1、簡介

天氣環(huán)境條件監(jiān)測是高速公路科學(xué)運(yùn)營的一個(gè)重要依據(jù)，雨、雪、霧、積雪、結(jié)冰等情況對高速公路的運(yùn)營都有直接的影響。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在冬季冰雪路面對公路交通安全影響最大，成為冬季交通安全的第一殺手。它們對高速公路的影響主要有安全影響：在冰雪氣候條件下，高速公路很容易引發(fā)多車相撞的惡性交通事故；經(jīng)濟(jì)效益影響：交通事故不但造成了重大的人員傷亡，還帶來另外重大的經(jīng)濟(jì)損失。

近年來，我國發(fā)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(cái)產(chǎn)造成極大損失，也引起了相關(guān)部門的關(guān)注，經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，冰雪路面交通事故發(fā)生主要原因是駕駛員對道路環(huán)境嚴(yán)重程度估計(jì)不足，車輛速度過快、路面濕滑、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(xiàn)場氣象信息，那么事故發(fā)生的概率會(huì)明顯降低，這也就是我們要在高速公路設(shè)置氣象監(jiān)測及現(xiàn)場預(yù)警發(fā)布系統(tǒng)的原因。其設(shè)置目的：能夠精準(zhǔn)的提供結(jié)冰位置，結(jié)冰時(shí)間，結(jié)冰程度等信息，實(shí)現(xiàn)對保障道路內(nèi)受影響道路的自動(dòng)報(bào)警、預(yù)警功能，使道路安全管理部門及時(shí)準(zhǔn)確了解道路氣象信息，從而保障行車安全。 

該系統(tǒng)采用組網(wǎng)監(jiān)測的運(yùn)行方式，連續(xù)獲得沿線多點(diǎn)的氣象及路面狀況信息情況，反饋給監(jiān)控中心，并將檢測數(shù)據(jù)與預(yù)定的判定條件比較，以確定是否有雨雪、結(jié)冰等惡劣天氣；在確定惡劣天氣的情況下通過檢測數(shù)據(jù)與預(yù)定指標(biāo)庫比較，確定出預(yù)警等級和告警提示；最后，再根據(jù)指標(biāo)控制級別從預(yù)定策略庫中調(diào)用對應(yīng)的控制策略來應(yīng)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(yùn)行。

2、系統(tǒng)組成與工作原理

本系統(tǒng)組成： 

交通氣象監(jiān)測站：包括：溫濕風(fēng)壓雨自動(dòng)氣象站、非接觸式遙感式路面狀況檢測儀、綜合氣象數(shù)據(jù)采集儀、設(shè)備結(jié)構(gòu)立桿、供電及采集控制箱等。

工作原理：監(jiān)測站可以測量大氣溫度、大氣濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、氣壓、雨量、遙感路面狀況（路面溫度，路面狀態(tài)：干燥、潮濕、積水、結(jié)冰、冰水混合物等）等氣象要素，以此為依據(jù)，判斷相關(guān)大氣物理變量因素的變化趨勢，從而預(yù)警預(yù)報(bào)出當(dāng)時(shí)天氣狀態(tài)和變化；交通氣象監(jiān)測站將實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳至交管部門監(jiān)控中心，監(jiān)控中心配置相應(yīng)交通氣象監(jiān)測平臺(tái)軟件，軟件平臺(tái)進(jìn)行多個(gè)站點(diǎn)自動(dòng)氣象數(shù)據(jù)監(jiān)測，數(shù)據(jù)分析研判，道路氣象預(yù)警，道路結(jié)冰判斷等監(jiān)測工作，軟件多模塊協(xié)同工作，并由工作人員隨時(shí)調(diào)用歷史數(shù)據(jù)及日志記錄查詢，由此指導(dǎo)發(fā)出決策和應(yīng)急預(yù)案。 

3、主要技術(shù)指標(biāo)

第二部分  交通氣象監(jiān)測站技術(shù)方案

1、交通氣象監(jiān)測設(shè)備簡介

1.1產(chǎn)品概述

交通氣象監(jiān)測站主要利用綜合采集控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)、通訊技術(shù)等技術(shù)對多種氣象傳感器從結(jié)構(gòu)到系統(tǒng)組成上進(jìn)行集成化應(yīng)用。能夠連續(xù)獲得交通沿線的氣象信息，能夠?qū)︼L(fēng)速、風(fēng)向、溫度、濕度、路面狀況、路面溫度等高速公路多個(gè)氣象要素進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，通過遠(yuǎn)程傳輸完成各類數(shù)據(jù)的匯總并及時(shí)傳送給交通部門，為交通相關(guān)部門做好各沿線交通氣象保障服務(wù)提供第一手資料，以此為基礎(chǔ)，可為高速公路安全主管部門和人們的出行提供及時(shí)的氣象信息服務(wù)。

交通氣象監(jiān)測站采用的氣象傳感器包括：濕溫風(fēng)壓一體化微型氣象傳感器、激光遙感式路面狀況傳感器等，還包括專用綜合氣象數(shù)據(jù)采集器、立柱支撐結(jié)構(gòu)、供電通信控制箱等單元。

1.2交通氣象監(jiān)測站功能

（1）能夠?qū)Υ髿鉁囟?、大氣濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、氣壓、雨量、遙感路面狀況（干燥、潮濕、積水、結(jié)冰、冰水混合物）、路面溫度、濕滑系數(shù)等氣象要素進(jìn)行全天候檢測；

（2）主動(dòng)采集各氣象要素?cái)?shù)據(jù)，對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和算法處理，對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)統(tǒng)計(jì)形成逐分鐘的值并定位存儲(chǔ)在監(jiān)測站存儲(chǔ)器內(nèi)；

（3）自動(dòng)上傳監(jiān)測數(shù)據(jù)，上傳頻率為1分鐘；

（4）氣象監(jiān)測站提供RS232、RS485、RJ45網(wǎng)口、或GPRS無線等通訊方式；

（5）系統(tǒng)供電方式：220V交流市電或12VDC太陽能供電。

1.3交通氣象監(jiān)測站特點(diǎn)

（1）監(jiān)測站采用模塊化組裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，緊湊小巧，各傳感器尺寸小、重量輕，安裝方便；

（2）采用光電測量技術(shù)進(jìn)行能見度、當(dāng)前天氣現(xiàn)象和路面狀況測量，完全通過遙感測量，不需要破壞路面，省時(shí)省力，免維護(hù)；

（3）采用超聲波測量技術(shù)進(jìn)行風(fēng)速風(fēng)向測量，無活動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)部件，完全免維護(hù)長周期測量，適應(yīng)高速公路惡劣環(huán)境應(yīng)用；

（4）各傳感器結(jié)構(gòu)材料為高質(zhì)量硬質(zhì)鋁材，表面進(jìn)行了陽極鈍化處理，并進(jìn)行多道噴漆（高溫烤漆）保護(hù)；所有螺釘均選擇耐腐蝕不銹鋼螺釘；

（5）殼體內(nèi)部是密封的，達(dá)到了IP65防護(hù)等級，具有野外惡劣氣候適應(yīng)性；

（6）系統(tǒng)功耗低，小于8W，市電或太陽能供電均可；

（7）系統(tǒng)具有防雷措施，其通信接口和電源接口均具有防雷設(shè)計(jì)，可將雷擊損害降到最低。

1.4主要設(shè)備技術(shù)指標(biāo)

①溫濕雨風(fēng)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專業(yè)級傳感器，可同時(shí)測量大氣溫度、大氣濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓、雨量等六種主要?dú)庀笠亍Ｆ涮攸c(diǎn)是精度高，響應(yīng)時(shí)間快，串口輸出，方便用戶直接通過PC或外接儀器進(jìn)行測量。

產(chǎn)品特點(diǎn)： 

?堅(jiān)實(shí)耐用的超聲波風(fēng)設(shè)計(jì)

?整個(gè)系統(tǒng)免維護(hù)，便于安裝

?系統(tǒng)協(xié)議公開 

?標(biāo)準(zhǔn)RS485輸出

?擁有大容量內(nèi)存及豐富系統(tǒng)指令

技術(shù)指標(biāo)：

②遙感式路面?zhèn)鞲衅?/p>

采用多光譜遙感技術(shù)非接觸準(zhǔn)確檢測出道路表面結(jié)冰、積雪和積水的厚度。設(shè)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(hù)量少，是道路氣象系統(tǒng)組成中一項(xiàng)理想選擇。它既可以安裝在現(xiàn)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(zhǔn)確的監(jiān)測數(shù)據(jù)，在道路安全出現(xiàn)險(xiǎn)情之前，采取響應(yīng)措施。能夠適用于高速公路路面、橋面、事故多發(fā)地區(qū)、雨雪多發(fā)地區(qū)、坡道轉(zhuǎn)彎區(qū)域等關(guān)鍵路段的監(jiān)測。

功能

?檢測路面積水、積雪、結(jié)冰厚度

?遠(yuǎn)距離遙感檢測路面狀況

?非埋入式安裝快捷簡便

?維護(hù)成本低

應(yīng)用

?橋面（高海拔橋梁、跨湖泊橋梁、城市高架橋、立交橋等）

?事故多發(fā)區(qū)域

?車流量大的區(qū)域

?雨雪多發(fā)地區(qū)

特點(diǎn)

?遠(yuǎn)距離測量路面積水、冰和雪

?測量路面狀態(tài)

?測量積水、冰面、濕滑程度

?非埋入式設(shè)計(jì)、抗銹蝕

?紅外檢測最遠(yuǎn)18米

?無需封閉車道，安裝維護(hù)簡單

?堅(jiān)固設(shè)計(jì)，全天候測量

技術(shù)指標(biāo)  

③綜合氣象數(shù)據(jù)采集器

氣象采集器是交通氣象站的核心，由硬件和嵌入式軟件組成；采集器集成了多種氣象環(huán)境測量要素的多種信號，集成高速高精度處理芯片，采用了高精度24位AD采樣，多參量采集一體技術(shù)，具備多路數(shù)字與模擬氣象信號采集功能，信號采集精度達(dá)到0.1%。采集器具備以下功能特點(diǎn)：

（1）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集。可采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)包括：溫度、濕度、（氣壓）、風(fēng)向、風(fēng)速、降雨量、能見度、天氣現(xiàn)象、路面狀況等傳感器數(shù)據(jù)。

（2）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理，能指示并上報(bào)各傳感器的工作（通訊）狀態(tài)。 

（3）具備實(shí)時(shí)時(shí)鐘，能與監(jiān)控中心對時(shí)，時(shí)鐘準(zhǔn)確度：月累計(jì)誤差<30秒；

（4）通過RS485/232/TCP等進(jìn)行數(shù)據(jù)輸出，具備RS232、RS485有線、RJ45網(wǎng)口或GPRS/CDMA無線通信方式

（5）系統(tǒng)有雷電保護(hù)功能。

（6）具備完備的狀態(tài)指示及數(shù)據(jù)報(bào)警功能。

（7）可連接擴(kuò)展模塊增加對外接傳感器的監(jiān)測。 

（8）具備交直流電源配置功能。如果用戶配置太陽能電池供電，設(shè)備內(nèi)部可配置充放電控制器和蓄電池，設(shè)備完全掉電的情況下，蓄電池保證設(shè)備運(yùn)行45天。

④供電及采集控制箱

供電及采集控制機(jī)箱包含配電供電模塊、充放電控制、防護(hù)機(jī)箱及斷路器、空開、防雷等。

（1）供電方式：DC 12V；可配置220V市電或太陽能供電系統(tǒng)；

（2）備用電源：如果用戶配置太陽能電池供電，內(nèi)部配蓄電池；

（3）輸出電壓：12VDC；

（4）標(biāo)稱容量： 200Ah以上；

（5）持續(xù)輸出時(shí)長：1080小時(shí)（45天）以上；

（6）工作環(huán)境溫度：－40℃～+55℃；

（7）工作環(huán)境濕度；5%～95%RH；

（8）采集控制箱內(nèi)安裝有防雷單元，含開關(guān)、空氣開關(guān)、及電源防雷器，主要解決機(jī)箱內(nèi)部電器對感應(yīng)雷的防護(hù)問題；

（9）采集控制箱具有防盜、防水、散熱、密封、防塵、抗高溫及低溫等可靠的安全防護(hù)性能設(shè)計(jì)。

⑤設(shè)備結(jié)構(gòu)立桿

監(jiān)測站結(jié)構(gòu)立桿支架由主立桿、傳感器支架等組合,含基座和連接件，材質(zhì)為不銹鋼。主桿總高度≥3m，并配備避雷針；主桿、支架及連接件具備防拆卸、移動(dòng)等安全保護(hù)要求。

（1）包含立柱支架、地腳法蘭、地基預(yù)埋件及電氣輔材;

（2）立柱支架由主立桿、傳感器支架等組合、基座和連接件組成，并配備避雷針等防雷裝置;

（3）主立桿桿及支架組合整體采用烤漆（噴塑）處理，外表面平整、防銹蝕;

（4）采用集成式橫臂支架，減少光路誤差;

（5）鋼結(jié)構(gòu)采用的鋼材符合GB/T700-1988國家標(biāo)準(zhǔn)要求，采用優(yōu)質(zhì)鋼材;

（6）結(jié)構(gòu)組件連接、緊固螺釘配套不銹鋼標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)件;

（7）主桿總高度≥3m；

第三部分  系統(tǒng)實(shí)施技術(shù)方案

1、概述

系統(tǒng)充分利用了一系列技術(shù)先進(jìn)、品質(zhì)可靠、準(zhǔn)確度高的氣象傳感器通過組網(wǎng)方式采集交通沿線實(shí)時(shí)氣象環(huán)境數(shù)據(jù)，為交通安全提供氣象預(yù)警服務(wù)，系統(tǒng)供電單元為整個(gè)系統(tǒng)提供持續(xù)的電力，解決野外、山區(qū)無市電供給的問題，無線通訊模塊可將現(xiàn)場氣象數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)測中心，由監(jiān)測中心統(tǒng)一分析決策。從而為高速公路管理提供了一種先進(jìn)的自動(dòng)化輔助管理手段，保障惡劣天氣條件下交通安全運(yùn)營。

2、配置及選型

依據(jù)高速公路所經(jīng)地的天氣氣候特征，設(shè)計(jì)多要素氣象監(jiān)測，包括：風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、濕度、路面狀況等，多要素氣象站主要放置在具有地區(qū)代表性氣候特點(diǎn)的地點(diǎn)。充分發(fā)揮各檢測站作用，保障道路的正常運(yùn)營。

考慮供電、防護(hù)、維修等因素。氣象監(jiān)測站以靠近有人值班的收費(fèi)站、服務(wù)區(qū)、養(yǎng)護(hù)區(qū)、路政隊(duì)等地布設(shè)為主，兼顧氣候特點(diǎn)，在災(zāi)害性天氣頻發(fā)路段適當(dāng)加密布設(shè)監(jiān)測站。有配點(diǎn)的位置以交流供電，無配點(diǎn)的地點(diǎn)選用太陽能供電。

交通氣象監(jiān)測站點(diǎn)選取原則：監(jiān)測站的地點(diǎn)選取至關(guān)重要。配置多要素氣象監(jiān)測站的選址既要能反映當(dāng)?shù)毓返臍庀鬆顩r，也要能代表周邊一定范圍內(nèi)的自然氣候狀況的地點(diǎn)。監(jiān)測站周邊不應(yīng)有高大林木、大范圍稠密的灌木叢林和建筑物的阻擋；不受煙火源的污染等。并且應(yīng)便于提供電源，通訊線路；對于采用GPRS/CDMA移動(dòng)網(wǎng)進(jìn)行無線通訊方式的設(shè)備，應(yīng)選取通訊網(wǎng)絡(luò)信號正常的地方。氣象監(jiān)測站布設(shè)應(yīng)盡量考慮設(shè)在氣象環(huán)境比較惡劣的地方，如：環(huán)境濕度高的水網(wǎng)地區(qū)、易產(chǎn)生橫切風(fēng)的地方、易產(chǎn)生局地小氣候的谷地、山崖地區(qū)等。

3、安裝總要求

觀測站主控機(jī)箱內(nèi)部設(shè)有弱電防雷保護(hù)系統(tǒng)，觀測站頂部需要安裝避雷針，并與基礎(chǔ)防雷接地系統(tǒng)有效連接；

氣象傳感器、電源、無線通訊等線纜利用支架的金屬管內(nèi)部穿線，在觀測站安裝完畢后，不能從外部看到裸露的電源或信號線纜，蓄電池放置到采集箱中；

觀測站懸掛的機(jī)箱要求各個(gè)功能模塊單元布局合理，符合電磁兼容要求，散熱性能好，具有一定的密封、安全防盜、防塵防水等性能。

4、傳感器安裝高度和布設(shè)

監(jiān)測站各傳感器安裝高度為3±0.5m，溫濕風(fēng)壓一體傳感器和路面遙感檢測儀分開安裝，防止相互干涉。

5、立桿和支架要求

監(jiān)測站支架由主立桿、傳感器等支架組合、基座和連接件組成，材質(zhì)主要為不銹鋼、鍍鋅鋼材。

主桿、支架及連接件具備防拆卸、移動(dòng)等安全保護(hù)要求。

主桿及支架組合整體的外部均采用乳白色噴涂處理。

6、線纜布設(shè)要求

監(jiān)測站的線纜布設(shè)的基本要求是從外表上看不到電源線和信號線。所有線纜從支架、立桿、機(jī)箱等金屬管內(nèi)布線，達(dá)到隱蔽、保護(hù)、美觀、防盜割、防雷電等效果。

各傳感器主要布設(shè)在立桿的支架上，電源、信號線均通過支架、立桿的金屬管內(nèi)布線到機(jī)箱內(nèi)，接頭處設(shè)有防水和隱蔽裝置。

7、機(jī)箱要求

機(jī)箱配有防水及遮陽罩，具有散熱、密封、防塵等功能。

進(jìn)出機(jī)箱的所有電源線、信號線等必須從機(jī)箱背面直接進(jìn)入立桿金屬管內(nèi)，接口密封良好，達(dá)到防水、防塵的要求。

機(jī)箱須裝有鎖定裝置，配有防盜鎖具，具有防盜、防破壞能力。

機(jī)箱要求懸掛在主支撐桿上，從機(jī)箱內(nèi)部用緊固螺栓與立桿固定，實(shí)現(xiàn)安全防盜。

機(jī)箱內(nèi)須配有防雷模塊裝置，達(dá)到防雷標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求。

機(jī)箱外部采用乳白色噴涂處理。

8、系統(tǒng)供電

分為兩種方式：220VAC交流市電和12VDC太陽能直流供電。

原則上，盡量使用交流市電，在特殊情況，市電無法達(dá)到的地方可使用太陽能供電系統(tǒng)。

太陽能供電系統(tǒng)要求：在連陰雨天，能滿足設(shè)備持續(xù)工作5天（按需配置）。

9、通訊

推薦采用現(xiàn)有的GPRS移動(dòng)網(wǎng)。

由于高速公路電纜鋪設(shè)改造費(fèi)用大，而GPRS移動(dòng)網(wǎng)覆蓋范圍及穩(wěn)定性已經(jīng)非常完善，所以系統(tǒng)數(shù)據(jù)推薦采用GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸方式。

10、防雷接地

氣象監(jiān)測站各傳感器通常安裝在3米立桿上，常常為附近最高點(diǎn)，易引雷。為確保人身、設(shè)備安全，根據(jù)實(shí)際情況，設(shè)計(jì)如下方案：

具備良好的防雷功能，包括防護(hù)直擊雷和感應(yīng)雷；

設(shè)備安裝時(shí)應(yīng)良好接地，接地電阻小于4Ω；

監(jiān)測站立桿頂部應(yīng)安裝有避雷針，基礎(chǔ)底部應(yīng)有接地網(wǎng)；

在機(jī)箱內(nèi)應(yīng)安裝有防雷單元，主要解決機(jī)箱內(nèi)部電器對感應(yīng)雷的防護(hù)問題。

11、安裝基礎(chǔ)要求

承載監(jiān)測站的基礎(chǔ)，選擇硬質(zhì)基礎(chǔ)平臺(tái)上安裝，對需要現(xiàn)場預(yù)制基礎(chǔ)平臺(tái)，須參照有關(guān)基礎(chǔ)施工要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工。

基礎(chǔ)平臺(tái)施工要求符合國家有關(guān)防雷規(guī)范。

第四部分  技術(shù)優(yōu)勢及服務(wù)優(yōu)勢

1.技術(shù)優(yōu)勢

1）產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)勢

交通氣象監(jiān)測站及其傳感器均通過了國內(nèi)權(quán)威檢測機(jī)構(gòu)的計(jì)量檢測，特別是各傳感器的測量準(zhǔn)確值（精準(zhǔn)度）獲得了交通部和氣象局的計(jì)量檢定證書；

整套系統(tǒng)包括結(jié)構(gòu)、電器、軟件均采用模塊化設(shè)計(jì)，便于后期維護(hù)和功能擴(kuò)展。

2）服務(wù)優(yōu)勢

    我公司產(chǎn)品均為國產(chǎn)化具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品，符合交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，由于我國環(huán)境污染嚴(yán)重，交通壓力大，惡劣天氣對交通安全的影響尤其嚴(yán)重，因此迫切需要能符合國情、服務(wù)迅速的監(jiān)測系統(tǒng)產(chǎn)品，而進(jìn)口產(chǎn)品許多在國內(nèi)產(chǎn)生“爆表”等一些水土不服的現(xiàn)象，同時(shí)，價(jià)格較貴，一旦發(fā)生故障，服務(wù)很難迅速跟上，同時(shí)，一些國防民生領(lǐng)域，為了保密，也需要對進(jìn)口產(chǎn)品進(jìn)行一定的限制甚至限購，因此，我們承諾：

(1) 本地化服務(wù)隊(duì)伍，7×24小時(shí)及時(shí)響應(yīng)。

(2) 質(zhì)保期內(nèi)壞件設(shè)備如在2天內(nèi)不能排除故障，直接更換。

(3) 定期進(jìn)行硬件升級，發(fā)揮最優(yōu)性能。

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