Übersicht über Sichtsensoren
Als Kernkomponente moderner Umweltüberwachung messen Sichtweitensensoren die atmosphärische Transmission in Echtzeit mittels photoelektrischer Prinzipien und liefern wichtige meteorologische Daten für verschiedene Branchen. Die drei wichtigsten technischen Lösungen sind Transmission (Basislinienverfahren), Streuung (Vorwärts-/Rückwärtsstreuung) und Bildgebung. Das Vorwärtsstreuverfahren ist aufgrund seines hohen Kosten-Nutzen-Verhältnisses am weitesten verbreitet. Typische Geräte wie die Vaisala FD70-Serie erfassen Sichtweitenänderungen im Bereich von 10 m bis 50 km mit einer Genauigkeit von ±10 %. Sie sind mit einer RS485/Modbus-Schnittstelle ausgestattet und für extreme Umgebungsbedingungen von -40 °C bis +60 °C geeignet.
Technische Kernparameter
Optisches Fenster-Selbstreinigungssystem (z. B. Ultraschall-Vibrations-Staubentfernung)
Mehrkanal-Spektralanalysetechnologie (850 nm/550 nm Dualwellenlänge)
Dynamischer Kompensationsalgorithmus (Korrektur von Temperatur- und Feuchtigkeitsinterferenzen)
Datenabtastfrequenz: 1 Hz ~ 0,1 Hz einstellbar
Typischer Stromverbrauch: <2W (12VDC-Netzteil)
Anwendungsfälle in der Industrie
1. Intelligentes Transportsystem
Frühwarnsystem für Autobahnen
Das auf der Autobahn Shanghai-Nanjing installierte Sichtüberwachungsnetz setzt in nebelreichen Abschnitten alle 2 km Sensoren ein. Bei einer Sichtweite unter 200 m wird automatisch die Geschwindigkeitsbegrenzung auf der Anzeigetafel (120 → 80 km/h) angezeigt, und bei einer Sichtweite unter 50 m wird die Zufahrt zur Mautstation geschlossen. Das System reduziert die durchschnittliche jährliche Unfallrate auf diesem Abschnitt um 37 %.
2. Überwachung der Flughafenlandebahnen
Der internationale Flughafen Peking Daxing nutzt ein dreifach redundantes Sensorarray zur Echtzeit-Erfassung von RVR-Daten (Landebahnsichtweite). In Kombination mit dem ILS-Instrumentenlandesystem wird bei einer RVR < 550 m das Blindlandeverfahren der Kategorie III eingeleitet, wodurch die Pünktlichkeitsrate um 25 % erhöht wird.
Innovative Anwendung der Umweltüberwachung
1. Erfassung der städtischen Umweltverschmutzung
Das Umweltamt von Shenzhen errichtete eine gemeinsame Beobachtungsstation für Sichtweite und PM2,5 an der Nationalstraße 107, invertierte den Aerosolextinktionskoeffizienten anhand der Sichtweite und erstellte in Kombination mit Verkehrsflussdaten ein Modell zur Bestimmung des Beitrags der Verschmutzungsquellen. Dabei konnte der Dieselmotorenabgas erfolgreich als Hauptverschmutzungsquelle (Beitrag 62 %) lokalisiert werden.
2. Warnung vor Waldbrandgefahr
Das im Waldgebiet des Großen Hinggan-Gebirges eingesetzte kombinierte Sicht- und Rauchsensornetzwerk kann Brände innerhalb von 30 Minuten schnell lokalisieren, indem es die abnormale Abnahme der Sichtweite (>30%/h) überwacht und mit der Infrarot-Wärmequellenerkennung zusammenarbeitet. Die Reaktionsgeschwindigkeit ist viermal höher als bei herkömmlichen Methoden.
Spezielle industrielle Szenarien
1. Hafenlotsendienst
Das im Hafen von Ningbo Zhoushan eingesetzte Lasersichtbarkeitsmessgerät (Modell: Biral SWS-200) aktiviert automatisch das automatische Schiffsanlegesystem (APS), wenn die Sichtweite <1000 m beträgt, und erreicht bei Nebel einen Anlegefehler von <0,5 m durch die Fusion von Millimeterwellenradar mit Sichtdaten.
2. Überwachung der Tunnelsicherheit
Im Qinling-Zhongnanshan-Autobahntunnel ist alle 200 m ein Zweiparametersensor für Sichtweite und CO-Konzentration installiert. Bei einer Sichtweite von <50 m und einer CO-Konzentration von >150 ppm wird automatisch das dreistufige Belüftungssystem aktiviert, wodurch die Reaktionszeit bei einem Unfall auf 90 Sekunden verkürzt wird.
Trend der Technologieentwicklung
Multisensorfusion: Integration mehrerer Parameter wie Sichtweite, PM2,5 und Rußkonzentration
Edge-Computing: Lokale Verarbeitung zur Erzielung von Warnreaktionen im Millisekundenbereich
5G-MEC-Architektur: Unterstützung latenzarmer Vernetzung massiver Knoten
Maschinelles Lernmodell: Entwicklung eines Algorithmus zur Vorhersage der Wahrscheinlichkeit von Verkehrsunfällen in Abhängigkeit von der Sichtbarkeit
Typischer Einsatzplan
Für Autobahnszenarien wird die Architektur „Dual-Maschinen-Hot-Standby + Solarstromversorgung“ empfohlen. Dabei ist eine Masthöhe von 6 m und eine Neigung von 30° erforderlich, um direkte Scheinwerfereinstrahlung zu vermeiden. Der Datenfusionsalgorithmus muss ein Modul zur Regen- und Nebelerkennung (basierend auf der Korrelation zwischen Sichtweitenänderungsrate und Luftfeuchtigkeit) beinhalten, um Fehlalarme bei starkem Regen zu verhindern.
Mit der Entwicklung des autonomen Fahrens und intelligenter Städte wandeln sich Sichtsensoren von einfachen Erfassungsgeräten zu zentralen Wahrnehmungseinheiten intelligenter Verkehrsleitsysteme. Neueste Technologien wie Photon Counting LiDAR (PCLidar) erweitern die Erfassungsgrenze auf unter 5 Meter und liefern so präzisere Daten für das Verkehrsmanagement bei extremen Wetterbedingungen.
Veröffentlichungsdatum: 12. Februar 2025