一种公路交通气象条件监测和告警系统的制作方法

本实用新型涉及综合气象观测领域，特别是涉及一种公路交通气象条件监测和告警系统。

背景技术：

目前，公路沿线在用多要素自动气象站不是专为交通气象特色观测需求设计制造，主要用于我国气象部门在国家气象观测站网地理分布稀疏地带进行常规气象要素区域性高密度观测，为气象防灾减灾服务提供精细化实时数据。上述列装设备布点安装时，通常需要建设4米×6米专用观测场地，配套设施包括草坪、玻璃钢围栏、混凝土基座、电缆地沟、大型立柱式百叶箱、高度为12米的拉绳式铝合金风杆和标识标牌等。主要测量仪器包括翻斗计数式雨量传感器、轴承式风杯风速传感器、轴承式箭头尾翼风向传感器、电容式湿度传感器、铂电阻气温传感器、前向散射式能见度仪等。

大部分高速公路交通气象观测设施为常规六要素自动气象站(温度、湿度、风速、风向、雨量、能见度)和单独的能见度观测站，缺少针对其他路面气象状况(降水种类、降水强度、路面温度、干湿、积水、积雪、结冰等)的观测手段。各气象要素的观测数据通过无线传输方式发送至气象部门数据中心，无法在公路沿线迅速显示实况数据和告警提示信息，尤其是当团雾、局地大风和强降水及道路结冰等高影响天气状况发生时，不利于及时临场展示气象监测数据和实况告警信息。

常规六要素自动气象站在公路交通沿线使用还存在以下问题。

①翻斗式雨量计盛水桶因落叶、灰尘及人为污染物造成堵塞现象频发，干簧管电磁触发器长时间机械运动易损坏。

②风速、风向传感器因安装在拉绳式风杆顶部，计量核查或维修时需要多人同时操作才能完成风杆倒伏作业，工作量大。此外，因长期暴露在野外，拉绳锈蚀严重容易造成突然断裂，存在安全隐患。

③专用观测场地周边环境易受外部因素影响，如临时建筑物、临时架空电缆、开挖水面、树木枝叶及人为侵入的破坏，严重干扰探测环境，专用场地日常维护困难。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种公路交通气象条件监测和告警系统，结构紧凑，布点安装方便，维护难度低，可以现场直观展示天气条件、路面状态监测实况和实况告警提示信息，有助于提升公路交通气象要素监测装备水平，保障社会公众公路出行安全。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种公路交通气象条件监测和告警系统，所述系统包括：升降杆、设备装载平台、多要素气象传感器、能见度仪、路面状态传感器、降水雷达、数据采集处理控制器、LED显示板和告警灯；

所述升降杆上设置设备装载平台，所述多要素气象传感器、所述能见度仪、所述路面状态传感器、所述降水雷达和所述告警灯分别设置在所述设备装载平台上，在所述设备装载平台底部平面挂载所述LED显示板，所述多要素气象传感器、所述能见度仪、所述路面状态传感器、所述降水雷达、所述LED显示板和所述告警灯分别与所述数据采集处理控制器连接。

可选的，所述系统还包括：太阳能供电站，与所述数据采集处理控制器连接，为所述数据采集处理控制器提供辅助电源。

可选的，所述多要素气象传感器为一体式集成化结构，用于测量风速、风向、气温、气压和相对湿度。

可选的，所述能见度仪为前向散射式能见度仪，用于观测道面能见度变化。

可选的，所述降水雷达利用多普勒原理测量降水粒子速度和粒径，用于识别天气现象，并输出降水类型、降水量和降水强度。

可选的，所述路面状态传感器集成多种非侵入式激光传感器，用于遥感检测道路表面温度和积水、积冰、积雪的情况。

可选的，所述多要素气象传感器集成超声波风速风向传感器。

可选的，所述太阳能供电站包括：支架、太阳能电池板、太阳能光伏控制器和蓄电池组，所述太阳能电池板固定于所述支架的顶部、所述太阳能光伏控制器固定于所述支架的中部，所述蓄电池组固定于所述支架的顶部，所述太阳能光伏控制器分别与所述太阳能电池板和所述蓄电池组连接，所述蓄电池组与所述数据采集处理控制器连接。

可选的，所述LED显示板用于采用多种颜色显示报警信息。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：

1、本实用新型采用没有机械运动部件的全固态传感器集成化结构，不需要专用观测场地，可独立在公路沿线已有基础支撑结构上，而且没有机械运动部件，方便维护。

2、本实用新型在低能见度、道路表面积水、结冰、积雪、强降水、强风时，在LED显示板上显示告警信息并触发告警灯闪烁，提醒过往司乘人员注意告警信息。

3、本实用新型除具备温度、湿度、气压、风速、风向、雨量测量能力外，还能同时进行道面状态、道面温度、能见度、降水现象测量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型公路交通气象条件监测和告警系统实施例的结构连接图；

图2为本实用新型太阳能供电站的结构连接图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种公路交通气象条件监测和告警系统，结构紧凑，布点安装方便，维护难度低，可以现场直观展示天气条件、路面状态监测实况和实况告警提示信息，有助于提升公路交通气象要素监测装备水平，保障社会公众公路出行安全。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型公路交通气象条件监测和告警系统实施例的结构连接图。如图1所示，所述系统包括：升降杆1、设备装载平台2、多要素气象传感器3、能见度仪4、道面状态传感器5、降水雷达6、警示灯7、数据采集处理控制器8和LED显示板9。

升降杆1为气缸驱动式多节伸缩杆，具有对安装环境适应性强，负载量大、故障率低、升起后顶部杆件晃动小等特点。运行时，通过向气缸内注入和排出空气，以实现各节气缸上升和下降运动(电动操作)。最大升降高度为12米，最大负载100公斤，最大抗风等级为10级。当风速超过8级(17.2m/s)时，数据采集处理控制器8启动气缸排气，降低升降杆1高度至3米，避免损坏。

设备装载平台2用于安装多要素气象传感器3、能见度仪4、道面状态传感器5、降水雷达6、警示灯7和LED显示板9。其中，多要素气象传感器3、能见度仪4、道面状态传感器5、降水雷达6和警示灯7安装于设备装载平台2顶面，设备装载平台2底部平面挂载LED显示板9。

多要素气象传感器3为一体式集成化结构，用于测量风速、风向、气温、气压和相对湿度。多要素气象传感器3集成安装超声波风速风向传感器测量风速风向，没有轴承、风杯和风向标等机械运动部件，便于维护。

能见度仪4为前向散射式能见度仪，用于观测道面能见度变化，测量范围10米-10千米，警示低能见度时产生的视程障碍，设备技术成熟，运行稳定。

道面状态传感器5集成多种非侵入式激光传感器，用于遥感检测道路表面温度和积水、积冰、积雪的情况。

道面状态传感器5集成安装非侵入式激光遥感道面温度和道面状态测量设备，降低因破拆路面而造成的施工和维修保障难度，可以精确遥感检测公路表面温度、水、冰、雪的存在和数量，输出当前路面状态，如干、湿、潮、冰、雪、霜等。

降水雷达6利用多普勒原理测量降水粒子速度和粒径，用于观测识别雨、雪、雨夹雪、冰雹等降水类天气现象，并输出降水类型、降水量和降水强度。集成安装降水雷达，相比传统翻斗式雨量传感器，无机械运动部件(干簧管和翻斗)，便于维护。

警示灯7为彩色的，以20赫兹的频率连续闪烁，进一步增强警示效果。

数据采集处理控制器8分别与多要素气象传感器3、能见度仪4、路面状态传感器5、降水雷达6、LED显示板9和告警灯7连接。

数据采集处理控制器8安装在一个金属机箱里，固定在升降杆1底部距地面约1.5米高处，不会随升降杆上下移动，便于安装调试。正常运行时，数据采集处理控制器8将采集到的各类气象观测数据传输到LED显示板9显示，也可同时通过4G/3G网络传输至照指定网络端口地址。当达到设定的告警阈值时，按预先编辑的内容滚动显示告警信息和相关的实时气象观测数据。

数据采集处理控制器8具备多路RS232通讯端口用于和各类传感器进行通讯连接。多要素气象传感器3、能见度仪4、路面状态传感器5、降水雷达6均采用RS232通讯端口输出观测数据给数据采集处理控制器8，或者接收数据采集处理控制器8的控制指令。

所有数据和供电均使用挠性电缆挂载于升降杆1外表面上的金属圆环，便于检修和升降杆1必要情况下的上下运动。

数据采集处理控制器8集中采集各传感器观测数据和状态信息，可根据预设告警阈值定制生成各类告警信息，带有4G/3G通讯模块，可向指定通讯端口发送观测数据和设备状态信息，接收运行指令，如校准时钟、控制气缸充气/排气、编辑告警信息等，实现远程监控。系统告警信息依据《雾天高速公路交通安全控制条件》(GB/T 31445-2015)和《高速公路交通气象条件等级》(QX/T 111-2010)设计，包括但不限于以下示例。

“前方能见度低于200米，限速60公里/小时，请开启雾灯，保持车距100米以上，谨慎驾驶”；

“前方路面湿滑(或结冰、积雪)，积雪厚度2厘米，请保持车距，小心驾驶”；

“前方路面温度65℃，请注意车辆安全”；

“前方路面风力7级，请谨慎驾驶”；

“前方中雪(或中雨、雨夹雪、冰雹)，请谨慎驾驶，必要时请就近到服务区避让”。

LED显示板9，所述LED显示板用于采用多种颜色显示报警信息。LED显示板9显示各个传感器监测数据。达到预设告警阈值时，滚动显示告警信息，同时告警灯闪烁，提醒过往车辆司乘人员注意。

具体的，LED显示板9高1米，宽2米，显示文字时色彩鲜艳，在阳光直射的情况下，显示内容清晰醒目。

所述系统还包括：太阳能供电站，与数据采集处理控制器8连接，为述数据采集处理控制器8提供辅助电源，在外部供电中断的情况下，可以自持运行3个小时以上，保障人员抢修期间整套系统能不间断运行。

如图2所述，所述太阳能供电站包括：支架10，太阳能电池板11，太阳能光伏控制器12，蓄电池组13。太阳能电池板11固定于支架10的顶部、太阳能光伏控制器12固定于支架10的中部，蓄电池组13固定于支架10的顶部，太阳能光伏控制器12分别与太阳能电池板11和蓄电池组13连接，蓄电池组13与数据采集处理控制器8连接。就近架设太阳能供电站，太阳能电池板11的输出电压12V，最大输出功率不低于600瓦；蓄电池组13的输出电压12V，容量不低于300安/时。太阳能光伏控制器12用于自动控制蓄电池组充放电过程。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。