一种公路气象信息监控预警系统的制作方法

本发明涉及一种公路气象信息监控预警系统。

背景技术：

随着现代公路运输体系所追求的快速高效和安全理念的提出，在极端气候条件下道路行车安全越来越受到管理者的广泛关注，尤其山区道路建设大多存在于较为恶劣的地理条件下，如长下坡、陡坡急弯、高海拔、一侧悬崖等。在山区、谷口、隧道进出口、特大桥梁容易遇到突如其来的侧向横风，时间短而风力强，吹动车辆偏离行车路线，诱发车辆失稳、刮擦甚至侧翻等事故。一旦这些道路线性路面出现凝冰、下雪、团雾、横风等情形，不良气候诱发路面附着力下降、视野受限、车辆控制困难，就会对行车安全产生更大危害。

技术实现要素：

为了解决道路凝冰、下雪、团雾、横风等问题，针对不良气候诱发的路面附着力下降、视野受限、车辆控制困难等的有效处置技术，本发明提供了一种公路气象信息监控预警系统，提高道路交通系统抵御自然灾害的能力，最大程度地保证自然灾害易发期道路交通的安全、通畅。

本发明所采用的技术方案是：

一种公路气象信息监控预警系统，设置在高速公路上的信息采集单元、中央信息处理单元、物联网云管理平台和个人移动监控终端；所述信息采集单元包括道路凝冰监测系统、道路团雾监测系统、道路横风监测系统，所述道路凝冰监测系统、道路团雾监测系统和道路横风监测系统分别通过GSM/GPRS/CDMA无线通信网络与中央信息处理单元进行通信连接；所述中央信息处理单元通过GSM/GPRS/CDMA无线通信网络将分析处理后的信息传输到物联网云监控平台，所述物联网云管理平台通过无线传输模块与个人移动监控终端相连；

所述道路凝冰监测系统包括集为一体的道路凝冰检测模块、喷洒装置、第一控制模块和第一无线通信模块，所述道路凝冰检测模块包括路面状况传感器和气象传感器，所述路面状况传感器和气象传感器分别与第一控制模块的输入端相连，所述喷洒装置与第一控制模块的输出端相连；所述第一控制模块通过第一无线通信模块将采集的道路凝冰信息传送至中央信息处理单元；

所述道路团雾检测系统包括安装在雾区路段两侧的车辆引导灯和设置在路段中部的能见度探测仪，所述能见度探测仪包括金属杆、安装在金属杆上的控制箱和安装在金属杆上的能见度传感器，所述控制箱内设有第二控制模块、第二无线通信模块和蓄电池，所述控制箱的前面设置有第一LED显示屏，所述控制箱上的侧面还设有发声孔，所述控制箱内在所述发声孔位置还设有语音播报模块，所述能见度传感器、第一LED显示屏、语音播报模块和车辆引导灯分别与第二控制模块相连，所述第二控制模块通过第二无线通信模块与中央信息处理单元相连；

所述道路横风检测系统包括设置在横风频发路段的风速仪、风向仪、第三控制模块、第三无线通信模块和警示装置，所述风速仪、风向仪的输出端与所述第三控制模块相连，所述第三控制模块的输出端分别与第三无线通信模块和警示装置相连。

进一步的，所述中央信息处理单元包括第四无线通信模块、主控模块、数据存储模块、预警模块和显示模块，所述第四无线通信模块、数据存储模块、预警模块和显示模块分别与主控模块相连。

进一步的，所述喷洒装置包括水泵，所述水泵与发电机相连；所述水泵的一端与水箱连接，另一端通过第一电磁阀与喷洒路面的喷头相连，所述第一电磁阀和发电机分别与第一控制模块相连。

进一步的，所述第一无线通信模块、第二无线通信模块、第三无线通信模块和第四无线通信模块分别采用GSM、GPRS或CDMA模块。

进一步的，所述能见度探测仪包括还包括设置在金属杆顶部的摄像头，所述摄像头与第二控制模块相连；所述能见度探测仪还包括设置在金属杆上的第二LED显示屏，所述第二LED显示屏位于太阳能电池板和控制箱之间，且第二LED显示屏的方向与第一LED显示屏的方向相垂直，所述第二LED显示屏与第二控制模块相连。

进一步的，所述能见度探测仪还包括设置在金属杆上的太阳能电池板，所述太阳能电池板连接蓄电池。

进一步的，所述道路横风检测系统还包括风光发电装置，所述风光发电装置给风速仪、风向仪、第三控制模块、第三无线通信模块和警示装置提供电能。

进一步的，所述无线传输模块选用4G、GPRS、WIFI或GSM模块。

进一步的，所述物联网云管理平台包括云服务器和云监控平台，所述云服务器与所述云监控平台连接。

进一步的，所述个人移动监控终端为移动手机、平板电脑或个人电脑。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)根据不同的路域状态安装不同的信息采集系统，实时采集道路凝冰、团雾、雨水、横风、地温等道路气象信息状况，并传输危险路段、特殊路段的道路气象状况，通过中央信息处理系统对采集到的道路气象信息进行存储、分析、比较，从而动态地反映和判别道路的安全状况，以便于道路主管部门实时动态的交通管制，主动实现对道路危险气象现象的预警，可最大程度地降低不良气象条件对道路交通安全的影响，避免重大交通事故的发生，有效保障道路的安全畅通；

(2)根据多种类不同天气状况部署可行的道路凝冰监测系统、道路团雾监测系统和道路横风监测系统，按照分类、叠加部署相应的信息采集系统，实现气象信息采集的多样性，结合中央信息处理单元协同处理，能够保证系统判别和决策的准确性和自动化，减少人工干预和交通管理资源投入。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是能见度探测仪的结构图；

其中，1、道路凝冰监测系统，2、道路团雾监测系统，3、道路横风监测系统，4、中央信息处理单元，5、物联网云管理平台，6、第一控制模块，7、路面状况传感器，8、气象传感器，9、喷洒装置，10、第一无线通信模块，11、第二控制模块，12、能见度传感器，13、蓄电池，14、第一LED显示屏，15、第二无线通信模块，16、第三控制模块，17、风速仪，18、风向仪，19、第三无线通信模块，20、警示装置，21、主控模块，22、第四无线通信模块，23、显示模块，24、预警模块，25、数据存储模块，26、云服务器，27、云监控平台，28、无线传输模块，29、个人移动监控终端，30、金属杆，31、控制箱，32、第二LED显示屏，33、太阳能电池板，34、摄像头。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

如图1所示，一种公路气象信息监控预警系统，设置在高速公路上的信息采集单元、中央信息处理单元4、物联网云管理平台5和个人移动监控终端；所述信息采集单元包括道路凝冰监测系统1、道路团雾监测系统2、道路横风监测系统3，所述道路凝冰监测系统1、道路团雾监测系统2和道路横风监测系统3分别通过GSM/GPRS/CDMA无线通信网络与中央信息处理单元进行通信连接；所述中央信息处理单元4包括第四无线通信模块22、主控模块21、数据存储模块25、预警模块24和显示模块23，所述第四无线通信模块22、数据存储模块25、预警模块24和显示模块23分别与主控模块21相连；所述中央信息处理单元4中主控模块21通过第四无线通信模块22和GSM/GPRS/CDMA无线通信网络将分析处理后的信息传输到物联网云监控平台4，所述物联网云管理平台4包括云服务器26和云监控平台27，所述云服务器26与所述云监控平台27连接；所述云监控平台27通过无线传输模块28与个人移动监控终端29相连；所述个人移动监控终端29为移动手机、平板电脑或个人电脑。

所述道路凝冰监测系统1包括集为一体的道路凝冰检测模块、喷洒装置9、第一控制模块6和第一无线通信模块10，所述道路凝冰检测模块包括路面状况传感器7和气象传感器8，所述路面状况传感器7和气象传感器8分别与第一控制模块6的输入端相连，通过路面状况传感器7和气象传感器8测量路面温度、水膜厚度、冰点温度、露点温度、相对湿度、大气温度、冰水比例、盐浓度、冰层厚度、雪层厚度、摩擦系数、路面状况(干、潮、湿、含盐潮、含盐湿、冰、雪、霜)、路基温度；所述喷洒装置9与第一控制模块6的输出端相连；所述第一控制模块6通过第一无线通信模块将采集的道路凝冰信息传送至中央信息处理单元4；所述喷洒装置9包括水泵，所述水泵与发电机相连；所述水泵的一端与水箱连接，另一端通过第一电磁阀与喷洒路面的喷头相连，所述第一电磁阀和发电机分别与第一控制模块6相连。

所述道路团雾监测系统2包括安装在雾区路段两侧的车辆引导灯和设置在路段中部的能见度探测仪，如图2所示，所述能见度探测仪包括金属杆30、安装在金属杆上的控制箱31和安装在金属杆上的能见度传感器12，所述能见度传感器12测量范围可达3000米，主要针对雾、霾等天气情况；所述控制箱内设有第二控制模块11、第二无线通信模块15和蓄电池13，所述控制箱的前面设有第一LED显示屏14，所述能见度传感器12和车辆引导灯分别与第二控制模块11相连，所述第二控制模块11通过第二无线通信模块15与中央信息处理单元4相连；所述能见度探测仪包括还包括设置在金属杆顶部的摄像头34，所述摄像头34与第二控制模块11相连，摄像头34满足用于远程视频查看及远程控制；所述能见度探测仪还包括设置在金属杆上的太阳能电池板33，所述太阳能电池板连接蓄电池13；所述能见度探测仪还包括设置在金属杆上的第二LED显示屏32，所述第二LED显示屏32位于太阳能电池板和控制箱之间的金属杆上，所述第二LED显示屏32的方向与第一LED显示屏31的方向垂直；所述控制箱的侧面设有发声孔，所述控制箱内在所述发声孔位置设有语音播报模块，所述语音播报模块采用SYN6288语音模块，所述语音播报模块、第二LED显示屏分别与第二控制模块相连。通过能见度探测仪探测实时能见度，并通过第二控制模块11控制车辆引导灯的开和关，根据能见度大小在控制箱前置的第一LED显示屏14和第二LED显示屏上显示雾情警示信息，并通过语音播报模块播报该雾情警示信息。

所述道路横风监测系统3包括设置在横风频发路段的风速仪17、风向仪18、第三控制模块16、第三无线通信模块19和警示装置20，所述风速仪17和风向仪18的输出端与所述第三控制模块16相连，所述第三控制模块16的输出端分别与第三无线通信模块19和警示装置20相连；所述道路横风检测系统还包括风光发电装置，所述风光发电装置给风速仪、风向仪、雷电传感器30、第三控制模块16第三无线通信模块19和警示装置20提供电能；所述警示装置20包括立杆、设置在立杆上的显示屏和风向标，所述显示屏上能够显示风力级数和建议行驶速度。通过道路横风监测系统3对横风频发路段的风力、风向、进行实时探测，对于有可能危及行车安全的横风实时风险评估后，通过警示装置上的显示屏和风向标对过往车辆进行及时预警告示，避免交通事故发生。

所述第一无线通信模块10、第二无线通信模块15、第三无线通信模块19和第四无线通信模块22分别采用GSM、GPRS或CDMA模块；所述无线传输模块28选用4G、GPRS、WIFI或GSM模块。所述第一控制模块、第二控制模块和第三控制模块为单片机及其外围电路。

该系统通过设置在高速公路上的信息采集单元实时采集道路气象信息，信息采集单元能够及时采集并传输路域实时状况，通过中央信息处理单元4对采集到的道路气象信息进行查询、存储、比较、分析，并根据需要进行实时在发布在显示装置上，同时对道路危险气象现象的预警，从而动态地反映和判别道路的安全状况，可最大程度地降低不良气象条件对道路交通安全的影响，避免重大交通事故的发生，有效保障道路的安全畅通。将处理后的道路气象信息数据上传至物联网云管理平台5，同时通过中央信息处理系统4实时推送重点路段的气象状况，通过预警模块实时发布预警信息并实时推送给道路管养部门、交警及路政部门的云监控平台27上；显示模块23以路网信息、监控数据、预警等级的方式通过GIS地图形式展示。物联网云管理平台5将接收到的信息存储到云服务器26中，并在云监控平台27上展示出气象识别结果信息，并通过4G、GPRS、WIFI或GSM无线传输模块将气象识别结果信息发送到个人移动监控终端29上；用户通过个人移动监控终端29实时接收和查看道路气象信息，采取必要措施躲开或处置危险路段、恶劣天气影响，提高工作效率、降低上路成本，为公路交通安全出行提供有效的信息保障。本系统可以对危险路段、特殊路段进行即时监控，及时发现、预警、引导，可有效降低交通事故发生率，提高通行效率。道路养护部门可以通过云监控平台27或个人移动监控终端29获得实时路况信息、提高工作效率、降低上路成本，为公路交通安全出行提供有效的信息保障。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。