高速公路环境气象在线监测

1 概述

近年来，我国高速公路建设的发展非常迅速，自1988年建成我国第一条高速公路以来，到2007年底，我国高速公路通车里程接近4.5万公里，继续保持世界第二位，仅次于美国。高速公路的铺建使得市场经济迅速增长和人流的迁移扩增。

     高速公路上，因车流量大、行驶速度快以及其自身全封闭、全立交的特点，要求车辆不得任意减速和停车。所以，一遇到大雾、暴雨、冰雪等低能见度天气就极有可能引起连锁反应，最终形成多车连续追尾的重特大交通事故。随着高速公路交通流量及密度的增大，低能见度等灾害天气条件下，高速公路的交通事故发生率和伤亡损失也随之迅速增长。

     天气环境条件监测是高速公路科学运营的一个重要依据，气象环境条件对高速公路行车安全、正常使用具有举足轻重的作用。交通运输随着高速公路建设迅猛发展，现代交通运输所追求的快速、高效与安全受到气象条件的影响和制约日益明显，其中突发性的能见度雾、霾、沙尘暴，短时强降水，路面结冰，积雪，强风等气象灾害不仅严重影响交通运输，而且也严重影响了人们的生命财产安全。因此，建设高速公路气象灾害监测站，及时提供所关心的各类气象要素实况，并以此来制定具有针对性和时效性的专业服务产品，提高气象为交通服务的能力和水平。

 

2 产品简介

     武汉风河科技研发的交通气象环境监测系统由分布在高速公路沿线的若干个高速公路自动气象站联网组成，可以实时对高速公路沿线的 能见度、风向、风速、气温、湿度、雨量、路面状况（表面温度、干湿状况、结冰）等进行自动监测，并将监测信 息及时传送到监控中心，在恶劣或极端气象条件下能及时发出警示信息，以多种方式提示预警告知管理人员和驾驶员，以提高高速公路的安全行车水平。

     该系统由高速公路数据采集单元、数据传输中心、后台软件中心和道路警示等部分组成。高速公路交通气象站可以观测 的气象要素包括常规气象要素（风、温、湿、雨、光照）、能见度和路面状况（路面温度、干湿状况、结冰等）。高速公路自动气象站配置灵活，各种观测传感器可以根据需求灵活配置。采集的数据实时通过无线方式传输到监控室，做到智能预警和管理。

 

 

 

3系统组成

   高速公路环境气象监测系统由前端数据采集单元、监测主机、后台软件、信息报警设备、声光报警器、监控中心（上位机服务器）等组成。其中前端采集单元包含高速路上的风速、风向、温度、湿度、光照等各类参数，各变送器数据通过有线方式汇集到监测中心主机，主机最终将接收到的信息通过GPRS/SMS/3G网络或者有线网络（以太网/RS485/RS232）上传到监控中心，由运行于监控中心的监控软件进行数据存储、分析、显示和处理。如果上报的数据超过限位值，或者无线变送器的电池出现电量不足等异常情况，监控软件将会进行多种手段的报警提示。

 

 

                              图1 系统图

4 监测参数

名称	指标
风向测量范围	0～75m/s
风向测量精度	±(0.3+0.03V)m/s
风向测量分辨率	0.1m/s
风速测量范围	0～360°
风速测量精度	±3°
风速测量分辨率	2.5°
大气压测量范围	450～1060hPa
大气压测量精度	±0.3hPa
大气压测量分辨率	0.1hPa
温度测量范围	-30℃～+85℃
温度测量精度	±0.5℃
温度分辨率	0.1℃
湿度测量范围	0%～100%
湿度测量精度	±3%RH
湿度分辨率	1% RH
能见度测量范围	10～10000m
能见度测量精度	±10%m
能见度测量分辨率	10m
供电	DC 12v
安装方式	壁挂式；

 

 

5 软件后台

此方案组网简单、实用可靠，将传统的分散式监测集中为智能一体，技术上的协调使得设备成本下降，在操作和成本上得到了很好的控制。具有以下特点：

 

1、系统的可靠性、稳定性：系统可集中在线监测所有类别于一体，核心技术稳定统一，并且建立在GPRS/3G通信平台上，设备具备在恶劣环境（狂风、雷雨、冰雪）下持续正常工作的能力，整机可长时间连续工作。

2、系统的可操作性：产品操作简单，使用方便，无须记忆复杂的操作方法或指令，在初次安装时进行相关的设置，而全部的初次设置由专业人员完成.

3、系统的可扩展性:系统设计留有充分的余地，以便日后比较方便地进行系统扩容。

4、系统的先进性:设备集无线通信等多种先进技术于一身，用户可实时监测当前环境，无论用户身处何方，都可以随时随地获取所关切的现场信息。

5、系统的可维护性：设备可以通过授权用户进行远程控制、管理、维护，只需短信就可以配置设备的各种参数，无需人员到站点进行现场设置，节约时间和运输成本。

6、系统的性价比：成本造价低，技术更先进，功能更强，技术延续性和可升级性更强。

 

6高速公路气象站典型应用：

1、雾和低能见度探测及告警

2、路面湿滑程度、结冰风险告警

3、道路横风告警

4、车辆限速和道路关闭的必要气象依据

7技术特点

1、行业规范监测数据

为交通管理部门实时提供气象和道路状态数据来保证行车安全；同时也为交通气象预报提供及时、客观的观测资料；从而提高预报准确率。

2、全面而准确的交通气象测量参数，路面状况危险度指标化。

 高速公路交通气象环境监测系统凝聚了我公司多年积累的传感器和采集器技术设计经验；经过验证的算法和先进的软件技术确保气象信息的准确性。同时依据规范将测量数据指标化，为用户提供直观判据。 

3、设备简洁，易安装维护

易于安装和架设，所有传感器均采用快速插头与采集器进行连接，设备出厂前已完成标校和调试；上电即可正常运行。设备内部为模块化设计，无需特殊工具，即可完成维护工作。 

4、高可靠性，低维护费用  

从底层硬件到上层软件开发全部由我公司完全自主研发，大大降低了软件费用和硬件成本，能更好维护修改。研发和生产一体，可减少维护时备品备件的周转量和用户采购和管理成本；使用户节省更多的维护费用。 

5、低功耗设计 

适用多种供电方式（交流、太阳能、风力发电机等）；提高了设备的环境适应性。 

6、具有多种本地和远程通信方式 

本地通讯（RS232、RS484/422）、远程有线通讯（PSTN、ADSL、光纤等）和远程无线通讯（SMS、GPRS、CDMA1X、卫星DCP 等）可同时应用。 

7、预警功能 

当测量的要素指标超过用户设定的阈值，气象监测系统会将告警信息作为第一优先级主动向中心站监控平台传递，中心站收到告警数据后采用声、光等形式提示管理者。