一种山区高速公路微小气候预警系统的制作方法

1.本实用新型涉及道路凝冰预警技术领域，尤其涉及一种山区高速公路微小气候预警系统。


背景技术：

2.道路凝冰是指由冻雨、降雪等恶劣天气因素造成的道路凝冰，道路凝冰会使得路面抗滑能力大幅度降低，削弱道路通行能力，严重时出现交通阻断，甚至发生重大交通事故，危害人民生命和财产安全。为更加有效的减小低温天气造成凝冰路面对公路带来危害并减少安全事故的发生，因此我们提出一种能对道路凝冰进行预警的一种山区高速公路微小气候预警系统。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种山区高速公路微小气候预警系统，解决了现有技术中低温天气造成凝冰路面对公路带来危害，并提高安全事故发生的问题。
4.为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：一种山区高速公路微小气候预警系统，包括数据采集子系统、信息传输子系统、数据传输子系统与冰雪凝冻数据分析预警系统；
5.所述数据采集子系统由数据采集终端与多个温湿度采集节点构成；
6.所述信息传输子系统由移动gsm网络通信单元构成；
7.所述数据传输子系统由分组交换gprs数据传输单元构成；
8.所述冰雪凝冻数据分析预警系统由防护墙与凝冰预警系统主机构成。
9.优选的，所述数据采集终端通过温湿度采集节点采集的数据包括即时温度数据、即时湿度数据以及即时设备运行数据。
10.优选的，所述即时温度数据是数据采集终端采集探头探测的当前所在位置温度信息，所述即时湿度数据是指数据采集终端采集探头探测到的当前所在位置湿度信息，所述即时设备运行数据是指数据采集终端当前的网络连接情况以及太阳能电池的实际使用情况。
11.优选的，所述移动gsm网络通信单元进行短信发送及查询，所述数据采集终端通过内置移动sim卡使用2g的gsm网络进行短信通信。
12.优选的，所述分组交换gprs数据传输单元通过gprs网络将采集的路面温湿度信息传输到分中心的凝冰预警系统主机进行数据分析。
13.优选的，所述冰雪凝冻数据分析预警系统通过凝冰预警系统主机进行数据汇总分析、智能设备管理和即时预判预警。
14.优选的，所述数据汇总分析接收平台接收道路上安装的数据采集终端采集的数据并汇总到冰雪凝冻预警主机上，智能设备管理对温湿度数据数据采集终端运行状况在线管理，即时预判预警通过数据汇总分析与冰雪凝冻预警主机进行判断预警。
15.本实用新型至少具备以下有益效果：
16.通过一种山区高速公路微小气候预警系统的搭建可以得到凝冻预警相关信息，使得管理人员能实时了解并获取路面凝冻情况，进而能更加科学、及时和准确的在凝冻完成前进行预处理，减少了凝冻灾害来临时对高速公路路面的破坏，在节省了高速公路养护费用的同时也进一步减少了高速公路交通事故发生率，提高了人名群众的生命财产安全。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本实用新型中的系统图；
19.图2为本实用新型中工作模式图。
20.图中：1、数据采集子系统；2、信息传输子系统；3、数据传输子系统；4、冰雪凝冻数据分析预警系统。
具体实施方式
21.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
22.参照图1，一种山区高速公路微小气候预警系统由数据采集子系统1、信息传输子系统2、数据传输子系统3与冰雪凝冻数据分析预警系统4组成；
23.参照图1，具体的，数据采集子系统1由数据采集终端与多个温湿度采集节点构成；数据采集终端通过温湿度采集节点采集的数据包括即时温度数据、即时湿度数据以及即时设备运行数据，当在设定间隔时间内完成一轮数据采集后数据采集终端通过无线网络传输，作为采集节点将道路上的温湿度信息发送到监控分中心的预警主机上，用于后台的数据整理和分析；即时温度数据是数据采集终端采集探头探测的当前所在位置温度信息，分辨率为0.1℃，温度测量精度为
±
0.5℃；即时湿度数据是指数据采集终端采集探头探测到的当前所在位置湿度信息，分辨率为1％rh，湿度测量精度为
±
4.5％rh；即时设备运行数据是指数据采集终端当前的网络连接情况以及太阳能电池的实际使用情况，具体的，为了降低施工复杂度，数据采集终端采用太阳能供电的方式，太阳能蓄电池为40ah，即在满电量情况下可以使用约2天的时间，满足路面数据采集的基本需求。
24.参照图1，信息传输子系统2由移动gsm网络通信单元构成；移动gsm网络通信单元能够进行短信发送及查询，gsm是全球移动通信系统，是世界上主要的蜂窝系统之一，gsm是基于窄带tdma制式，允许在一个射频同时进行8组通话，gsm手机的方便之处在于它提供了一个智能卡，人们称之为sim卡，并且机卡可以分离，这样用户更换手机并且定制个人信息这方面都十分便利了，gsm手机还允许用户接收160字长度的短信息，而短信作为gsm的一项基本业务，能够实现gsm终端之间的数据传输，不需要建立端对端的业务，具有接入简单、通信成本低、抗干扰能力强、系统容量大等特点，使之成为无线数据传输的首选传输方式，因
此采集温湿度数据信息的数据采集终端通过内置移动sim卡使用2g的gsm网络进行短信通信。
25.参照图1，数据传输子系统3由分组交换gprs数据传输单元构成；gprs是在现有的gsm系统上发展出来的一种新的分组数据承载业务，gprs是一种分组交换系统。因此，gprs特别适用于间断的、突发性的或频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输，分组交换gprs数据传输单元通过gprs网络将采集的路面温湿度信息传输到分中心的凝冰预警系统主机进行数据分析；
26.参照图1，由于使用了“分组”的技术，用户上网可以免受断线的痛苦，此外，使用gprs上网的方法与wap并不同，用wap上网就如在家中上网，先“拨号连接”，而上网后便不能同时使用该电话线，但gprs就较为优越，下载资料和通话是可以同时进行的。从技术上来说，声音的传送(即通话)继续使用gsm，而数据的传送便可使用gprs，这样的话，就把移动电话的应用提升到一个更高的层次。而且发展gprs技术也十分“经济”，因为只须沿用现有的gsm网络来发展即可。同时gprs具有实时在线、按量计费、快捷登陆、高速传输、自如切换的特点，符合山区高速公路信号不稳定的特点，按流量计费的方式也可以大幅度节约成本。
27.参照图1，冰雪凝冻数据分析预警系统4由防护墙与凝冰预警系统主机构成，是整个一种山区高速公路微小气候预警系统的核心，冰雪凝冻数据分析预警系统4通过凝冰预警系统主机具有数据汇总分析、智能设备管理和即时预判预警功能，数据汇总分析作为接收平台接收道路上安装的数据采集终端采集的数据并汇总到冰雪凝冻预警主机上，智能设备管理对温湿度数据数据采集终端运行状况在线管理，即时预判预警通过数据汇总分析与冰雪凝冻预警主机进行判断预警。
28.数据汇总分析，依照数据形成每个数据采集节点的日、月、年度报表，以及整条公路段上全部数据节点同一时段的温湿度日、月、年报表方便比较和分析，同时根据所属地点的温湿度不同，建立多级预警模式，根据不同的预警等级智能判断道路结冰情况，选择性的将预警短信发送到相关人员的手机上。短信接收人员在收到短信后可以根据道路全程监控及隧道监控等查看路面情况，根据相应等级的应急预案做好道路的安全预警工作；
29.智能设备管理当数据采集终端的网络状态处于非正常状态及电池电量低于正常水平时，冰雪凝冻系统自动发出声音告警，提示设备存在问题，方便用户及早查找故障更换设备。同时因为使用无线传输作为主要传输手段，流量费用成为主要的设备维护费用，当前采用的是移动每月30m流量的流量卡，数据采集终端设定5分钟发送一次数据每月大致产生10-15m的流量，一般情况下足够满足业务需要，但是持续恶劣天气可能导致采集终端发送告警短信的流量增大，因此建立相关数据采集终端的流量监控后台十分必要。
30.即时预判预警是在经过了数据汇总分析的基础上，将分析的数据结合黄衢南高速公路衢南段往年的凝冻情况，预判出符合小流域、小气候情况下的预警等级，并将需要预警的点位即时信息以短信的方式发送给各相关直接负责人，方便监控室对重点路段加强电子巡查力度，有利养护工区、巡查施救、交警等各方预警力量提前到达指定区域重点布防，做到防患于未然。
31.道路凝冻分析判断的设置方式有两种：
32.第一种是通过温湿度数据采集终端硬件设定预警温湿度，当道路温湿度低于数值后该温湿度数据采集终端将对记录在温湿度数据采集终端设备中的预警电话发送告警短
信，提醒相关负责人注意路面情况。该方式只能保存5名负责人的报警电话信息，并且只能设定一个温湿度临界值，因此仅作为备用的报警手段或在普通不易结冰的路段进行使用。另外，交警、路政、巡查人员等如果需要知道相应数据采集点的实时温度，也可以发送ddd到相应温湿度数据采集终端的号码上，设备将自动发送反映当前点位采集的路面信息短信。
33.第二种是利用道路凝冻预警主机软件经过相应数据分析后进行分级预警。目前冰雪凝冻预警主机的配置为当温度低于0℃，湿度达到100％时，预警主机自动弹出告警对话框通知监控值班人员注意，值班人员将信息电话告知交警路政等相关值班巡逻人员，巡查时关注路面结冰情况。如果连续多个时间段内温度低于0℃，湿度维持在100％时，预警主机将群发短信至各相关负责人，并将即时的路面温湿度信息发送到各人手机中，方便做出灾害预判。当温度连续3个小时低于-2℃时，则视为当前路面凝冻已经发生，进入红色预警应急状态，道路养护、巡查施救、交警接到短信后上路预警、铲雪，保障道路正常运行根据温湿度道路凝冻预警系统处理的数据信息，将道路凝结分为四级预警等级，根据不同的预警等级建立不同应急预案，并且对管理行为的实施进行记录，有利于以后的评估及技术改进。具体分级如下：
34.绿色预警：天气预报温度高于0℃，预警系统显示大于0℃，表示路面正常，无结冰情况。黄色预警：湿度接近100％，温度接近0℃，此时属于未结冰与开始结冰之间的过渡阶段，监控员应及时关注报警信息，若之后1-2个小时温度持续下降，会出现结冰现象(变为橙色预警状态)；若之后1-2小时温度持续升高，则不会出现结冰现象(变为绿色预警状态)。橙色预警：湿度为100％，温度低于0℃，若路面出现雨雪，基本判断路面将出现结冰现象，提前通知各方面人员做好应急工作。红色预警：湿度为100％，温度持续低于-1℃，若有雨雪，则路面将出现大面积凝冻现象。
35.参照图2，结合温湿度冰雪凝冻预警系统初步建立了如下的管理工作模式：
36.日常巡查中，要求监控员每天15:00定时查看温湿度信息，当发现当天10：00至15:00最高温度低于11℃时，进入黄色预警状态，对冰雪凝冻数据处理预警平台加强关注，晚间路面易出现凝结现象，同时改为夜间每2小时查看所有路面温湿度数据采集终端发回的路面数据信息。
37.当实时温度低于0℃时，按照冰雪凝冻预警分级进入橙色预警状态，监控员每隔1小时观察各采集终端的数据变化情况一次，当实时湿度高于90％时，监控员每隔1小时查看路面全程监控，对往年事故多发的路段进行重点电子轮巡，若发现路面结冰，及时将下雪结冰路段上下行情报板内容更改为诸如“路面结冰，减速慢行”、“路面结冰、加大车距”的警示信息，提醒过往司机注意道路安全。同时监控员通知巡查人员做好结冰路面巡查工作，将结冰路段信息报给养护部门，根据防冰雪预案做好路面积雪上路撒盐除雪工作。
38.当18:00至24:00温度连续3个小时温度低于-2℃时，进入红色预警状态，监控员应电话告知拯救大队、养护科、顺畅养护部门相关负责人，顺畅养护应及时派遣值班工作组到达廿八都、峡口所随时做好应对抗冰除雪工作的准备。
39.以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求
的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

技术特征：
1.一种山区高速公路微小气候预警系统，其特征在于，包括数据采集子系统、信息传输子系统、数据传输子系统与冰雪凝冻数据分析预警系统；所述数据采集子系统由数据采集终端与多个温湿度采集节点构成；所述信息传输子系统由移动gsm网络通信单元构成；所述数据传输子系统由分组交换gprs数据传输单元构成；所述冰雪凝冻数据分析预警系统由防护墙与凝冰预警系统主机构成，所述数据采集终端通过温湿度采集节点采集的数据包括即时温度数据、即时湿度数据以及即时设备运行数据，所述即时温度数据是数据采集终端采集探头探测的当前所在位置温度信息，所述即时湿度数据是指数据采集终端采集探头探测到的当前所在位置湿度信息，所述即时设备运行数据是指数据采集终端当前的网络连接情况以及太阳能电池的实际使用情况。2.根据权利要求1所述的一种山区高速公路微小气候预警系统，其特征在于，所述移动gsm网络通信单元进行短信发送及查询，所述数据采集终端通过内置移动sim卡使用2g的gsm网络进行短信通信。3.根据权利要求1所述的一种山区高速公路微小气候预警系统，其特征在于，所述分组交换gprs数据传输单元通过gprs网络将采集的路面温湿度信息传输到分中心的凝冰预警系统主机进行数据分析。4.根据权利要求1所述的一种山区高速公路微小气候预警系统，其特征在于，所述冰雪凝冻数据分析预警系统通过凝冰预警系统主机进行数据汇总分析、智能设备管理和即时预判预警。5.根据权利要求4所述的一种山区高速公路微小气候预警系统，其特征在于，所述数据汇总分析接收平台接收道路上安装的数据采集终端采集的数据并汇总到冰雪凝冻预警主机上，智能设备管理对温湿度数据数据采集终端运行状况在线管理，即时预判预警通过数据汇总分析与冰雪凝冻预警主机进行判断预警。

技术总结
本实用新型涉及道路凝冰预警技术领域，尤其涉及一种山区高速公路微小气候预警系统，解决了现有技术中低温天气造成凝冰路面对公路带来危害，并提高安全事故发生的问题。一种山区高速公路微小气候预警系统，包括数据采集子系统、信息传输子系统、数据传输子系统与冰雪凝冻数据分析预警系统。本实用新型通过一种山区高速公路微小气候预警系统的搭建可以得到凝冻预警相关信息，使得管理人员能实时了解并获取路面凝冻情况，进而能更加科学、及时和准确的在凝冻完成前进行预处理，减少了凝冻灾害来临时对高速公路路面的破坏，在节省了高速公路养护费用的同时也进一步减少了高速公路交通事故发生率，提高了人名群众的生命财产安全。全。全。


技术研发人员：莫振睿 章志龙 斯倩 齐琦 郑志超 刘俊
受保护的技术使用者：浙江省交通投资集团有限公司黄衢南分公司衢南管理处
技术研发日：2021.08.12
技术公布日：2023/6/28