气象监测预警服务解决方案

道路气象环境监测预警服务系统

系统简介 

SYSTEM INTRODUCTION



道路气象环境监测预警服务系统是专为恶劣天气条件下道路交通应急管控和安全出行而特别设计的一整套解决方案,主要致力于解决恶劣天气(如浓雾、冰雪路面、强降水、路面高温、横风等)给道路上的行驶车辆造成巨大风险和安全隐患的问题。

该系统通过布设在高速公路沿线及周围的道路气象环境监测站,实时监测道路沿线的天气状况,并将监测数据发送至后台监控分析中心,通过监控分析中心的智能分析终端运行大数据分析和机器学习算法进行处理,实现对道路沿线恶劣天气的精准实时监测和短临预警,再结合电脑端网页和手机端APP,发布灾害天气预警和应急管控建议等信息。同时,系统也可联动道路现有应急管控设备(如可变情报板、雾引导装置、路面结冰主动防护处置装置等),实现全自动化的应急管控机制,为道路交通安全提供系统化的服务。

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>>气象监测站通过移动4G/5G网络(或专用光纤)将采集的气象数据上传至互联网(或专用网络),远端的站网监控管理及智能预警分析中心接入网络,收集气象监测站上传的气象数据,再由质量控制算法对气象数据进行逐一甄别并打上标记后存入数据库。

>>同时预警专家模型从数据库中提取质量满足要求的气象数据,针对能见度和路面温度等影响公路交通安全的关键气象要素给出未来几个小时的预测结果,并存入数据库。

>>接入网络的气象信息共享服务平台从数据库中调取实时和预测气象数据,根据不同终端的服务需求,通过计算、统计、组合等方式生成最终的数据服务产品,推送至各个服务终端。

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系统组成

SYSTEM COMPOSITION



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一、多样化道路气象环境监测站




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 1、路侧全要素气象监测站


>>建设于高速公路围栏外,需要额外建设水泥基础进行安装 可对温度、湿度、气压、风向、风速、降水量、能见度、路面状况、路面温度等气象要素进行实时监测,并可选装视频摄像头;


>>市电或太阳能供电可选,具备UPS,可保证设备无外部供电的情况下继续工作7-14天 有线通讯(光纤)或无线通讯(4G/5G)可选;


>>具备大容量内部存储,可在通讯发生故障时存储2个月数据,待通讯恢复后,进行补传;




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2、路侧局地气象监测站


     >>参考路上历史气象灾害数据,建设局地气象监测站,针对特点气象要素进行监测;


     >>体积小、重量轻,且可利用灯杆、路牌等已有基础设施进行架设,安装维护成本低;


     >>全新优化设计,缩减设备功耗,最大程度降低配套太阳能供电系统成本;





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     3、团雾扫描激光雷达


     >>根据后向散射原理,使用激光雷达对一定区域内的大气进行水平和垂直扫探测,获取探测路径及扫描平面内气溶胶消光的空间分布,通过智能`算法可自动识别被扫描区域的云雾分布;

     >>对扫描范围内(半径10km)的团雾进行实时监测的同时,模型算法还可依据风向、风速、温度、湿度等情况,预测团雾发生、发展的过程,做到对保护路段的提前预警;

 

     >>与传统以点带面的能见度监测设备(前向散射能见度仪)不同,团雾扫描激光雷达真正实现了区域内的团雾监测,更精确、更具代表性;






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   4、龙门架气象监测站


     >>针对公路龙门架的特点,全新设计的一体化气象监测站,多种气象要素集成于单一设备中,设备整体与监控探头大小相当,体积小,重量轻;


     >>对设备功耗进行了优化设计,整体功耗≤3W,可借助龙门架供电系统供电内部集成蓝牙通讯模块,便于现场调试。可选集成4G/5G通讯单元,可将气象数据上传至互联网或专用网络;

 

     >>真正做到插电即用,为安装、调试、维护提供了极大的便利,特别适合公路龙门架的配套安装。


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   5移动气象监测站


     

>>针对车载需求进行全新设计,可实现对能见度、路面状况、路面温度、温度、湿度、气压等要素的监测;


    >>整机功耗≤3W,可通过车载点烟器供电,也可使用内部锂电池实现25h的连续工作;


    >>采用仿鲨鱼鳍的空气动力学设计,最大限度降低车辆行驶过程中的风阻;


    >>可通过蓝牙与车内预装专用APP的手机进行通讯,手机在显示气象数据的同时,可通过手机移动网络将气象数据和手机数据(包括:GPS信息、时间信息、车速和加速度信息、图片等)打包发送。


二、辅助监测手段-热谱地图


  >>热谱地图提供气象站和全段路面温度关系,基于某个气象站的结冰预测扩展到整个道路网络;


    >>热谱地图可以识别并标记需要处理的区域,同时为路径优化提供关键输入数据,有效识别有潜在危险区域;


    >>定期校准低温和高温,提高精准度;


    >>对路面温度测量到达百米级别,实现路温温度的精细化测量,为实现全路段结冰、积雪、高温等预警实现可能;


    >>基于温度数据,辅助其他要素,可反演整路段的路面状况;


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三、后台算法模型





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 1、数据质量控制模型


>>对数据格式、缺测、界限值、主要变化范围、内部一致性检查、时间一致性、空间一致性、质量控制综合分析和数据质量标识,保证用于计算的数据可靠可用




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2、浓雾低能见度预警模型


     >>基于历史观测资料,有效地将浓雾生消机理、天气学方法、专家经验、机器学习等融为一体,实现了因子组合筛选、模型构建、数据化方案入库共享、预警产品入库分发等,实现浓雾低能见度预警。通过实际案例检验,低能见度过程预警准确率平均达95%以上



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 3、道面低温结冰预警模型


     >>在历史路温观测资料基础上,通过对路面低温因子组合筛选、模型构建、数据化方案入库共享、预警产品入库分发等,实现低温结冰预警。


通过实际案例检验,路面低温过程预警准确率平均达99%以上



四、监测预警服务平台



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软件界面


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