面向交通气象实验室应用的雾模拟系统的设计与实现

发布时间：2017-05-03 10:07

  本文关键词：面向交通气象实验室应用的雾模拟系统的设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着中国的快速发展,其特征中包含建设了最好的高速公路,而现代交通安全受各种天气条件的影响。根据目前的技术,还没有这样一个巨大的系统,能够在雾的自然天气条件下进行试验和研究,并控制雾的各种产生时间、消散和能见度等。仅靠自然雾来保障交通安全的研究,已经不能满足当前的实际需求。由于缺乏有效的雾天模拟平台,很多恶劣气象条件下的交通安全研究只能停留在理论研究的阶段,特别是驾驶员在雾环境下的能见度实验工作。每次的实验经常是需要等待特定的天气条件,这已经成为各类驾驶员能见度实验的瓶颈。因此,需要有一套完整的雾模拟系统,为进一步更好地研究恶劣的天气条件对道路交通环境的影响是非常必要的。本文将设计实现一种面向交通气象实验室应用的雾模拟系统,该交通气象实验室有以下指标：长度为250米,高度8米,内部铺设有一条4.25米宽的柏油路面。本文设计的雾模拟系统根据交通气象环境实验室的具体情况进行设计,即在这样一个封闭的实验环境中模拟可控的雾天环境,满足各种类型车辆在不同能见度的雾环境条件下开展交通安全影响方面的实验研究。雾模拟系统的雾颗粒直径主要分布在3-15¨m,造雾有效区域长210米,共分为7个造雾区域,能够形成连续密度均匀的雾环境,也可以模拟出间断式、不同浓度梯度变化的道路雾态环境。本论文完成的主要研究工作如下：(1) 对交通气象实验室雾模拟系统的功能进行需求分析,确定了雾模拟系统的功能及技术指标,提出了设计方案；(2) 确定了雾模拟系统能见度测量的数学模型。(3) 完成了雾模拟系统硬件设计方案,设备选型,根据硬件联网图进行了硬件平台的搭建；(4) 完成了雾模拟系统设计和控制系统的调试,该系统可实现手动控制与自动控制,并进行实际应用测试；本文设计和实现的雾模拟系统已经在国家所属某单位使用。本文通过对交通气象环境实验室的特点进行研究分析,本系统能够根据调节喷雾量的大小来实现喷雾达到预期的能见度范围之内。目前的测试结果表明,该系统运行状态良好,能够满足雾天驾驶员视认性、低能见度条件下道路交通安全辅助驾驶、能见度检测设备比对等试验,本课题的研究达到了预期设计目标。
【关键词】：雾模拟系统 能见度 可编程序控制器 喷雾控制系统 交通气象
【学位授予单位】：中国科学院大学(工程管理与信息技术学院)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP311.52
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 研究背景与意义11-13
• 1.2 本课题的国内外研究现状13-15
• 1.2.1 国外研究现状13-14
• 1.2.2 国内研究现状14-15
• 1.3 本文主要研究内容15-17
• 第二章 交通气象环境实验室及雾模拟系统综述17-29
• 2.1 交通气象环境实验室综述17-20
• 2.1.1 交通气象环境实验室的功能设计18
• 2.1.2 交通气象环境实验室的作用18-19
• 2.1.3 交通气象环境实验室的组成19-20
• 2.2 雾模拟系统概述20-22
• 2.2.1 雾模拟系统的功能21
• 2.2.2 雾模拟系统的作用21-22
• 2.3 气象检测系统概述22-24
• 2.3.1 气象检测系统组成22-23
• 2.3.2 气象检测系统的功能及作用23-24
• 2.4 可编程控制器概述24-27
• 2.4.1 可编程控制器概述24-25
• 2.4.2 可编程控制器的定义25
• 2.4.3 可编程控制器的组成和原理25-27
• 2.5 小结27-29
• 第三章 交通气象环境实验室雾模拟系统总体设计29-37
• 3.1 雾模拟系统大气能见度模型的建立29-31
• 3.2 PLC控制系统要求31-32
• 3.3 雾模拟系统的总体设计方案32-36
• 3.3.1 雾模拟系统的结构设计32-34
• 3.3.2 雾模拟系统的控制系统设计34-35
• 3.3.3 雾模拟系统的组成35-36
• 3.4 小结36-37
• 第四章 雾模拟系统的详细设计与实现37-65
• 4.1 雾模拟系统的安装与实验方案设计37-47
• 4.1.1 高压微雾系统设计37-38
• 4.1.2 高压微雾机组及喷嘴布置方案38-44
• 4.1.3 水处理系统的硬件选型设计44-47
• 4.2 雾模拟控制系统硬件设计47-55
• 4.2.1 系统原理说明47
• 4.2.2 控制系统组成47-48
• 4.2.3 控制系统主要器件的选型48-51
• 4.2.4 中央集中控制柜硬件结构51-52
• 4.2.5 控制系统组态52-54
• 4.2.6 监控系统的设计54-55
• 4.3 雾模拟控制系统程序设计55-61
• 4.4 PID控制算法整定61-64
• 4.5 小结64-65
• 第五章 雾模拟系统实际应用及验证65-73
• 5.1 雾模拟系统实验65-67
• 5.2 雾模拟系统调试及运行试验67-69
• 5.3 雾模拟系统的测试验证69-71
• 5.4 小结71-73
• 第六章 结论与展望73-75
• 6.1 论文工作总结73
• 6.2 未来工作展望73-75
• 参考文献75-77
• 致谢77-79
• 个人简历、在学期间发表的论文与研究成果79-80

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