基于车载式道路照明检测系统的路灯等照度曲线检测方法

钱 伟

(无锡市照明工程有限公司，江苏 无锡 214000)

0 引言

在路灯照明设计中，灯具在路面上合理的光强分布一直是路灯照明设计人员所追求的重要技术指标，因为它直接影响着路面的平均照度和照度均匀度。而路灯的平面等照度曲线能直观形象地展示出路面上的光强和照度分布情况。所以，路灯的等照度曲线检测在道路照明中有着重要意义。目前，路灯的等照度曲线测量方法有两种:一种是室内检测法，使用分布光度计，测出灯具的空间光强分布，利用照度平方反比定律得出路面上各点的照度值，从而绘制出平面等照度曲线;另外一种方法是在室外的路灯照明现场利用手持照度计采用传统逐点测量的手工检测方法，密集采集路灯下的各点照度分布，最终手工绘制等照度曲线。第一种方法需要借助分布光度计才能完成，耗时比较长，无法实现户外现场检测;第二种方法需要到道路上测量，测量点比较多，费事费力，而且无法密集测量照度分布点，无法得到精确的等照度曲线。考虑到以上两种检测方法的缺陷，文章介绍一种快速、准确绘制等照度曲线的方法，该方法基于车载式道路照明检测系统及数据采集处理软件，能方便、快速、准确地在道路照明现场测量路灯的等照度曲线。采用此方法对路灯现场进行多次测量，取得了良好的效果。

1 路灯的平面等照度曲线及重要性

路灯平面等照度曲线是指点亮的路灯照射到路面上，将路面上具有相同照度值的所有点利用适当坐标系(如直角坐标系或极坐标系)绘成的曲线，灯具在极坐标系中的等照度曲线如图1 所示。

图1 平面等照度曲线图

在道路照明中，路灯在路面上的等照度曲线形象直观地标示出路面上的照度分布情况和照度均匀度水平，特别对新型路灯灯具的设计、选型、改进以及施工质量验收，提供了有效的数据支持，而且对路灯的杆高、杆距的优化设计提供直接、可靠的检测依据。

2 基于车载式道路照明检测系统的路灯平面等照度曲线检测方法

我们采用了由盐城师范学院实验中心秦大为教授研制的车载式道路照明检测系统，该系统由照度、亮度传感器、主机、手提电脑等组成。将其安装在轿车上，沿被测道路正常行驶即可准确、快速、安全地测量路灯现场的平均照度、平均亮度、照度均匀度、亮度均匀度等技术指标。该系统具有10 次/秒以上的照度采集速度，为路面照度参数的密集测量和等照度曲线现场检测提供有效的技术支持。

2.1 车载式道路照明检测系统特性

1)照度测量的精度:±5%。

2)照度的测量范围:0～250 lx。

3)取样速度:10 次/秒。

4)RS-232 传输速率:9 600 bps。

5)汽车的行进速度:20～30 km/h。

仪器的外形如图2 所示。

图2 检测器外形图

车载式道路照明检测系统安装的示意图如图3所示。

图3 检测系统安装示意图

图3 中，1 为汽车，2 为相距1 m 的两只照度传感器。

使用时，将两只改装后的照度传感器安装于汽车前面的引擎盖上，使两只传感器相距1 m，将照度传感器调至水平。由于该系统的照度采样速度达到10次/秒，汽车如以5 km/h 速度匀速行驶在同一路灯两侧等距的位置时，可实现每隔0.2 m 读取一位照度数字，如此密集的采样速度为等照度曲线的准确检测提供了大量的测量数据。通过计算机软件采集数据及图片处理，即可得到路面的照度曲线。

2.2 采集照度数据方法

(1)测量对象选择。选择灯具间距、高度、悬挑、仰角和光源一致性等方面都具有代表性的路灯作为测量路段，从该测量路段中选择一盏路灯作为被测对象。

(2)测量路段范围。从被测灯杆与一边灯杆间距离的中心位置到被测灯杆与另一边灯杆间距离的中心位置，两中心位置之间的路段为所选测量路段，具体选择测量路段如图4 所示。

图4 测量路段示意图

(3)汽车行驶路线。首先将装有车载式道路照明检测系统的汽车沿靠着路牙车道从A 点行驶至B 点，从A 点开始采集数据，汽车行驶至B 点时，停止采集数据并保存数据。此时测得的数据为第一车道AB 间的照度数据分布。按照上述步骤依次测量第二车道、第三车道等车道，测量所有车道时汽车行驶方向必须朝同一个方向不得中途更改行驶方向，测量时行驶方向一直保持为正向，变换测量车道时只需改变当前所测车道数。

(4)测量完所有车道并保存了所有车道数据，计算机即可利用其软件自动完成绘制平面等照度曲线工作。

图5 某路段等照度曲线图

图5 为无锡市新区某路段第37 号路灯在直角坐标系下的等照度曲线，其中横坐标为以37 号路灯为中心分别向两侧分布的被测光照度点数，纵坐标是以被测路段路牙为原点逐次向上延伸直至对面路牙纵向分布的光照度点数，图5 中曲线的颜色深浅表示照度数值的大小，具体颜色、照度值参照右侧颜色与数值对应标识。

基于车载式道路照明检测系统的路灯平面等照度曲线检测方法，克服了人工测量时的困难。这种方法可以直接在现场安全准确地测量，不需借助分布光度计，即可充分反映测量现场的实际情况。

检测注意事项:

(1)路灯选取应尽量减少其他电光源的干扰。

(2)选取路灯应在车流量少，车速低的路段。

(3)测量前，应将灯点燃20～30 min 后方可进行测量。

(4)应在清洁和干燥的路面上进行测量，不宜在测量场地有积水、积雪时进行测量。

(5)测量照度时，照度传感器应放在水平位置。

3 小 结

采用此方法对无锡市道路不同路灯的等照度曲线进行现场测量取得了良好的检测效果。实践证明，采用此方法完全可实现对路灯等照度曲线的现场测量，并具有测量效率高、准确性高和安全可靠等优点，为测试道路照明效果的现场测量探索出一条新的技术路径。我们正在进一步地完善该项测量技术，努力使其更规范、更符合国家相关测量标准，以便为路灯的等照度曲线现场测量提供科学、准确、方便、可行的新技术支持。

［1］钱伟，秦大为.车载式道路照明检测系统［J］.灯与照明，2010

［2］王钧，朱继红.基于CCD 和MATLAB 的等照度线绘制方法［J］.照明工程学报，2013

［3］秦大为.道路照明照度测量方法［J］.电工技术杂志，2005