高速公路大气能见度预测监控系统设计文献综述

 2022-03-09 21:09:07

摘 要:我国城市化进程加快,工业发展造成的大气污染问题日益受到关注,例如雾霾天气不仅影响人们的出行而且危害生命健康。自1952年伦敦雾事件之后人们发现人体所有的所有的身理构造都无法阻挡空气中的污染物,对此对大气质量的监测就十分必要。本文首先讨论了早期大气能见度预测的方法并简单分析了其优缺点,和应用的前景,然后介绍了随着微电子技术的发展,许多检测大气能见度的设计被开发出来,并能够应用在小型气象站,且预测准确高,便于管理调试,但其预测范围有限,故而对预测范围较大的地区需要多点分测,而随着神经网络的发展,对于大气能见度预测的研究有了一个全新的方向,只要网络参数选取的合适,那么经过神经网络的算法分析,其结果往往十分准确,但因其本身需要巨大的数据量来作为输入,适合运用在大数据分析上,并且其结果的解释性较差不能说明大气能见度与哪些因素之间的具体关系,故只能为大型的气象分析提供参考。

关键词:大气能见度预测;微电子技术;神经网络算法

引言

随着我国工业化进程的发展,工业生产带来的工业污染问题越来越受到关注,其中大气能见度的极为重要,能见度的测报不仅用于日常气象部门的天气分析,更能广泛运用于高速公路,航空航天等领域[1],能见度预测的准确与否关系到人们出行的安全。通过对大气成分检测来更加合理的对大气能见度进行预测给人们提供更加准确的大气质量报告,随着人们出行交通工具速度的快速提高对高速公路大气能见度的预测显得尤为重要,恶劣的天气往往会导致交通事故,对于航空航天以及航海造成的影响更加严重,常常造成不可挽回的财产损失和威胁生命安全。人们对于这种因天气造成的危害越来越重视,在早期使用仪器对大气能见度检测,随着技术的发展,对大气能见度检测也种类繁多,本文就大气能见度预测的发展阶段做了简要的介绍并对各种预测方法做出了评价,基本框架总结如下:

(1)介绍了早期使用仪器用来来大气能见度预测方法优缺点;

(2)简述应用微电子技术做大气能见度的现状;

(3)概述了利用神经网络技术给大气能见度带来的新方向;

(4)总结了几种方法的利弊;

2 研究现状

自1924年柯西米德(Koschm ieder)[1]建立了大气能见度预测理论之后国外对预测大气能见度仪器发展已有近70年,国内近年来也取得了较大的发展但是对于大气能见度与气象因子,及大气污染物之间关系的研究因各个地区的气候差异较大且能见度受到的影响因素较多,研究人员往往考虑到各种影响大气能见度的因素,造成设备造价高昂,一般只有大型气象站才有,虽然测量精确度很高但是却难以普及应用。

大气能见度测量方法

2.1.1 大气透射仪测量

早期的大气能见度测量方法有很多,除去人工测量,主要有气溶胶采样法,光学参数测量法[1],而光学参数测量法因其可靠性高而被运用在仪器上,发展至今分为了投射法和散射法[1],但散射法因其测量角度大,精确度不高而很少使用。投射法的典型应用就是透射仪,其基本原理就是根据光辐射在再大气传输中的透过率[1]的测量。投射仪可分为两种一种“单端”,还有一种“双端”,单端的发射端和接收端处于同一条水平线上,而双端则是在基线[1]另一端安装反射器形成往返的光程。

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