RU2774503C1 - Method for measuring the distribution of illumination of a road surface and an automated complex for its implementation - Google Patents
Method for measuring the distribution of illumination of a road surface and an automated complex for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2774503C1 RU2774503C1 RU2021136580A RU2021136580A RU2774503C1 RU 2774503 C1 RU2774503 C1 RU 2774503C1 RU 2021136580 A RU2021136580 A RU 2021136580A RU 2021136580 A RU2021136580 A RU 2021136580A RU 2774503 C1 RU2774503 C1 RU 2774503C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- illumination
- road
- measuring
- photo
- speed
- Prior art date
Links
- 238000005286 illumination Methods 0.000 title claims abstract description 78
- 238000009826 distribution Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 73
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 4
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 abstract description 2
- 230000003287 optical Effects 0.000 description 25
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000001681 protective Effects 0.000 description 4
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 3
- 230000003750 conditioning Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 3
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 230000000903 blocking Effects 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 2
- 229920002574 CR-39 Polymers 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive Effects 0.000 description 1
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007374 clinical diagnostic method Methods 0.000 description 1
- 238000010073 coating (rubber) Methods 0.000 description 1
- 229920005994 diacetyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral Effects 0.000 description 1
- 238000005375 photometry Methods 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory Effects 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
- 230000003595 spectral Effects 0.000 description 1
- 239000003190 viscoelastic substance Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретения относятся к области строительства и эксплуатации улично-дорожных сетей, а также к средствам и способам комплексной диагностики эксплуатационных показателей объектов дорожного хозяйства и организации мониторинга за их технико-эксплуатационным состоянием в режиме реального времени. Способ измерения распределения освещенности дорожного покрытия и автоматизированный комплекс для его реализации предназначены для световых измерений освещенности и могут быть использованы при измерении параметров освещения автомобильных дорог и улиц в режиме реального времени, создаваемого различными источниками искусственного освещения. SUBSTANCE: inventions relate to the field of construction and operation of street and road networks, as well as to means and methods for complex diagnostics of operational indicators of road facilities and organization of monitoring of their technical and operational condition in real time. The method for measuring the illumination distribution of the road surface and the automated complex for its implementation are designed for light measurements of illumination and can be used to measure the parameters of illumination of roads and streets in real time, created by various sources of artificial lighting.
Правильное освещение магистралей и дорог – очень важная задача для любого населенного пункта. Даже незначительные нарушения могут привести к резкому увеличению числа чрезвычайных происшествий, в которых могут пострадать как автомобилисты, так и пешеходы. Именно поэтому освещение автодорог производится в соответствии с ГОСТ, СП и СНиП.Proper lighting of highways and roads is a very important task for any settlement. Even minor violations can lead to a sharp increase in the number of accidents in which both motorists and pedestrians can suffer. That is why road lighting is produced in accordance with GOST, SP and SNiP.
В настоящее время параметры освещения дорог регламентируются достаточно широким набором документов, среди которых ГОСТы, СП (Своды правил) и ОДМ (Отраслевые дорожные методики). Среди наиболее важных документов выделяются: Currently, the parameters of road lighting are regulated by a fairly wide range of documents, including GOSTs, SP (Codes of Rules) and ODM (Industry Road Methods). Among the most important documents are:
- ГОСТ Р 55706-2013 «Освещение наружное утилитарное. Классификация и нормы», регламентирует количественные и качественные параметры освещения;- GOST R 55706-2013 "Outdoor utilitarian lighting. Classification and norms”, regulates the quantitative and qualitative parameters of lighting;
- ГОСТ Р 55707–2013 «Освещение наружное утилитарное. Методы измерений нормируемых параметров», регламентирует методы измерения нормируемых параметров;- GOST R 55707–2013 “Outdoor utilitarian lighting. Methods for measuring normalized parameters”, regulates methods for measuring normalized parameters;
- СП 52.13330.2016 «Естественное и искусственное освещение. Актуализированная редакция СНиП 23-05-95».- SP 52.13330.2016 "Natural and artificial lighting. Updated edition of SNiP 23-05-95.
К числу нормируемых количественных и качественных параметров освещения автодорог вышеуказанные документы относят:Among the normalized quantitative and qualitative parameters of road lighting, the above documents include:
- среднюю освещенность на дорожном покрытии;- average illumination on the road surface;
- равномерность освещенности;
- уровень слепящего действия;
- коэффициент периферийного освещения SR.- uniformity of illumination;
- level of blinding action;
- coefficient of peripheral illumination SR.
Для измерения освещенности дорожного покрытия используются поверенные либо калиброванные люксметры с предельно допускаемой основной относительной погрешностью измерений не более 10 %, диапазоном измерения освещенности от 1 до 100 лк (не менее). Для контроля нормируемых количественных и качественных параметров освещения выбирается контрольный участок, на котором оператор вручную с помощью люксметра производит измерения освещенности дорожного покрытия в контрольных точках, количество которых на контрольном участке зависит от расстояния между осветительными опорами, количества полос движения и их ширины и может достигать 100 и более точек только на одном контрольном участке. После проведения измерений определяется средняя освещенность как среднее арифметическое значение по всем измеренным контрольным точкам, а для контроля равномерности освещенности требуется определить минимальную освещенность. To measure the illumination of the road surface, verified or calibrated luxmeters are used with the maximum permissible basic relative measurement error of not more than 10%, the illumination measurement range is from 1 to 100 lux (not less). To control the normalized quantitative and qualitative parameters of lighting, a control section is selected, where the operator manually, using a luxmeter, measures the illumination of the road surface at control points, the number of which in the control section depends on the distance between the lighting poles, the number of lanes and their width and can reach 100 and more points in only one control area. After the measurements, the average illumination is determined as the arithmetic mean value for all measured control points, and to control the uniformity of illumination, it is required to determine the minimum illumination.
Таким образом, измерение и контроль параметров освещения автомобильных дорог ручным способом является кропотливой и достаточно трудоемкой работой, требующей к тому же перекрытия движения на один и более часов, что бывает весьма затруднительно в условиях современного мегаполиса. Единственным выходом в данной ситуации являются мобильные методы измерений и установки для их реализации. Для их осуществления требуется решение ряда проблем, связанных с ограничениями методов и средств измерений. Кроме того, непрерывная запись данных, которая является особенностью мобильного метода измерений, связана с требованиями к скорости движения транспортного средства и фиксации мест измерения. Известны патенты, направленные на решение данной задачи.Thus, manual measurement and control of road lighting parameters is laborious and rather time-consuming work, which also requires blocking traffic for one or more hours, which can be very difficult in a modern metropolis. The only way out in this situation is mobile measurement methods and installations for their implementation. Their implementation requires the solution of a number of problems associated with the limitations of methods and measuring instruments. In addition, continuous data recording, which is a feature of the mobile measurement method, is associated with the requirements for vehicle speed and fixation of measurement locations. Known patents aimed at solving this problem.
Известен способ осуществления мониторинга улично-дорожной сети посредством передвижной дорожной лаборатории. Согласно этому способу осуществляют контроль технико-эксплуатационных параметров дорожного объекта посредством перемещения вдоль дорожного полотна контрольно-измерительной системы со средством координатной привязки результатов измерений контролируемых параметров и с функциональным комплексом на основе по меньшей мере одной оптоэлектронной компоненты. Для этого упомянутую систему стационарно устанавливают на базовом транспортном средстве с использованием виброизолированной основы для монтажа по меньшей мере части функциональных средств контрольно-измерительной системы и коммутационно организуют выходные каналы ее подсистем с бортовым вычислительным комплексом, функционально являющимся средством обработки регистрируемой информации и передачи результатов на центральную ЭВМ в цифровой форме в режиме реального времени (патент РФ № 2170298 С2, 2001 г.).A known method of monitoring the road network by means of a mobile road laboratory. According to this method, technical and operational parameters of a road object are monitored by moving a control and measuring system along the roadway with a means of coordinate referencing the results of measurements of controlled parameters and with a functional complex based on at least one optoelectronic component. To do this, the said system is permanently installed on the base vehicle using a vibration-isolated base for mounting at least part of the functional means of the control and measuring system, and the output channels of its subsystems are switched by switching with an on-board computer complex, which is functionally a means of processing the recorded information and transmitting the results to the central computer in digital form in real time (RF patent No. 2170298 C2, 2001).
Известно изобретение «Способ осуществления мониторинга улично-дорожной сети посредством передвижной дорожной лаборатории и функциональный комплекс для его осуществления» (патент РФ № 2373325, МПК: E01C 23/07, G01B 5/28, G01C 7/04; опубл. 20.11.2009). Согласно данному способу осуществляют контроль параметров дорожного объекта посредством перемещения вдоль дорожного полотна контрольно-измерительной системы со средством координатной привязки результатов измерений и с функциональным комплексом на основе по меньшей мере одной оптоэлектронной компоненты. Упомянутую систему устанавливают на транспортном средстве (ТС) с использованием виброизолированной основы и коммутационно организуют выходные каналы ее подсистем с бортовым вычислительным комплексом. В качестве виброизолированной основы используют установленную над ТС1 раму с оптической станиной (ОС). Контрольно-измерительную систему формируют многопрофильной, для чего в составе функционального комплекса по меньшей мере используют подсистему замера поперечной ровности поверхности покрытия дорожной одежды, посредством которой осуществляют трехмерное построение микропрофиля упомянутой поверхности в поперечном направлении, для чего данную подсистему организуют на основе трехмерной камеры объемного сканирования и лазерного генератора линии объемного сканирования, которую формируют поперек дорожного полотна, при этом камеру и лазерный генератор пространственно организуют на ОС; подсистему замера продольной ровности поверхности покрытия дорожной одежды, посредством которой осуществляют построение микропрофиля упомянутой поверхности в продольном направлении, для чего данную подсистему организуют на основе трехмерной камеры объемного сканирования и двух датчиков ускорения ОС, которые пространственно организуют на ОС в области камеры. Сканирование исследуемого объекта в области лазерной линии осуществляют посредством общей для обеих подсистем камеры сканирования. Данная система является многопрофильной, фиксирует разные параметры дорожного покрытия, отличается сложностью, а вследствие этого низкой надежностью и точностью измерений.The invention "Method for monitoring the road network by means of a mobile road laboratory and a functional complex for its implementation" is known (RF patent No. 2373325, IPC:
Известна заявка на изобретение № CN105628194A «Road lighting quality field measurement method» / «Метод измерения качества дорожного освещения» (МПК: G01J1/00; опубл. 01.06.2016). Заявка раскрывает способ измерения качества дорожного освещения между двумя опорами уличного освещения, одна из которых помечается специальным маркером. Датчик освещенности располагается в нижней передней части автомобиля и позволяет непрерывно измерять освещенность между двумя опорами при движении автомобиля, причем остановка измерений осуществляется автоматически при достижении автомобилем с датчиком освещенности опоры, помеченной специальным маркером.Known application for invention No. CN105628194A "Road lighting quality field measurement method" / "Method for measuring the quality of road lighting" (IPC: G01J1 / 00; publ. 06/01/2016). The application discloses a method for measuring the quality of road lighting between two street lighting poles, one of which is marked with a special marker. The light sensor is located in the lower front of the car and allows you to continuously measure the illumination between two supports while the car is moving, and the measurement is stopped automatically when the car with the light sensor reaches the support marked with a special marker.
Недостатками данного способа и устройства измерения являются:The disadvantages of this method and measurement device are:
- измерение освещенности, создаваемой осветительными приборами только от опор, расположенных впереди автомобиля. Совершенно не учитывается освещенность от осветительных приборов, расположенных на опорах освещения позади автомобиля, так как в принятой схеме измерения автомобиль экранирует освещение от этих опор, что может привести к значительной погрешности измерений;- measurement of the illumination created by lighting devices only from the pillars located in front of the car. Illumination from lighting devices located on lighting poles behind the car is not taken into account at all, since in the adopted measurement scheme the car screens lighting from these poles, which can lead to a significant measurement error;
- требуется предварительно помечать опоры освещения специальными маркерами, что снижает заявленную в патенте скорость быстрого измерения качества дорожного освещения во время движения.- it is required to pre-mark the lighting poles with special markers, which reduces the patented speed of fast measurement of the quality of road lighting while driving.
Наиболее близкой к заявляемому техническому решению является заявка на изобретение № CN102213613A «Vehicular road illumination detection system» / «Система определения дорожного освещения» (МПК: B60R11/06, G01J1/00, G01M11/02; опубл. 12.10.2011). Предложена система, устанавливаемая на транспортном средстве для обнаружения и оценки качества работы системы уличного освещения. Система включает автомобиль для выявления дорожного освещения, который состоит из цифрового измерителя освещенности, цифровой камеры и поддерживающей ее поворотно-наклонной камеры, спутниковой системы позиционирования, компьютера и принтера, установленных в автомобиле. Автомобиль движется по дороге со средней скоростью, и компьютер может получать всю информацию об освещении, получаемую цифровым измерителем освещенности и цифровой камерой по пути, обрабатывать, анализировать и отображать данные в реальном времени. Результат можно распечатать на принтере. В то же время спутниковый локатор вычисляет точное положение автомобиля в режиме реального времени и направляет водителя для движения и обнаружения в соответствии с откалиброванным маршрутом электронной карты. The closest to the claimed technical solution is the application for invention No. CN102213613A "Vehicular road illumination detection system" / "Road lighting detection system" (IPC: B60R11 / 06, G01J1 / 00, G01M11 / 02; publ. 12.10.2011). A system installed on a vehicle for detecting and evaluating the quality of the street lighting system is proposed. The system includes a vehicle for detecting road lighting, which consists of a digital light meter, a digital camera and a pan/tilt camera supporting it, a satellite positioning system, a computer and a printer installed in the vehicle. The car is moving on the road at an average speed, and the computer can receive all the lighting information obtained by the digital light meter and digital camera along the way, process, analyze and display the data in real time. The result can be printed on a printer. At the same time, the satellite locator calculates the exact position of the car in real time, and guides the driver to drive and detect according to the calibrated route of the electronic map.
Недостатком данного способа и устройства измерения является то, что цифровой измеритель освещенности устанавливается на крыше автомобиля, то есть находится на достаточно большом расстоянии от дорожного полотна. Таким образом, измеряется освещенность не на дорожном покрытии, а на достаточно большом расстоянии от него. Использование такого метода измерений не обеспечивает объективности и точности получаемых данных. Кроме того, использование спутникового локатора делает невозможным определение точного местоположения автомобиля при отсутствии или затрудненном приеме спутникового сигнала (автодорожные туннели, плотная городская застройка, горная или лесистая местность).The disadvantage of this method and measurement device is that the digital light meter is installed on the roof of the car, that is, it is located at a sufficiently large distance from the roadway. Thus, the illumination is measured not on the road surface, but at a sufficiently large distance from it. The use of such a measurement method does not ensure the objectivity and accuracy of the data obtained. In addition, the use of a satellite locator makes it impossible to determine the exact location of the vehicle in the absence or difficult reception of the satellite signal (road tunnels, dense urban areas, mountainous or wooded areas).
Используемые понятияConcepts used
Виброизоляция (вибродемпфер, вибропоглотитель, «вибра») – категория материалов, применяемых для вибродемпфирования. Основное назначение – снизить амплитуду колебаний металлических (пластиковых или иных) панелей. Несмотря на разнообразие существующих виброматериалов, в их основе лежит единый принцип состава – это вязкоупругий материал (обычно на основе битума, вспененного каучука и т.п.), в котором происходят значительные механические потери, обусловленные внутренним трением. Vibration isolation (vibration damper, vibration absorber, "vibration") - a category of materialsused for vibration damping. The main purpose is to reduce the vibration amplitude of metal (plastic or other) panels. Despite the variety of existing vibromaterials, they are based on a single principle of composition - it is a viscoelastic material (usually based on bitumen, foamed rubber, etc.), in which significant mechanical losses occur due to internal friction.
Диапазонный усилитель – усилитель сигналов определенного диапазона частот (Приложение 1 ГОСТ 28324 89 Сети распределительные приемных систем телевидения и радиовещания).Range amplifier - an amplifier of signals of a certain frequency range (
Значение слова «не менее» – нареч., употребляется при указании на нижний временной или количественный предел; как минимум, не меньше. The meaning of the word " not less " - adv., is used when indicating the lower temporal or quantitative limit; at least not less.
Комплекс – система, совокупность чего-либо, объединённого вместе, имеющего общее предназначение и отвечающего какой-либо определённой общей цели.A complex is a system, a collection of something united together, having a common purpose and meeting some specific common goal.
Освещенность на дорожном покрытии Е h , лк – освещенность, создаваемая осветительной установкой в заданной точке на дорожном покрытии. Illumination on the road surface E h , lx - illumination created by the lighting installation at a given point on the road surface.
Позиционирование – определение местоположение и отслеживания перемещения объектов. Positioning - determining the location and tracking the movement of objects.
Преобразователь AD/DA – англ. analog-digital / digital-analog converter, или на русском языке: аналого-цифровой / цифро-аналоговый преобразователь. Как правило, аналого-цифровой преобразователь – это электронное устройство, которое преобразует входное аналоговое напряжение в цифровое число. AD/DA converter analog-digital / digital-analog converter, or in Russian: analog-to-digital / digital-to-analog converter. Typically, an analog-to-digital converter is an electronic device that converts an input analog voltage into a digital number.
Равномерность освещенности U h – отношение минимального значения освещенности на дорожном покрытии к её среднему значению. Illumination uniformity U h is the ratio of the minimum illumination value on the road surface to its average value.
Cредняя освещенность на дорожном покрытии 
Система (SYSTEM) – организация из взаимосвязанных элементов, находящихся в динамическом взаимодействии друг с другом. System (SYSTEM) - an organization of interconnected elements that are in dynamic interaction with each other.
Термостабилизированный – термостабильный, сохраняющий установленную температуру.Thermostabilized - thermostable, maintaining the set temperature.
Триггеры – это устройства с двумя состояниями. Они предназначены для запоминания двоичной информации. Использование триггеров позволяет реализовывать устройства оперативной памяти (т.е. памяти, информация в которой хранится только на время вычислений). Однако это не единственная их область применения. Триггеры широко используются для построения цифровых устройств с памятью, таких как счётчики, преобразователи последовательного кода в параллельный, последовательные порты или цифровые линии задержки, применяемые в составе цифровых фильтров. Triggers are two-state devices. They are designed to store binary information. The use of triggers makes it possible to implement random access memory devices (i.e., memory in which information is stored only for the duration of calculations). However, this is not their only area of application. Flip-flops are widely used to build digital devices with memory, such as counters, serial-to-parallel converters, serial ports, or digital delay lines used as part of digital filters.
Усилитель фототока – устройство, увеличивающее выходной сигнал. Из оптических измерительных приборов получили распространение в автоматике в первую очередь фотоэлектрические. Принцип их действия основан на фотоэлектрическом эффекте освещаемого фотоэлемента, который дает в зависимости от своей освещенности фототок разной силы. Освещенность же связывается с измеряемым размером. Через усилитель фототок действует на механизм исполнительного органа: отсчетного, сортирующего, сигнализирующего или обрабатывающего. A photocurrent amplifier is a device that increases the output signal. Of the optical measuring instruments, photoelectric ones have become widespread in automation. The principle of their operation is based on the photoelectric effect of the illuminated photocell, which, depending on its illumination, produces a photocurrent of different strengths. Illumination is associated with the measured size. Through the amplifier, the photocurrent acts on the mechanism of the executive body: reading, sorting, signaling or processing.
Фотóметр – прибор для измерения одной или нескольких фотометрических величин. Примеры фотометров: фотометрический шар, люксметр, яркомер. A photometer is a device for measuring one or more photometric quantities. Examples of photometers: photometric ball, luxmeter, brightness meter.
Фотоголовка (также фотодатчик) – элемент фотометра для приема видимого излучения (света) и преобразования его в электрический сигнал. В качестве приемника света в настоящее время используется фотоэлектрический полупроводниковый приемник излучения, обычно снабженный корректирующим под кривую видности человеческого глаза светофильтром. Примеры фотоголовки: датчик измерителя освещенности, пульсаций, яркомера. Photo head (also photosensor ) - an element of a photometer for receiving visible radiation (light) and converting it into an electrical signal. As a light receiver, a photoelectric semiconductor radiation detector is currently used, usually equipped with a light filter that corrects for the visibility curve of the human eye. Examples of a photo head: sensor for light meter, ripple, brightness meter.
Фотоприемное устройство – ФПУ – фоточувствительный полупроводниковый прибор, состоящий из фотоэлектрического полупроводникового приемника излучения и схемы предварительного усиления фотосигнала в гибридном или интегральном исполнении, объединенных в единую конструкцию. Photodetector - FPU - a photosensitive semiconductor device, consisting of a photoelectric semiconductor radiation detector and a photosignal pre-amplification circuit in a hybrid or integrated design, combined into a single design.
Фотометрическая величина – аддитивная физическая величина, определяющая временнóе, пространственное, спектральное распределение энергии оптического излучения и свойств веществ, сред и тел как посредников переноса или приемников энергии (определение из ГОСТ 26148–84, 8.654-2016). Иными словами, фотометрические величины описывают свойства света или сред, связанных с его передачей. Используются в фотометрии, оптике и других отраслях науки и техники. A photometric quantity is an additive physical quantity that determines the temporal, spatial, spectral distribution of the energy of optical radiation and the properties of substances, media and bodies as mediators of transfer or receivers of energy (definition from GOST 26148–84, 8.654-2016). In other words, photometric quantities describe the properties of light or media associated with its transmission. They are used in photometry , optics and other branches of science and technology.
Частота дискретизации (или частота семплирования, англ. sample rate) – частота взятия отсчётов непрерывного по времени сигнала при его дискретизации (в частности, аналого-цифровым преобразователем). Измеряется в герцах. Sampling frequency (or sampling rate , eng. sample rate ) - the sampling rate of a time-continuous signal during its sampling (in particular, by an analog-to-digital converter). Measured in hertz.
Ethernet коммутатор (он же Ethernet Switch или просто «свитч», сетевой коммутатор) – это отдельный узел, служащий для объединения нескольких устройств в локальную сеть. Сетевой коммутатор или свитч (жарг. от англ. switch — переключатель) – устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного сегмента. В отличие от концентратора, который распространяет трафик от одного подключенного устройства ко всем остальным, коммутатор передает данные только непосредственно получателю. Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости (и возможности) обрабатывать данные, которые им не предназначались. An Ethernet switch (also known as an Ethernet Switch or simply a "switch", a network switch) is a separate node that serves to combine several devices into a local network. A network switch or switch (slang from the English switch - switch) is a device designed to connect several nodes of a computer network within one segment. Unlike a hub that distributes traffic from one connected device to all others, a switch only forwards data directly to the recipient. This improves network performance and security by removing the need (and ability) for the rest of the network to process data that was not intended for them.
Целью изобретения является повышение скорости, качества и достоверности измерений параметров освещения дорожного покрытия путем:The aim of the invention is to increase the speed, quality and reliability of measurements of pavement lighting parameters by:
– исключения необходимости перекрытия движения на время проведения измерений;– elimination of the need to block traffic for the duration of the measurements;
– повышения точности позиционирования фотоприемных устройств, установленных на передвижном средстве; - improving the positioning accuracy of photodetectors installed on a mobile vehicle;
– повышения точности измерения освещенности на дорожном покрытии;- improving the accuracy of measuring illumination on the road surface;
– обеспечения непрерывности измерений и их записи без пропусков и потерь информации;- ensuring the continuity of measurements and their recording without gaps and loss of information;
– обеспечения возможности проведения измерения в туннелях и других местах при отсутствии спутниковой связи и системы позиционирования GPS/Glonas.– ensuring the possibility of carrying out measurements in tunnels and other places in the absence of satellite communications and the GPS / Glonas positioning system.
Для достижения поставленной цели способ измерения распределения освещенности дорожного покрытия автодороги включает измерение показаний освещенности дороги не менее чем одной парой разнесенных в пространстве фотоголовок, размещаемых на передвижном средстве, при этом одну из фотоголовок устройств размещают впереди в нижней части передвижного средства, другую фотоголовку размещают позади в нижней части передвижного средства, формируемые фотоголовкой сигналы усиливают программируемым многодиапазонным усилителем фототока, усиленный сигнал оцифровывают аналого-цифровым преобразователем, оцифрованные сигналы передают и записывают в запоминающее устройство многоканального фотометра в виде значений освещенности, при этом значение освещенности в конкретной точке дороги определяют суммированием показаний, измеренных каждой парой фотоголовок в одной и той же точке на дороге, а координаты конкретной точки определяют с помощью устройства измерения скорости и пройденного расстояния. Способ характеризуется также тем, что точку начала отсчета и координаты точек измерения освещенности определяют с помощью устройства измерения скорости и пройденного расстояния. Способ характеризуется также тем, что координаты конкретной точки определяют с помощью оптического устройства измерения скорости и пройденного расстояния. Способ характеризуется также тем, что для указания места измерений на карте используют систему Глонасс /GPS.To achieve this goal, the method for measuring the illumination distribution of the road surface of a road includes measuring the illumination of the road with at least one pair of spaced apart in space photo heads placed on a mobile vehicle, while one of the photo heads of the devices is placed in front in the lower part of the mobile vehicle, the other photo head is placed behind in the lower part of the vehicle, the signals generated by the photohead are amplified by a programmable multi-range photocurrent amplifier, the amplified signal is digitized by an analog-to-digital converter, the digitized signals are transmitted and recorded in the memory device of a multi-channel photometer in the form of illumination values, while the illumination value at a particular point on the road is determined by summing the readings measured each pair of photo heads at the same point on the road, and the coordinates of a particular point are determined using a device for measuring speed and distance traveled. The method is also characterized by the fact that the reference point and the coordinates of the illumination measurement points are determined using a device for measuring speed and distance traveled. The method is also characterized by the fact that the coordinates of a specific point are determined using an optical device for measuring speed and distance traveled. The method is also characterized by the fact that the Glonass/GPS system is used to indicate the measurement location on the map.
Для реализации указанного способа автоматизированный комплекс для измерения распределения освещенности на дорожном покрытии размещают на передвижном средстве. Автоматизированный комплекс содержит не менее пары разнесенных в пространстве фотоголовок, оптический датчик измерения скорости и расстояния, усилители фототока, устройство обработки данных, преобразователь напряжения, при этом фотоголовки соединены с многоканальным фотометром посредством кабеля передачи данных через многодиапазонные усилители фототока, расположенные в корпусе многоканального фотометра. Устройство измерения расстояния и скорости связано с многоканальным фотометром и устройством управления и обработки данных. Кроме того, фотоголовки жестко закреплены на вибростойком основании, включающем блок термостабилизации, а усилители фототока выполнены двенадцатидиапазонными. Устройство измерения расстояния и скорости связано с многоканальным фотометром экранированным коаксиальным кабелем. Устройство измерения расстояния и скорости связано с устройством управления и обработки данных (персональным компьютером) посредством кабеля Ethernet. Для связи между элементами конструкции используют сетевой коммутатор.To implement this method, an automated complex to measure the distribution of illumination on the road surface is placed on a mobile vehicle. The automated complex contains at least a pair of photoheads spaced apart in space, an optical sensor for measuring speed and distance, photocurrent amplifiers, a data processing device, a voltage converter, while the photoheads are connected to a multichannel photometer via a data transmission cable through multirange photocurrent amplifiers located in the body of the multichannel photometer. The device for measuring distance and speed is connected with a multi-channel photometer and a control and data processing device. In addition, the photoheads are rigidly fixed on a vibration-resistant base, which includes a thermal stabilization unit, and the photocurrent amplifiers are twelve-band. The device for measuring distance and speed is connected to the multichannel photometer by a shielded coaxial cable. The distance and speed measuring device is connected to the control and data processing device (personal computer) via an Ethernet cable. For communication between structural elements, a network switch is used.
Конструкция автоматизированного комплекса иллюстрируется фигурами графического изображения.The design of the automated complex is illustrated by the figures of the graphic image.
Фиг. 1 – схема автоматизированного комплекса измерения распределения освещенности дорожного покрытия на автодорогах.Fig. 1 is a diagram of an automated complex for measuring the distribution of illumination of the road surface on roads.
Фиг. 2 – фотоголовка (фотоприемное устройство (ФУ)).Fig. 2 - photo head (photodetector (FU)).
Фиг. 3 – пример реализации измерения автоматизированным комплексом измерения распределения освещенности дорожного покрытия.Fig. 3 - an example of the implementation of the measurement by an automated complex for measuring the distribution of illumination of the road surface.
Фиг. 4 – отображение результатов измерений в виде четырех графиков результатов измерений, полученных от четырех фотоприемных устройств.Fig. 4 - display of measurement results in the form of four graphs of measurement results obtained from four photodetectors.
Фиг. 5 – график распределения освещенности дорожного покрытия, полученный в результате обработки (сведения) данных от двух пар ФУ.Fig. 5 is a graph of the distribution of illumination of the road surface, obtained as a result of processing (information) of data from two pairs of FUs.
Фиг. 6 – блок-схема автоматизированного комплекса.Fig. 6 - block diagram of the automated complex.
Где: Where:
1 – фотоголовки; 1 - photo heads;
2 – герметичные разъемы;2 - sealed connectors;
3 – усилители фототока;3 – photocurrent amplifiers;
4 – аналого-цифровой преобразователь;4 – analog-to-digital converter;
5 – оптический датчик измерения скорости и расстояния (ОД);5 - optical sensor for measuring speed and distance (OD);
6 – блок обработки сигнала;6 - signal processing unit;
7 – блок согласования сигнала триггера;7 - trigger signal matching block;
8 – коммутатор;8 - switch;
9 – многоканальный фотометр;9 – multichannel photometer;
10 – GPS/Глонасс–приемник;10 – GPS/Glonass receiver;
11 – устройство управления и обработки данных (РС);11 - control and data processing device (RS);
12 – преобразователь напряжения 12/230 В (инвертор);12 -
13 – транспортное средство;13 - vehicle;
14 – приемная поверхность фотоголовки;14 - receiving surface of the photo head;
15 – прозрачный защитный колпак;15 - transparent protective cap;
16 – непрозрачный экран;16 - opaque screen;
17 – основание;17 - base;
18 – кабель передачи данных.18 - data cable.
На фиг. 1 соответствующими линиями обозначены: In FIG. 1 the corresponding lines are marked:
• черной пунктирной линией – кабели электропитания 230 В;• black dotted line - 230 V power cables;
• красной сплошной линией – кабели с фотоприемных устройств;• solid red line – cables from photodetectors;
• оранжевой штрихпунктирной линией – USB-кабели;• orange dotted line - USB cables;
• зеленой пунктирной линией – Ethernet-кабели;• green dotted line - Ethernet cables;
• черной сплошной линией – прочие соединительные кабели.• black solid line - other connecting cables.
Способ измерения распределения освещенности дорожного покрытия включает следующие операции: измерение показаний освещенности не менее чем одной парой разнесенных в пространстве фотоголовок (1), размещаемых на передвижном средстве, при этом одну из фотоголовок размещают впереди в нижней части передвижного средства, другую фотоголовку размещают позади в нижней части передвижного средства. Фотоголовки (1) устанавливают из транспортного положения в положение для измерений с помощью быстросъемного приспособления, что упрощает использование системы для измерения. Формируемые фотоголовками (1) сигналы (фототок) усиливают программируемым многодиапазонным усилителем фототока (3). Усиленный сигнал оцифровывают аналого-цифровым преобразователем (4), т.е. осуществляют его перевод в цифровой вид, пригодный для записи на электронные носители. Оцифрованные сигналы передают и записывают в запоминающее устройство многоканального фотометра (9) в виде значений освещенности, при этом значение освещенности в конкретной точке дороги определяют суммированием показаний, измеренных каждой парой фотоголовок (1) в одной и той же точке на дороге с разных ракурсов – спереди и сзади, а координаты конкретной точки определяют с помощью устройства измерения скорости и пройденного расстояния (5). Измерение освещенности исследуемых точек дороги с разных ракурсов позволяет получить достоверные данные о реальной освещенности. Обработку полученных данных осуществляют с помощью устройства управления и обработки данных, например персонального компьютера (11), позволяющего получить характеристики освещенности с помощью программы. При этом точку начала отсчета и координаты точек измерения освещенности определяют с помощью устройства измерения скорости и пройденного расстояния (5), например оптического устройства (датчика) измерения скорости и пройденного расстояния (5). В качестве датчика пройденного пути может быть использован также лазерный измеритель расстояния, например ИСД-5. Для указания места измерений на карте используют систему Глонасс /GPS (10).The method for measuring the illumination distribution of the road surface includes the following operations: measuring the illumination readings by at least one pair of photo heads (1) spaced apart in space, placed on a mobile vehicle, while one of the photo heads is placed in front in the lower part of the mobile vehicle, the other photo head is placed behind in the lower parts of the vehicle. The photo heads (1) are mounted from the transport position to the measurement position using a quick-release device, which simplifies the use of the system for measurement. The signals (photocurrent) formed by the photoheads (1) are amplified by a programmable multirange photocurrent amplifier (3). The amplified signal is digitized by an analog-to-digital converter (4), i.e. carry out its conversion into a digital form suitable for recording on electronic media. The digitized signals are transmitted and recorded in the memory device of the multichannel photometer (9) in the form of illumination values, while the illumination value at a particular point on the road is determined by summing the readings measured by each pair of photo heads (1) at the same point on the road from different angles - in front and behind, and the coordinates of a particular point are determined using a device for measuring speed and distance traveled (5). Measuring the illumination of the studied points of the road from different angles makes it possible to obtain reliable data on the actual illumination. The processing of the received data is carried out using a control and data processing device, for example, a personal computer (11), which makes it possible to obtain illumination characteristics using a program. In this case, the reference point and the coordinates of the illumination measurement points are determined using a device for measuring speed and distance traveled (5), for example, an optical device (sensor) for measuring speed and distance traveled (5). A laser distance meter, such as ISD-5, can also be used as a distance sensor. To indicate the place of measurements on the map, the Glonass / GPS system is used (10).
Автоматизированный комплекс содержит не менее пары разносимых в пространстве фотоголовок (1), оптический датчик измерения скорости и расстояния (5), усилители фототока (3), устройство обработки данных (11), преобразователь напряжения (12), при этом фотоголовки размещают спереди и сзади передвижного средства, с выносом за его габариты. В качестве передвижного средства, на котором может размещаться автоматизированный комплекс, может быть использовано любое транспортное средство, но наиболее приемлемым является автомобиль, который в совокупности с автоматизированным комплексом образует передвижную лабораторию. Фотоголовки (1) соединены с многоканальным с фотометром (9) с помощью герметичных разъемов (2) посредством кабеля передачи данных (18) через многодиапазонные усилители фототока (3), расположенные в корпусе многоканального фотометра (9). Устройство измерения расстояния и скорости (5) связано с многоканальным фотометром (9) и устройством управления и обработки данных (11). В качестве оптического датчика пройденного пути может быть использован оптический измеритель скорости и дистанции или лазерный измеритель расстояния, например ИСД-5. Фотоголовки жестко закреплены на вибростойком основании (17), в качестве которого может быть использовано резиновое покрытие BSW, Германия, марки Regufoam, включающем блок термостабилизации. Приемные поверхности (14) фотоголовок (1) снабжены двумя защитными экранами: с одной стороны приемная поверхность фотоголовки закрыта светонепроницаемым экраном (16), а с другой стороны – защитным оптическим колпаком (15). Усилители фототока (3) выполнены программируемыми и двенадцатидиапазонными, которые соответственно имеют 12 диапазонов измерения, обладающих различной чувствительностью, что обуславливает высокую чувствительность и точность фотодатчиков при измерениях в широком диапазоне изменений сигнала (диапазон измерения освещённости от 0,0001 до 200 000 Лк). Это позволяет наиболее полно и точно оценить степень и качество освещенности на исследуемых участках дорожного покрытия. Выходные сигналы усилителей фототока (3) сканируются аналого-цифровым преобразователем (4) синхронно с частотой дискретизации 10 кГц. Устройство измерения расстояния и скорости (5) связано с многоканальным фотометром (9) экранированным коаксиальным кабелем, а с устройством управления и обработки данных (11) – посредством кабеля Ethernet. Для связи между элементами конструкции используют сетевой коммутатор (8). Информация из многоканального фотометра (9) поступает на РС (11) после завершения измерений из внутренней флэш-памяти фотометра (9) и после этого обрабатывается.Automated complex contains at least a pair of spaced apart photo heads (1), an optical sensor for measuring speed and distance (5), photocurrent amplifiers (3), a data processing device (11), a voltage converter (12), while the photo heads are placed in front and behind the mobile vehicle , with the removal of its dimensions. Any vehicle can be used as a mobile vehicle on which the automated complex can be placed, but the most acceptable is a car, which, together with the automated complex, forms a mobile laboratory. The photoheads (1) are connected to the multichannel photometer (9) using sealed connectors (2) via a data cable (18) through multirange photocurrent amplifiers (3) located in the case of the multichannel photometer (9). The device for measuring distance and speed (5) is connected to a multi-channel photometer (9) and a control and data processing device (11). An optical speed and distance meter or a laser distance meter, for example, ISD-5, can be used as an optical distance sensor. The photo heads are rigidly fixed on a vibration-resistant base (17), which can be a rubber coating BSW, Germany, brand Regufoam, including a thermal stabilization unit. The receiving surfaces (14) of the photo heads (1) are equipped with two protective screens: on the one hand, the receiving surface of the photo head is closed with an opaque screen (16), and on the other hand, with a protective optical cap (15). Photocurrent amplifiers (3) are programmable and twelve-range, which respectively have 12 measurement ranges with different sensitivities, which leads to high sensitivity and accuracy of photo sensors when measuring in a wide range of signal changes (illuminance measurement range from 0.0001 to 200,000 Lx). This allows the most complete and accurate assessment of the degree and quality of illumination on the studied sections of the road surface. The output signals of the photocurrent amplifiers (3) are scanned by an analog-to-digital converter (4) synchronously with a sampling frequency of 10 kHz. The distance and speed measurement device (5) is connected to the multichannel photometer (9) by a shielded coaxial cable, and to the control and data processing device (11) via an Ethernet cable. For communication between structural elements, a network switch (8) is used. Information from the multichannel photometer (9) is sent to the PC (11) after the completion of measurements from the internal flash memory of the photometer (9) and is then processed.
По контуру основания фотоголовки (1) может быть закреплена светодиодная лента для указания внешних габаритов измерительного комплекса, размещенного на средстве передвижения, например на автомобиле, что важно для обеспечения безопасности передвижного средства при использовании способа и комплекса в реальных условиях на дорогах. An LED strip can be fixed along the contour of the base of the photo head (1) to indicate the external dimensions of the measuring complex placed on a vehicle, for example, on a car, which is important for ensuring the safety of a mobile vehicle when using the method and the complex in real road conditions.
Автоматизированный комплекс и способ измерения распределения освещенности дорожного покрытия работают следующим образом.Automated complex and method for measuring the distribution of illumination of the road surface operate as follows.
Автоматизированный комплекс измерения распределения освещенности дорожного покрытия устанавливается на любое передвижное средство, в частности автомобиль, что позволяет проводить измерения во время движения этого средства без перекрытия движения на трассе. Автоматизированный измерительный комплекс построен по принципу измерительной системы с разнесёнными в пространстве приемниками.An automated complex for measuring the distribution of road surface illumination is installed on any mobile vehicle, in particular a car, which allows measurements to be taken while this vehicle is moving without blocking traffic on the highway. The automated measuring complex is built on the principle of a measuring system with receivers spaced apart in space.
Для проведения измерений фотоголовки (1) устанавливают спереди и сзади по 2 шт. на транспортное средство (13) на одинаковой высоте вдоль прямой, параллельной центральной оси транспортного средства (13), образуя две пары (в пару входят два устройства, расположенные друг напротив друга на одной оси спереди и сзади). Таких пар может быть одна, две и более в зависимости от ширины исследуемого дорожного покрытия. Оптимальным вариантом является использование двух пар фотоголовок. Каждая из фотоголовок (1) имеет по два защитных экрана: прозрачный экран (15), закрывающий приемную поверхность (14) фотоголовки (1) от механических повреждений, и непрозрачный экран (16), ограничивающий попадание на приемную поверхность (14) фотоголовки посторонних световых потоков. Фотоголовки устанавливаются таким образом (см. фиг. 1), чтобы непрозрачный экран (16) фотоголовки (1) находился со стороны транспортного средства (13). При проведении измерений передние фотоголовки (1) регистрируют значение освещенности, создаваемое дорожными осветительными приборами, расположенными впереди передвижного транспортного средства (13) по ходу его движения, а задние фотоголовки (1) регистрируют значение освещенности от осветительных приборов, расположенных сзади передвижного транспортного средства (см. фиг. 3). To carry out measurements, the photo heads (1) are installed in front and behind, 2 pcs each. on the vehicle (13) at the same height along a straight line parallel to the central axis of the vehicle (13), forming two pairs (the pair includes two devices located opposite each other on the same axis in front and behind). There can be one, two or more such pairs, depending on the width of the pavement under study. The best option is to use two pairs of photo heads. Each of the photo heads (1) has two protective screens: a transparent screen (15), which covers the receiving surface (14) of the photo head (1) from mechanical damage, and an opaque screen (16), which limits the ingress of extraneous light onto the receiving surface (14) of the photo head. streams. The photo heads are installed in such a way (see Fig. 1) that the opaque screen (16) of the photo head (1) is on the side of the vehicle (13). During measurements, the front photo heads (1) register the illumination value created by the road lighting devices located in front of the mobile vehicle (13) in the direction of its movement, and the rear photo heads (1) register the illumination value from the lighting devices located behind the mobile vehicle (see Fig. 3).
Показания от фотоголовок (1) фиксируются при движении транспортного средства (13) и автоматически записываются на запоминающее устройство многоканального фотометра (9). При проведении измерений одновременно с записью информации от фотоголовок (1) считывается и сохраняется на запоминающее устройство многоканального фотометра (9) информация о пройденном автомобилем пути в текущий момент времени с помощью блока измерения скорости и расстояния (5).The readings from the photo heads (1) are recorded while the vehicle is moving (13) and are automatically recorded on the memory device of the multichannel photometer (9). When taking measurements, simultaneously with recording information from the photo heads (1), information about the distance traveled by the vehicle at the current time using the speed and distance measurement unit (5) is read and stored on the memory device of the multichannel photometer (9).
Оптический датчик (5) и многоканальный фотометр (9) связаны между собой посредством экранированного коаксиального кабеля для того, чтобы обеспечить синхронизацию между измерениями пройденного пути и измерением освещенности от всех четырех фотодатчиков. При движении мобильной лаборатории от блока обработки сигнала (6), который входит в состав оптического датчика (5), через каждый 1 мм пройденного пути вырабатываются триггерные сигналы. Триггерные сигналы через блок согласования сигнала триггера (7) подаются на триггерный вход многоканального фотометра (9), который подсчитывает количество пришедших триггеров на момент измерения значения освещенности от всех четырех фотодатчиков (в случае использования двух пар фотоголовок (1)). Данные от оптического датчика (5) в виде количества пришедших триггеров, которое эквивалентно пройденному расстоянию в миллиметрах, и соответствующие им значения освещенности записываются (сохраняются) на внутреннюю флэш-память фотометра (9). Пример записи данных приведен в Таблице 1.The optical sensor (5) and the multi-channel photometer (9) are interconnected via a shielded coaxial cable in order to ensure synchronization between the measurements of the distance traveled and the illumination measurement from all four photo sensors. When the mobile laboratory moves from the signal processing unit (6), which is part of the optical sensor (5), trigger signals are generated every 1 mm of the path traveled. Trigger signals through the trigger signal conditioning block (7) are fed to the trigger input of the multichannel photometer (9), which counts the number of triggers received at the moment of measuring the illumination value from all four photo sensors (in the case of using two pairs of photo heads (1)). Data from the optical sensor (5) in the form of the number of incoming triggers, which is equivalent to the distance traveled in millimeters, and the corresponding illumination values are recorded (saved) to the internal flash memory of the photometer (9). An example of data recording is shown in Table 1.
Таблица 1. Структура данных, сохраняемых во внутренней памяти фотометра при проведении измеренийTable 1. Structure of data stored in the internal memory of the photometer during measurements
В столбце «Путь (мм)» приведено расстояние (в миллиметрах), пройденное транспортным средством (13) с начала измерений до момента измерения освещенности всеми фотодатчиками (1). The column "Path (mm)" shows the distance (in millimeters) traveled by the vehicle (13) from the beginning of measurements until the moment when the illumination was measured by all photo sensors (1).
В столбцах «Датчик…» приведены значения освещенности в люксах, измеренные фотодатчиками (1).The “Sensor…” columns show the illumination values in lux measured by the photo sensors (1).
В столбцах «КУ…» указан номер диапазона усиления многодиапазонного усилителя фототока (3).The columns “KU…” indicate the number of the amplification range of the multirange photocurrent amplifier (3).
Таким образом, фотоголовки (1), расположенные спереди и сзади передвижного средства (13), образующие пару, при измерениях последовательно попадая поочередно в одну и ту же точку пространства, снимают информацию о создающейся освещенности от всех близлежащих осветительных приборов на исследуемом участке дороги в этой точке, образуя вместе один фотоприемник, пространственно разнесенный в плоскости измерения.Thus, the photo heads (1) located in front and behind the mobile vehicle (13), forming a pair, when measuring sequentially falling into the same point in space, take information about the emerging illumination from all nearby lighting devices on the studied section of the road in this point, forming together one photodetector, spatially separated in the measurement plane.
После завершения измерений информация из многоканального фотометра (9) поступает на РС (11) из внутренней флэш-памяти фотометра и после этого обрабатывается.After the measurements are completed, the information from the multichannel photometer (9) is transferred to the PC (11) from the internal flash memory of the photometer and is then processed.
Полученные данные об освещенности, GPS-координатах и пройденном расстоянии/мгновенной скорости поступают в устройство управления и обработки данных – персональный компьютер РС (11), которое с помощью разработанного программного обеспечения МСЛ-Софт, рег. № 2014614480, зарегистрированного в Реестре программ для ЭВМ 25 апреля 2014 г., обеспечивает сведение показаний этих устройств. Точность сведения достигается использованием в автоматизированном комплексе высокоточных приборов для определения мгновенной скорости и пройденного расстояния. В автоматизированном комплексе используется оптический датчик (5) измерения скорости и пройденного пути ИСД-3, позволяющий фиксировать перемещение автомобиля (и соответственно, фотодатчиков) с точностью до 1 мм, что позволяет достичь высокой точности сведения показаний с фотодатчиков.The obtained data on illumination, GPS coordinates and the distance traveled / instantaneous speed are sent to the control and data processing device - a personal computer RS (11), which, using the developed software MSL-Soft, reg. No. 2014614480, registered in the Register of Computer Programs on April 25, 2014, provides a convergence of the readings of these devices. The accuracy of information is achieved by using high-precision instruments in the automated complex to determine the instantaneous speed and distance traveled. The automated complex uses an optical sensor (5) for measuring the speed and distance traveled ISD-3, which allows you to record the movement of the car (and, accordingly, photosensors) with an accuracy of 1 mm, which makes it possible to achieve high accuracy of readings from photosensors.
Автоматизированный комплекс для измерения распределения освещенности дорожного покрытия на автодорогах содержит преобразователь напряжения 12/230 В (инвертор) (12), служащий для питания всех устройств комплекса напряжением 230 В частотой 50 Гц. Он преобразует постоянное напряжение бортовой сети автомобиля 12 В в переменное синусоидальное напряжение 230 В частотой 50 Гц. Automated complex to measure the distribution of road surface illumination on roads, it contains a 12/230 V voltage converter (inverter) (12), which is used to power all devices of the complex with a voltage of 230 V at a frequency of 50 Hz. It converts the DC voltage of the vehicle's on-board network 12 V into an alternating sinusoidal voltage of 230 V with a frequency of 50 Hz.
На фиг. 1 черной пунктирной линией показано, какие устройства он питает, а именно:In FIG. 1 with a black dotted line shows which devices it powers, namely:
• многоканальный фотометр (9), а через него – АЦП (4) и усилители фототока (3);• multichannel photometer (9), and through it – ADC (4) and photocurrent amplifiers (3);
• устройство управления и обработки данных (11) (персональный компьютер);• control and data processing device (11) (personal computer);
• блок обработки сигнала (6), который, в свою очередь, питает оптический датчик (5);• signal processing unit (6), which, in turn, feeds the optical sensor (5);
GPS/Глонасс-приемник (10) и блок согласования сигнала триггера (7) питаются от персонального компьютера PC (11) через USB-кабели.The GPS/Glonass receiver (10) and the trigger signal conditioning unit (7) are powered by a personal computer PC (11) via USB cables.
Блок обработки сигнала (6) входит в состав оптического датчика (5) и служит для подачи питания и управления оптическим датчиком (5), также он формирует триггерный сигнал, поступающий на многоканальный фотометр (9) через блок согласования триггера (7), для передачи сигнала триггера. Блоки связаны с PC (11) посредством Ethernet-кабеля (через коммутатор (8)).The signal processing unit (6) is part of the optical sensor (5) and serves to supply power and control the optical sensor (5), it also generates a trigger signal fed to the multichannel photometer (9) through the trigger matching unit (7) for transmission trigger signal. The units are connected to the PC (11) via an Ethernet cable (via a switch (8)).
Блок согласования триггера (7) служит для согласования уровней сигнала триггера, поступающего от блока обработки сигнала (6) на многоканальный фотометр (9), и связан экранированным коаксиальным кабелем с этими устройствами. Блок согласования триггера (7) подключается к PC (11) посредством USB-кабеля.The trigger matching unit (7) serves to match the levels of the trigger signal coming from the signal processing unit (6) to the multichannel photometer (9) and is connected to these devices by a shielded coaxial cable. The trigger matching block (7) is connected to the PC (11) via a USB cable.
Ethernet-коммутатор обеспечивает высокоскоростное Ethernet-подключение нескольких устройств к устройству управления и обработки данных (11), а именно:The Ethernet switch provides high-speed Ethernet connection of several devices to the control and data processing device (11), namely:
• многоканального фотометра (9);• multichannel photometer (9);
• блока обработки сигнала с ОД (6).• signal processing unit with OD (6).
После проведения измерений на экране монитора устройства управления и обработки данных, например персонального компьютера PC (11), с помощью программного обеспечения МСЛ-Софт отображаются результаты измерений в виде четырех графиков по числу используемых четырех фотоголовок (фиг. 4). В случае если будет использовано большее количество фотоголовок, в результате получится большее количество графиков. After measurements are taken, on the monitor screen of a control and data processing device, for example, a personal computer PC (11), using the MSL-Soft software, the measurement results are displayed in the form of four graphs according to the number of four photoheads used (Fig. 4). If more photo heads are used, the result will be more graphs.
После этого происходит автоматическое сведение результатов, полученных от пар фотоголовок (1), в данном случае – от двух пар. В результате такой обработки получают два графика (по числу пар фотоголовок) распределения освещенности на контрольном участке вдоль линий расположения ФУ на транспортном средстве (фиг. 5). Дальнейшую обработку проводят в полуавтоматическом режиме: выбирают длину измерительного поля, количество точек измерения и определяют нормируемые параметры освещенности.After that, the results obtained from pairs of photo heads (1) are automatically combined, in this case from two pairs. As a result of this processing, two graphs (according to the number of pairs of photo heads) of the distribution of illumination in the control area along the lines of the location of the FU on the vehicle are obtained (Fig. 5). Further processing is carried out in a semi-automatic mode: the length of the measuring field, the number of measurement points are selected and the normalized illumination parameters are determined.
Способ измерения распределения освещенности дорожного покрытия и автоматизированный измерительный комплекс реализованы заявителем с помощью программных и аппаратных средств, опытный образец именуется «Программно-аппаратный измерительный комплекс (ПАИК)», в котором были использованы следующие элементы и устройства: The method for measuring the distribution of illumination of the road surface and the automated measuring complex were implemented by the applicant using software and hardware, the prototype is called the "Software and hardware measuring complex (PAIK)", in which the following elements and devices were used:
1. В качестве фотоприемных устройств (1) для измерения освещенности были использованы термостабилизированные фотоголовки (4 шт.), например P15FOT с блоком термостабилизации компании LMT (Германия), с экранирующими козырьками. Предел общей допускаемой неопределенности измерений не превышает 5 %. Диапазон измерения освещённости – от 0,0001 до 200 000 лк, частота регистрации данных – до 100 кГц, диапазон рабочих температур – от –10 до +50 °С (с учетом термостатирования). Фотоголовки размещены на виброустойчивых платформах, по краю которых при необходимости может быть закреплена светодиодная лента для указания габаритов измерительной системы. one. Asphotodetectors (1) to measure the illumination were used thermally stabilized photo heads (4 pcs.), for example, P15FOT with a thermal stabilization unit from LMT (Germany), with shielding visors. The limit of the total permissible measurement uncertainty does not exceed 5%. Illumination measurement range - from 0.0001 to 200,000 lx, data recording frequency - up to 100 kHz, operating temperature range - from -10 to +50 °С (including temperature control). The photo heads are placed on vibration-resistant platforms, along the edge of which, if necessary, an LED strip can be fixed to indicate the dimensions of the measuring system.
2. Многоканальный фотометр (9), выполненный на основе одноплатного компьютера и платы расширения (модуля аналогового ввода-вывода Diamond-MM-32DX-AT). Включает в себя следующие компоненты: 2. Multichannel photometer (9) based on a single-board computer and an expansion board (Diamond-MM-32DX-AT analog input/output module). Includes the following components:
2.1. Одноплатный компьютер (SBC – Single Board Computer) SBS PCM-3353 формата PC/104-Plus с операционной системой реального времени RT Linux. 2.1. single board computer (SBC - Single Board Computer) SBS PCM-3353 PC/104-Plus format with RT Linux real-time operating system.
2.2. Плата расширения – модуль аналогового ввода-вывода и оцифровки аналогового сигнала DMM-32DX-AT производства компании Diamond Systems. Отличительной особенностью модуля является 16-битный ЦАП, программно и аппаратно конфигурируемый, буферированная шина PC/104 и расширенный универсальный набор драйверов, включающий поддержку популярных встраиваемых операционных систем Linux, RT Linux, Windows 2000/XP, Windows CE, VxWorks, QNX и DOS. 2.2. The expansion board is a DMM-32DX-AT analog input/output and analog signal digitization module manufactured by Diamond Systems. A distinctive feature of the module is a 16-bit DAC, software and hardware configurable, buffered PC/104 bus and an extended universal set of drivers, including support for popular embedded operating systems Linux, RT Linux, Windows 2000/XP, Windows CE, VxWorks, QNX and DOS.
Диапазон рабочих температур составляет от –40 до +85 °С.The operating temperature range is from -40 to +85 °С.
2.3. Блок питания. ATX-700PNR PRO. 2.3. Power Supply. ATX-700PNR PRO.
2.4. Интерфейс для сетевого подключения – Ethernet. 2.4. Interface for network connection - Ethernet.
2.5. Интерфейс для подключения фотоголовок: ВNC-разъемы для подключения коаксиального кабеля c волновым сопротивлением 50 Ом с ВNC-коннекторами. 2.5. Interface for connecting photo heads: BNC connectors for connecting a coaxial cable with a wave impedance of 50 ohms with BNC connectors.
3. Оптический датчик скорости и расстояния ИСД-3. 3. Optical speed and distance sensor ISD-3 .
Оптический датчик ИСД-3 (ООО «Сенсорика-М») предназначен для проведения высокоточных и бесконтактных измерений скорости и дистанции передвижения транспортного средства относительно дорожного покрытия. Принцип измерения – растровая пространственная фильтрация изображения объекта. Внесен в Госреестр средств измерений, интервал между поверками – 1 год.The optical sensor ISD-3 (Sensorika-M LLC) is designed for high-precision and non-contact measurements of the speed and distance of the vehicle relative to the road surface. The measurement principle is raster spatial filtering of the object image. Included in the State Register of Measuring Instruments, the interval between verifications is 1 year.
Основные параметры оптического измерителя скорости:The main parameters of the optical speed meter:
– широкий диапазон измерений скорости: 0,2-50 м/с (0,72–180 км/ч);– wide range of speed measurements: 0.2-50 m/s (0.72-180 km/h);
– разрешение при измерении скорости: 0,0001 м/с (0,1 мм/с);– resolution when measuring speed: 0.0001 m/s (0.1 mm/s);
– высокая точность измерений:– high measurement accuracy:
абс. погрешность измерения скорости:abs. speed measurement error:
± 0,01 м/с (для скоростей до 25 км/ч);± 0.01 m/s (for speeds up to 25 km/h);
± 0,15 % (для скоростей от 25 до 180 км/ч);± 0.15% (for speeds from 25 to 180 km/h);
точность измерения расстояния: не более ±0,15 % СКО.distance measurement accuracy: no more than ±0.15% RMS.
В заявленном измерительном комплексе оптический датчик измерения скорости и расстояния (5) используется для точного определения относительных координат (относительно стартовой точки) фотодатчиков. Координаты фотодатчиков в момент времени измерения освещенности необходимы для сведения показаний фотодатчиков при обработке результатов измерений.In the claimed measuring complex, the optical sensor for measuring speed and distance (5) is used to accurately determine the relative coordinates (relative to the starting point) of the photo sensors. The coordinates of the photo sensors at the moment of illumination measurement are necessary to reduce the readings of the photo sensors when processing the measurement results.
4. Навигационный GPS-приёмник GlobalSat MR-350s4 с физическим (проводным) интерфейсом PS/2 и переходником на USB и встроенной активной антенной. Предназначен для определения местоположения участков измерения. Непосредственно для проведения измерений освещенности не используется, нужен для документирования местоположения объекта измерений. Может быть использован для определения координат начальной точки отсчета. 4. Navigation GPS-receiver GlobalSat MR-350s4 with a physical (wired) PS / 2 interface and an adapter to USB and a built-in active antenna. Designed to determine the location of measurement sites. It is not used directly for light measurements, it is needed to document the location of the measurement object. Can be used to determine the coordinates of the initial reference point.
5. Инвертор.5. Inverter.
Инвертор (преобразователь напряжения) преобразует постоянное напряжение аккумулятора или электросети автомобиля 12 В в переменное синусоидальное напряжение 220 В с частотой 50 Гц. Используется для обеспечения электропитания устройств, работающих от сети 220 В/50 Гц. The inverter (voltage converter) converts the DC voltage of the battery or the car's electrical network 12 V into an alternating sinusoidal voltage of 220 V with a frequency of 50 Hz. It is used to provide power to devices operating from a 220 V / 50 Hz network.
В заявленном комплексе может быть использован инвертор ИС-12-300 12В/220В с синусоидальным выходным напряжением частотой 50 Гц, номинальной мощностью 300 Вт. Качественные характеристики такого напряжения аналогичны характеристикам напряжения в бытовой сети.In the claimed complex, an IS-12-300 12V / 220V inverter with a sinusoidal output voltage with a frequency of 50 Hz and a rated power of 300 W can be used. The qualitative characteristics of such a voltage are similar to the characteristics of the voltage in a household network.
6. Ethernet коммутатор (Сетевой коммутатор). 6. Ethernet switch ( Network switch).
Предназначен для передачи потоков данных от различных элементов измерительной системы на ПК для программы сбора и обработки данных, в заявленном комплексе может быть использован коммутатор DES-1005D10/100 Mбит/c компании D-Link.Designed to transfer data streams from various elements of the measuring system to a PC for the data acquisition and processing program, the D-Link DES-1005D10/100 Mbps switch can be used in the claimed complex.
7. Программное обеспечение для мобильной автоматической системы измерения освещённости МСЛ-Софт (R).7. Software for the mobile automatic illumination measurement system MSL-Soft (R).
Программа МСЛ-Софт (R) разработана для сбора и обработки данных с датчиков измерения освещённости многоканального фотометра, датчика скорости и GPS-приёмника. Структурная блок-схема программы приведена на фиг. 6.The MSL-Soft (R) program is designed to collect and process data from the illumination sensors of a multichannel photometer, a speed sensor, and a GPS receiver. The block diagram of the program is shown in Fig. 6.
Многоканальный фотометр (9) подключается к устройству управления и обработки данных (персональному компьютеру – PC) (11), на котором установлена программа МСЛ-Софт (R), через Ethernet соединение. Посредством такого же соединения через блок обработки сигнала (6) к PC (11) подключается оптический датчик измерения скорости и расстояния (5). Подключение оптического датчика измерения скорости и расстояния (5) к многоканальному фотометру (9) осуществляется через блок согласования сигнала триггера (7) с помощью экранированного коаксиального кабеля с ВNC-разъемами. GPS/Глонасс-приемник (10) подключается к USB-порту PC (11) с помощью USB-кабеля. The multichannel photometer (9) is connected to the control and data processing device (personal computer - PC) (11), on which the MSL-Soft (R) program is installed, via an Ethernet connection. Using the same connection, an optical sensor for measuring speed and distance (5) is connected to the PC (11) via the signal processing unit (6). An optical sensor for measuring speed and distance (5) is connected to a multichannel photometer (9) through a trigger signal conditioning unit (7) using a shielded coaxial cable with VNC connectors. The GPS/Glonass receiver (10) is connected to the USB port of the PC (11) using a USB cable.
Чтобы приступить к измерениям, оператор, осуществляющий управление процессом измерений, должен запустить на PC (11) программу МСЛ-Софт и дать старт началу измерения, а транспортное средство (автомобиль) (13) с установленным оборудованием должен начать движение. При движении автомобиля происходит измерение уровня освещенности с помощью передних и задних фотодатчиков (1), данные с которых поступают и записываются на внутреннюю память многоканального фотометра (9) синхронно с данными оптического датчика измерения скорости и расстояния (5) о пройденном расстоянии. Данные GPS/Глонасс-приемника (10) записываются на постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) РС (11). Также для осуществления контроля за ходом измерений все вышеуказанные данные периодически отображаются на экране монитора РС (11).To start measurements, the operator who manages the measurement process must run the MSL-Soft program on the PC (11) and start the measurement, and the vehicle (car) (13) with the installed equipment must start moving. When the car is moving, the illumination level is measured using the front and rear photo sensors (1), the data from which are received and recorded on the internal memory of the multichannel photometer (9) synchronously with the data of the optical sensor for measuring speed and distance (5) about the distance traveled. The data of the GPS/Glonass receiver (10) are written to the read-only memory (ROM) of the RS (11). Also, to monitor the progress of measurements, all the above data are periodically displayed on the screen of the PC monitor (11).
Для завершения измерений оператор останавливает работу программы, при этом результаты измерений из внутренней памяти многоканального фотометра (9) автоматически выгружаются на постоянное запоминающее устройство РС (11) для последующей обработки, а внутренняя память многоканального фотометра (9) освобождается для следующего цикла измерений. To complete the measurements, the operator stops the program, while the measurement results from the internal memory of the multichannel photometer (9) are automatically uploaded to the permanent storage device RS (11) for further processing, and the internal memory of the multichannel photometer (9) is freed for the next measurement cycle.
Заявленное изобретение может быть реализовано в условиях массового производства с использованием стандартных комплектующих.The claimed invention can be implemented in mass production using standard components.
Claims (11)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2774503C1 true RU2774503C1 (en) | 2022-06-21 |
Family
ID=
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011067117A1 (en) * | 2009-12-04 | 2011-06-09 | Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Led lighting device with light sensor and control method |
| CN103123295A (en) * | 2011-11-18 | 2013-05-29 | 西安中科麦特电子技术设备有限公司 | Light distribution uniformity test control system |
| CN204795766U (en) * | 2015-07-09 | 2015-11-18 | 天津华中辉科技有限公司 | LED street lamp control system based on distributed control |
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011067117A1 (en) * | 2009-12-04 | 2011-06-09 | Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Led lighting device with light sensor and control method |
| CN103123295A (en) * | 2011-11-18 | 2013-05-29 | 西安中科麦特电子技术设备有限公司 | Light distribution uniformity test control system |
| CN204795766U (en) * | 2015-07-09 | 2015-11-18 | 天津华中辉科技有限公司 | LED street lamp control system based on distributed control |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE69929815T2 (en) | DETECTOR FOR REMOTE MEASUREMENT FOR SEVERAL TRACES | |
| CN101694084B (en) | Ground on-vehicle mobile detecting system | |
| KR101602171B1 (en) | Mobile system for gathering and transmitting road weather information and the method thereof | |
| US20180164157A1 (en) | Street light detection | |
| EP0215948A1 (en) | Vehicle for evaluating properties of road surfaces | |
| CN105628194A (en) | Road lighting quality field measurement method | |
| US20070263222A1 (en) | Monitoring Road Reflectance and Street Lighting | |
| CN216901958U (en) | Road surface group fog detects early warning system | |
| JP2017528860A (en) | Path detection system based on solar blind ultraviolet light signal | |
| RU2774503C1 (en) | Method for measuring the distribution of illumination of a road surface and an automated complex for its implementation | |
| CN114858214A (en) | Urban road performance monitoring system | |
| Zhou et al. | A new roadway lighting measurement system | |
| CN111273377A (en) | High-speed group fog identifying and positioning system | |
| CN204442538U (en) | A kind of watch-dog with visibility acquisition function | |
| KR102158932B1 (en) | Concentration Compension System of a Particulate Matter Analyzer and Method Thereof | |
| CN104105640A (en) | Mobile device for checking airport runway lights | |
| CN210154684U (en) | Tunnel pavement illuminance measuring device | |
| Cai | Measuring light and geometry data of roadway environments with a camera | |
| CN111735769A (en) | Traffic sign retroreflection coefficient rapid measurement device and method | |
| CN218445963U (en) | Laser radar monitoring system that walks to navigate | |
| CN205809302U (en) | A kind of Atmospheric particulates are walked to navigate observation laser radar device | |
| RU125697U1 (en) | DEVICE FOR MEASUREMENT AND DETERMINATION OF PARAMETERS OF CARS IN THE STREAM | |
| CN209069818U (en) | Multilane vertically and horizontally integral machine motor-car system for remote exhaust emission measurement | |
| Runge et al. | DriveMark–Generation of High Resolution Road Maps with Radar Satellites | |
| CN211577461U (en) | High-speed group fog identifying and positioning system |