CN113219554A - 高速公路精准气象监测预警*** - Google Patents

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高鹏飞
陈龙
郑康立
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Abstract

高速公路精准气象监测预警***，主要解决高速上的精准气象预警问题，包括精准气象监测终端、数据中心、气象展示模块；监测终端，包括Zigbee+温湿度/气压、能见度、光学雨量、风速风向、空气质量等感知探头；通过与4G/5G通信模块+Zigbee实时向数据中心提示精准气象数据；数据中心，基于服务器或第三方ESC服务器技术；展示模块：电子显示屏、警报闪烁灯、警报喇叭；PC网页、企业号H5、手机APP展示。通过在高速公路沿线分布若干个精准气象监测终端，实现对高速公路沿线的气象要素进行自动监测，通过数据中心及时传送到监控中心，发生极端恶劣气象及时告知该路段行驶的驾驶员，注意行车安全或者驶离该段高速。

Description

高速公路精准气象监测预警***
技术领域
本发明涉及一种高速公路的气象监测设备，主要解决高速上的精准气象预警问题，确切说是一种高速公路精准气象监测预警***。
背景技术
我们每天收到的天气预报，都是以地、县级行政单位的区域天气预报，是通过在地、县级行政区域内设置的气象观察站，及时提供各行政区域的气象数据。要在地、县级行政区域建设一个这种规模的气象观察站，投入成本非常高，监测气象的范围也相当有限。然而，我国目前已经建成通车的高速公路，已经是贯穿祖国的东西南北，开车由东向西、从南到北贯穿几个省份，也就是一两天甚至几个小时的事情。贯穿于各省、市、地、县区域范围内的高速公路上的气象，也会随着当地气象的变化而出现多种变换的天气，特别是进出特长隧道，进出一个隧道就可能是两种不同的天气。
贯穿于不同气象条件下的高速公路，对驾驶员的行车安全都有着不同要求，特别是能见度很低的大雾、暴雨、大风、低温等气象状况，很容易发生重大交通事故。因此，2017年年5月12日，国家质量监督检验检疫总局、国家标准化管理委员会联合发布了《公路交通气象检测设施技术要求》（GB/T 33697-2017），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）等作了具体要求，要求通车运行的高速公路，必须同步建设精准气象监测***，实时提供高速公路上的风、雨、温/湿度、能见度和路面温度、干湿状况、结冰状况等气象信息。
对比文件CN112305641A提供的“一种高速公路交通安全气象物联网监测预警***，其特征在于：该监测预警***包括前端分布式一体化多要素气象监测节点及后端数据中心两部分，所述前端分布式一体化多要素气象监测节点与后端数据中心建立网络通信；所述前端分布式一体化多要素气象监测节点通信连接有传感模块、网络传输模块、视频监控模块、电源模块，所述传感模块由传感器整合而成，包括风速传感器、风向传感器、能见度传感器、降雨量传感器、温度传感器、气压传感器、相对湿度传感器......所述电源模块为前端分布式一体化多要素气象监测节点提供稳定电源”。从对比文件公布的监测预警***的传感器设置，不能精准满足高速公路的精准气象监测预警；其气象展示模块与本发明有重大区别，特别是本发明的气象监测是可以密集部署，精确监控，通过无线网关与平台传输数据，与地图以及车辆传输数据；气象现场展示单元与气象远程展示单元，更具有重要创新性。
对比文件CN104749656A提供的“一种恶劣气象条件下的高速公路实时监测***，其组成包括：气象信息检测器模块，其特征是：所述的气象信息检测器模块与数据采集装置连接，所述的数据采集装置与前端处理装置连接，所述的前端处理装置分别与手动控制器、通信接口装置、PC 机连接......所述的显示电路与安装在所述的壳体上的显示屏连接”。看视通过有线连接的，还有PC端，必然存在现场体积大，施工难度大，特别是手动控制器需要与车辆联系，必然实现难度大，更不能满足高速公路精准气象监测预警，与本发明提供的各类感知探头、数据中心、气象展示模块等更不是一个技术层面的东西。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种高速公路精准气象监测预警***，是通过在高速公路沿线分布若干个精准气象监测终端，对高速公路沿线的气象要素进行自动监测，并将监测信息通过数据中心及时传送到监控中心，供交通管制***参考，在极端恶劣气象条件下，及时发出警示信息，以多种方式告知管理人员和该路段行驶的驾驶员，注意行车安全或者驶离该段高速，提高高速公路的行车安全。
本发明通过下述技术方案实现：
高速公路精准气象监测预警***，其特征在于：包括精准气象监测终端、数据中心、气象展示模块；
所述精准气象监测终端，包括Zigbee+温湿度/气压感知探头、能见度感知探头、光学雨量感知探头、风速风向感知探头、空气质量感知探头；通过与4G/5G通信模块+Zigbee、多晶硅太阳能板，将温湿度/气压感知探头、能见度感知探头、光学雨量感知探头、风速风向感知探头、空气质量感知探头高度集成为精准气象监测设备，将气象监测设备固定在易发极端气候的高速公路上的多种指示牌的立柱上；由多晶硅太阳能板或市电提供电源，使用4G/5G通信模块与数据中心进行数据交换，实时向数据中心提示精准气象数据；
所述数据中心，基于自由服务器或第三方ESC服务器技术，进行数据汇集与处理；
所述气象展示模块包括：气象现场展示单元与气象远程展示单元；所述气象现场展示单元包括：电子显示屏、警报闪烁灯、警报喇叭；所述气象远程展示单元包括：PC网页展示、企业号H5展示、微信小程序展示、手机APP展示。
气象现场展示单元，是通过在距离精准气象监测终端设备路段，双向通行方向的最近收费站2km/1km/0.5km出口导向指示牌上，设置多个气象现场展示单元，展示前方路段实时的风、雨、温/湿度、能见度和路面温度、干湿状况、结冰状况，提醒该路段行驶的驾驶员，注意行车安全或者驶离该段高速。
气象远程展示单元，是通过4G/5G传输技术，将精准气象监测终端段的实时气象传输到所述气象远程展示单元的多个展示终端，并通过媒体向社会及时发布。
本发明的有益效果主要表现在以下方面：
一、本发明高速公路精准气象监测预警***，通过在高速公路沿线分布若干个精准气象监测终端，实现对高速公路沿线的气象要素进行自动监测。
二、本发明高速公路精准气象监测预警***，是将监测到高速公路上的能见度信息、雨量信息、风速风向信息、PM2.5/PM10信息，通过数据中心及时传送到监控中心，供交通管制***参考。
三、本发明高速公路精准气象监测预警***，当高速公路发生极端恶劣气象时，及时发出警示信息，以多种方式告知管理人员和该路段行驶的驾驶员，注意行车安全或者驶离该段高速，提高高速公路的行车安全。
附图说明
图1为本发明高速公路精准气象监测预警***结构示意图。
下面结合附图对本发明作进一步说明。
具体实施方式
实施例1：
高速公路精准气象监测预警***
其特征在于：包括精准气象监测终端、数据中心、气象展示模块；
所述精准气象监测终端，图1所示，包括Zigbee+温湿度/气压感知探头、能见度感知探头、光学雨量感知探头、风速风向感知探头、空气质量感知探头；通过与4G/5G通信模块+Zigbee、多晶硅太阳能板，将温湿度/气压感知探头、能见度感知探头、光学雨量感知探头、风速风向感知探头、空气质量感知探头高度集成为精准气象监测设备，将气象监测设备固定在易发极端气候的高速公路上的多种指示牌的立柱上；由多晶硅太阳能板或市电提供电源，使用4G/5G通信模块与数据中心进行数据交换，实时向数据中心提示精准气象数据；
通过I2C、485、UART通信接口，开发感知探头驱动接口，采集各类感知探头数据；设置频率，定时上传感知探头采集数据；开发BootLoader实现嵌入式软件远程升级、通过Zigbee传输固件给不带4G/5G通信模块的精准气象监测设备升级；
根据通信协议开发接口，实现对平台下发命令解析、执行和终端设备数据打包和上传；精准气象之间的数据，通过Zigbee汇聚到带有4G/5G通信模块的协调器设备上，再上传到平台。
温湿度/气压感知探头，用于监测高速公路当前位置的温湿度及气压数据；
能见度感知探头，用于监测高速公路当前位置的能见度信息；
光学雨量感知探头，用于监测高速公路当前位置的雨量信息；
风速风向感知探头，用于监测高速公路当前位置的风速风向信息；
空气质量感知探头，用于监测高速公路当前位置的PM2.5/PM10。
所述数据中心，基于自由服务器或第三方ESC服务器技术，进行数据汇集与处理；
所述气象展示模块包括：气象现场展示单元与气象远程展示单元；所述气象现场展示单元包括：电子显示屏、警报闪烁灯、警报喇叭；所述气象远程展示单元包括：PC网页展示、企业号H5展示、微信小程序展示、手机APP展示。
气象现场展示单元，是通过在距离精准气象监测终端设备路段，双向通行方向的最近收费站2km/1km/0.5km出口导向指示牌上，设置多个气象现场展示单元，展示前方路段实时的风、雨、温/湿度、能见度和路面温度、干湿状况、结冰状况，提醒该路段行驶的驾驶员，注意行车安全或者驶离该段高速。
气象远程展示单元，是通过4G/5G传输技术，将精准气象监测终端段的实时气象传输到所述气象远程展示单元的多个展示终端，并通过媒体向社会及时发布。
高速公路精准气象监测预警***，是根据《公路交通气象检测设施技术要求》（GB/T 33697-2017），设置的实时监测高速公路当前位置的温湿度/气压数据、能见度数据、雨量数据、风速风向数据、PM2.5/PM10数据的预警***，当某一高速公路段的上述数据超过要求值，存在行车安全风险时，本发明的监测预警***就会通过气象展示模块的气象现场展示单元与气象远程展示单元，及时向该路段的行驶车辆发出预警信号，行驶车辆可以根据预警信号，从就近高速出口驶离该段高速，避免因气象原因引发交通事故。

Claims (3)

1.高速公路精准气象监测预警***，其特征在于：包括精准气象监测终端、数据中心、气象展示模块；
所述精准气象监测终端，包括Zigbee+温湿度/气压感知探头、能见度感知探头、光学雨量感知探头、风速风向感知探头、空气质量感知探头；通过与4G/5G通信模块+Zigbee、多晶硅太阳能板，将温湿度/气压感知探头、能见度感知探头、光学雨量感知探头、风速风向感知探头、空气质量感知探头高度集成为精准气象监测设备，将气象监测设备固定在易发极端气候的高速公路上的多种指示牌的立柱上；由多晶硅太阳能板或市电提供电源，使用4G/5G通信模块与数据中心进行数据交换，实时向数据中心提示精准气象数据；
所述数据中心，基于自由服务器或第三方ESC服务器技术，进行数据汇集与处理；
所述气象展示模块包括：气象现场展示单元与气象远程展示单元；所述气象现场展示单元包括：电子显示屏、警报闪烁灯、警报喇叭；所述气象远程展示单元包括：PC网页展示、企业号H5展示、微信小程序展示、手机APP展示。
2.根据权利要求1所述的高速公路精准气象监测预警***，其特征在于：气象现场展示单元，是通过在距离精准气象监测终端设备路段，双向通行方向的最近收费站2km/1km/0.5km出口导向指示牌上，设置多个气象现场展示单元，展示前方路段实时的风、雨、温/湿度、能见度和路面温度、干湿状况、结冰状况，提醒该路段行驶的驾驶员，注意行车安全或者驶离该段高速。
3.根据权利要求1所述的高速公路精准气象监测预警***，其特征在于：气象远程展示单元，是通过4G/5G传输技术，将精准气象监测终端段的实时气象传输到所述气象远程展示单元的多个展示终端，并通过媒体向社会及时发布。
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