当团雾发生时,大气能见度下降,一些高速公路路段处于团雾易发地带,易对行车安全造成隐患,容易引发交通事故。虽然高速公路上安装有能见度仪,由于其监测范围太大,如安徽省内15公里安装一台前向散射能见度仪,该能见度检测仪检测误差大,最大达到正负20%,无法精确判断团雾位置。在此背景下,设计出一款能在高速公路护栏上运行的团雾监测装置,安装在团雾易发多发路段,实现对团雾信息的精确定位和信息发布,弥补两台能见度仪之间的盲区。从清洁生产角度考虑,本装置无需任何配套设施,可直接放置在高速护栏在运行,在装置设计中,在硬件选型上,选择的硬件均为环保型器件,对环境无任何损害。本文首先介绍了课题研究的背景与意义,对雾与团雾的成形机理以及特征进行分析,结果表明团雾成形主要与地形因素、温湿度、风速以及大气中污染物颗粒有关。总结团雾对交通安全的影响因素,团雾主要会降低车辆与路面摩擦性、降低能见度、增大驾驶员负荷,影响行车安全。其次对团雾图像处理方法进行研究,通过对摄像头所拍摄的图像进行灰度化、高斯滤波、边缘检测等处理,再提取出白色标线区域,最后通过均方根误差反映其清晰度。利用能见度仪、制雾机对团雾图像均方根误差标定,找出映射关系,计算能见度。白色标线越清晰,团雾浓度越低,能见度越高。然后对团雾监测装置进行设计,通过搭建乐高模型对装置结构进行初步设计,根据初步模型结构,通过UG建立三维模型,利用有限元分析对实物样机主框架材料与结构进行验证,为了增加装置与护栏的摩擦力,设计了连接件用于装配。第四,装置运动控制设计。详细介绍了装置的各个模块,给出了硬件选型方案及部分电路设计,主要包括主控模块、电源模块、电机及驱动选型、摄像头模块、无线通信模块、定位模块、避障模块、温湿度采集模块、大气污染物采集模块等,在控制模式上,设计了调试模式、远程控制模式和自动巡航三种模式,在开启自动巡航模式时,当检测到能见度低于1000米时,装置可自行在高速护栏上运行,实时监测团雾的信息,通过GPS/北斗模块,实现对团雾位置的精准定位,同时设计了人机交互界面,用于显示装置传回来的能见度、位置坐标等信息。便于团雾监测人员实时查看团雾发生情况。最后,对设计制作好的装置在实验室模拟环境下进行功能试验,包括团雾图像处理标定试验、控制模式试验、避障功能试验以及装置速度试验。通过试验结果分析,对本文设计的装置性能要求进行了验证。