近年來，我國發生了多起由惡劣天氣條件引起的特大交通事故，給人民的生命和財產造成極大損失，也引起了相關部門的關注，經調研發現，霧區和冰雪路面交通事故主要發生在初始期，尤其是由輻射引起的團霧，更是如此。主要原因是駕駛員對道路環境嚴重程度估計不足，車輛速度過快、車間距保持不夠引起的。如果駕駛員對道路氣象通行條件有充分的了解，獲取了現場氣象信息，那么事故發生的概率會明顯降低，這也就是我們要在高速公路設置氣象監測及現場預警發布系統的原因。其設置目的：能夠對霧區和冰雪路面路段的氣象條件做到及時判別、預警；通過系統警告，使駕駛員及時了解前方道路的霧況和道路濕滑信息；并通過情報板直接反映達到保障行車安全的目的。

交通氣象監測及現場預警發布系統采用監測組網運行方式，連續獲得沿線多點的氣象信息情況，反饋給監控中心，并將檢測數據與預定的判定條件比較，以確定是否有霧、冰雪等惡劣天氣；在確定惡劣天氣的情況下調用預定指標庫，通過將檢測數據與預定指標庫比較，確定出檢測指標的控制級別；*，再根據指標控制級別從預定策略庫中調用對應的控制策略來應對惡劣天氣對高速公路造成的影響，從而做到全天候保障高速公路的運行。

本系統由以下幾個單元組成：

  (1)信息采集單元：信息采集設備采用交通氣象觀測設備，包括能見度儀、遙感路面狀況傳感器、風速風向傳感器、溫濕度傳感器等。

  (2)信息發布單元：將監控策略轉化為具體的報警、控制指令，通過外場設備發布給駕駛員；信息發布設備主要靠可變情報板顯示等。

  (3)監控組網軟件：計算機服務器及監控平臺軟件

  (4)公眾服務平臺：網絡信息推送，手機APP等方式進行道路安全服務。

(5)系統支持單元：包括控制單元、傳輸單元、供配電單元、信息處理單元。

系統工作原理：

系統可以測量能見度及天氣現象檢測（可識別的天氣現象類型：雨、毛毛雨、雪、冰雹、雨夾雪、霧和霾）、大氣溫度、大氣濕度、風向、風速、遙感路面狀況（路面狀態：干、潮、濕、霜、雪、冰、冰水混合物測）等氣象要素，以此為依據，判斷相關大氣物理變量因素的變化趨勢，從而預警預報出當前天氣狀態和變化；

1、高速公路氣象監測設備簡介

1.1產品概述

  交通氣象站主要利用綜合采集控制技術、計算機軟件技術、通訊技術等技術對多種氣象傳感器從結構到系統組成上進行集成化應用。能夠連續獲得交通沿線的氣象信息，能夠對能見度、風速、風向、溫度、濕度遙感路面狀況等高速公路多個氣象要素進行實時檢測，通過遠程傳輸完成各類數據的匯并及時傳送給交通部門，為交通相關部門做好各沿線交通氣象保障服務提供*手資料，以此為基礎，可為高速公路安全主管部門和人們的出行提供及時的氣象信息服務。

  采用的氣象傳感器包括：能見度、風向傳感器、風速傳感器、溫濕度傳感器、遙感路面狀況傳感器等。交通氣象站還包括數據采集器、支撐結構、供電通信控制箱等等單元。

1.2交通氣象監測站功能

  （1）能夠對能見度、大氣溫度、大氣濕度、風向、風速、遙感路面狀況（路面狀態：干、潮、濕、雪、冰、冰水漿狀混合物、冰雪積水厚度等）等氣象要素進行全天候檢測。

  （2）自動采集各氣象要素數據，對采集的數據進行預處理和算法處理，對采集數據進行相關統計形成逐分鐘的值并定位存儲在觀測站存儲器內；

  （3）自動上傳監測數據：采用主動上傳方式，上傳頻率為1分鐘，上傳的數據包括：能見度、風速、風向設備狀態等；

  （4）氣象站提供RS232通訊接口；

  （5）系統供電方式：220V交流市電或太陽能供電。

1.3主要設備技術要求

①能見度檢測器

  能見度檢測器由光發射器、光接收器及微處理控制器等主要部件組成。發射器發射紅外脈沖光，接收器同時檢測大氣中氣溶膠粒子前向散射的脈沖光強度，所有測量信息由微處理控制器搜集并通過專門的數學模型算法轉化為氣象能見距離。

  本產品完全符合《道路交通氣象環境-能見度檢測器》行業標準的相關技術要求。

  本產品發射器和接收器具有下傾角，可有效防護灰塵，雨、雪等對鏡頭的污染，也可有效避免車燈、太陽光等強光的直接照射的干擾，能更為準確的測量大氣能見度。

  功能

  自動實時監測大氣能見度指標，監測大霧、團霧等信息

  設備狀態自檢、安裝快捷簡便、維護成本低

  應用

  隧道出入口、公路橋面、山區霧多發區域、雨雪多發地區

  特點

  一體化結構，免維護；具有鏡頭保護裝置，不易受污染

  霧能見度實時探測、路邊安裝、無需封閉車道，安裝維護簡單、堅固設計，全天候測量

  主要技術指標

②溫濕雨風一體化六要素氣象傳感器

  六要素一體氣象站是一種測量多要素氣象要素的*級傳感器，可同時測量大氣溫度、大氣濕度、風速、風向、氣壓、雨量等六種主要氣象要素。其特點是精度高，響應時間快，串口輸出，方便用戶直接通過PC或外接儀器進行測量。

  產品特點：

  堅實耐用的超聲波風設計、整個系統免維護，便于安裝、系統協議公開

  標準RS485輸出(RS232可選)

  擁有大容量內存及豐富系統指令

③遙感式路面傳感器

  采用多光譜遙感技術非接觸準確檢測出道路表面結冰、積雪和積水的厚度。設備安裝不需要封閉道路、不需要切割路面，安裝工作既安全又方便。維護量少，是道路氣象系統組成中一項理想選擇。它既可以安裝在現有的氣象站上，也可以安裝在路面視野無遮擋的其他建筑物上，為道路管理部門提供準確的監測數據，在道路安全出現險情之前，采取響應措施。能夠適用于高速公路路面、橋面、事故多發地區、雨雪多發地區、坡道轉彎區域等關鍵路段的監測。

  功能

檢測路面積水、積雪、結冰厚度、遠距離遙感檢測路面狀況

非埋入式安裝快捷簡便

  維護成本低、融入現有公路自動氣象監測網絡

  應用

  遠距離安裝、橋面、事故多發區域、車流量大的區域、雨雪多發地區

  特點

  遠距離測量路面積水、冰和雪、測量路面狀態、測量積水、冰面、濕滑程度

  非埋入式設計、抗銹蝕、紅外檢測*遠 15.5 米、無需封閉車道，安裝維護簡單

系統軟件性能

                                     組網軟件示意圖

(1) 數據采集：具備GPRS/CDMA無線通訊方式的數據采集功能，采集的內容包括：能見度、雨量、溫度、濕度、風向、風速、 路面狀況、傳感器工作狀態、通信線路狀態等。采集到的數據經過分析處理形成真實可信的氣象數據。

(2)數據分析處理：在接收到能見度、雨量、溫度、濕度、 風向、風速、路面狀況的數據后，能夠實時的計算出*值、*小值、報警值和相關的累積值等，得到*終的氣象數據。

(3) 數據存儲：通過高速公路信息存儲系統，將采集到和分析處理過的氣象數據和傳感器狀態信息、通信狀態信息、各種日志維護信息保存在數據庫中，為保證數據的可靠性，數據庫要求自動定時備份。

(4) 數據實時顯示：通過數字和圖形曲線兩種方式顯示實時的氣象信息（能見度、雨量、溫度值、濕度值、 、風向、風速、路面狀況）以及當前的極值情況。并可根據用戶需要開發符合用戶特點的定制數據實時顯示界面。

(5) 站點監控管理：通過路段監控中心系統和聯網中心監控服務中心系統，能夠對系統內所有的站點的設備運行狀態和采集的氣象數據進行監控，并能通過指令對站點進行設置和處理氣象數據。具備聲音報警、提示框報警，使用戶直觀了解設備的運行狀態、數據的有效性等。

  實時監控站點運行的狀態，通訊線路的好壞，采集的數據的缺失和準確性。

  強大的日志功能，能夠隨時全面的紀錄站點的運行情況。

(6) 突發氣象信息報警功能：跟據高速公路在惡劣天氣條件下的運營管理規定，結合氣象部門能見度的監測和預警預報試驗研究，將影響高速公路運營的能見度建議劃分為如下五個級別：

  根據以上報警級別可以設置能見度報警狀態。

  其他如路面結冰，潮濕、低溫等氣象信息也可設置相應的報警狀態。報警可采用聲音報警、提示框報警等，并將報警信息記錄日志，使用戶直觀了解當前路況氣象信息。

  (7)歷史數據查詢分析服務：

   可通過多種條件查詢相關氣象要素歷史數據，并能形成相關圖表。

   利用條件查詢，能夠分析出在一段時間內氣象信息的變化趨勢。

   統計出在不同季節和路段氣象數據變化趨勢和分布概率。

   以上統計分析均可根據用戶需要生成圖形和報表。

  (8)系統軟件性能要求

   可靠性：7×24小時連續無故障運行；

   可維護性：系統應采用模塊化結構，在功能組件（如界面組件）升級后，系統應能良好運行；

   安全性：保障氣象數據的完整、真實和可靠；