie können Sichtweitenänderungen im Bereich von 10 m bis 50 km mit einer Genauigkeit von ±10 % erkennen. Sie sind mit einer RS485/Modbus-Schnittstelle ausgestattet und eignen sich für raue Umgebungen von -40 °C bis +60 °C.
Wichtigste technische Parameter
Selbstreinigungssystem für optische Fenster (z. B. Staubentfernung durch Ultraschallvibration)
Mehrkanal-Spektralanalysetechnologie (850 nm/550 nm Doppelwellenlänge)
Dynamischer Kompensationsalgorithmus (Korrektur von Kreuzinterferenzen bei Temperatur und Feuchtigkeit)
Datenabtastfrequenz: 1 Hz ~ 0,1 Hz einstellbar
Typischer Stromverbrauch: <2 W (12 VDC-Stromversorgung)
Branchenanwendungsfälle
1. Intelligentes Transportsystem
Autobahn-Frühwarnnetz
Das Sichtüberwachungsnetz auf der Shanghai-Nanjing-Autobahn setzt in Abschnitten mit starkem Nebel alle zwei Kilometer Sensorknoten ein. Bei einer Sichtweite von weniger als 200 Metern wird automatisch die Geschwindigkeitsbegrenzung (120 bis 80 km/h) auf der Informationstafel angezeigt, bei einer Sichtweite von weniger als 50 Metern wird die Einfahrt zur Mautstation geschlossen. Das System reduziert die durchschnittliche jährliche Unfallrate auf diesem Abschnitt um 37 Prozent.
2. Überwachung der Start- und Landebahnen
Der internationale Flughafen Beijing-Daxing nutzt ein dreifach redundantes Sensorarray, um Daten zur Landebahnsichtweite (RVR) in Echtzeit zu generieren. In Kombination mit dem Instrumentenlandesystem ILS wird bei einer RVR < 550 m das Blindlandeverfahren der Kategorie III eingeleitet, wodurch die Pünktlichkeit der Flüge um 25 % erhöht wird.
Innovative Anwendung der Umweltüberwachung
1. Verfolgung städtischer Umweltverschmutzung
Das Shenzhener Umweltschutzamt richtete auf der Nationalstraße 107 eine gemeinsame Beobachtungsstation für Sichtbarkeit und PM2,5 ein, invertierte den Aerosol-Extinktionskoeffizienten über die Sichtbarkeit und entwickelte in Kombination mit Verkehrsflussdaten ein Beitragsmodell für Verschmutzungsquellen. Dabei gelang es, Dieselabgase als Hauptverschmutzungsquelle zu identifizieren (Beitrag 62 %).
2. Warnung vor Waldbrandgefahr
Das im Waldgebiet Greater Khingan Range eingesetzte Verbundsensornetzwerk für Sichtbarkeit und Rauch kann das Feuer innerhalb von 30 Minuten schnell lokalisieren, indem es die abnormale Abnahme der Sichtbarkeit (> 30 %/h) überwacht und mit der Erkennung von Infrarot-Wärmequellen zusammenarbeitet. Die Reaktionsgeschwindigkeit ist viermal höher als bei herkömmlichen Methoden.
Spezielle Industrieszenarien
1. Hafenlotsendienste
Der im Hafen Ningbo Zhoushan verwendete Lasersichtbarkeitsmesser (Modell: Biral SWS-200) aktiviert automatisch das automatische Anlegesystem (APS) des Schiffes, wenn die Sichtweite <1000 m beträgt, und erreicht bei Nebel einen Anlegefehler von <0,5 m, indem er Millimeterwellenradar mit Sichtdaten kombiniert.
2. Tunnelsicherheitsüberwachung
Im Qinling-Zhongnanshan-Autobahntunnel ist alle 200 m ein Zweiparametersensor für Sichtweite und CO-Konzentration installiert. Bei einer Sichtweite von <50 m und einem CO-Gehalt von >150 ppm wird automatisch der dreistufige Belüftungsplan aktiviert, wodurch die Reaktionszeit im Notfall auf 90 Sekunden verkürzt wird.
Technologieentwicklungstrend
Multisensorfusion: Integration mehrerer Parameter wie Sichtbarkeit, PM2,5 und Rußkonzentration
Edge Computing: Lokale Verarbeitung für eine Warnreaktion im Millisekundenbereich
5G-MEC-Architektur: Unterstützung der Vernetzung großer Knoten mit geringer Latenz
Modell für maschinelles Lernen: Entwicklung eines Algorithmus zur Vorhersage der Sichtbarkeit und der Wahrscheinlichkeit von Verkehrsunfällen
Typischer Bereitstellungsplan
Für Autobahnszenarien wird die Architektur „Hot-Standby mit zwei Maschinen und Solarstromversorgung“ empfohlen. Die Masthöhe sollte 6 m betragen und die Neigung sollte 30° betragen, um direkte Scheinwerfer zu vermeiden. Der Datenfusionsalgorithmus muss ein Modul zur Regen- und Nebelerkennung enthalten (basierend auf der Korrelation zwischen Sichtweitenänderung und Luftfeuchtigkeit), um Fehlalarme bei starkem Regen zu vermeiden.
Mit der Entwicklung des autonomen Fahrens und intelligenter Städte entwickeln sich Sichtbarkeitssensoren von einzelnen Erkennungsgeräten zu zentralen Wahrnehmungseinheiten intelligenter Verkehrsentscheidungssysteme. Neueste Technologien wie Photon Counting LiDAR (PCLidar) erweitern die Erkennungsgrenze auf unter 5 m und bieten so eine präzisere Datenunterstützung für das Verkehrsmanagement bei extremen Wetterbedingungen.
Veröffentlichungszeit: 12. Februar 2025