[发明专利]一种高速公路交通安全气象物联网监测预警系统

权利要求书

1.一种高速公路交通安全气象物联网监测预警系统的预警方法，其特征在于：应用于高速公路交通安全气象物联网监测预警系统，所述高速公路交通安全气象物联网监测预警系统包括前端分布式一体化多要素气象监测节点与后端云平台两部分，所述前端分布式一体化多要素气象监测节点与后端云平台建立网络通信；所述后端云平台包括监测数据接收/处理模块、数据库、监测系统配置和管理模块、数据可视化模块、预警预报模块、多用户配置及权限管理模块、GIS模块、视频监控模块；所述视频监控模块用于从流媒体服务器中调用监控视频到终端，还用于通过API接口实现对现场监控设备的控制；所述高速公路交通安全气象物联网监测预警系统的预警方法包括以下步骤：

第一步骤S1中，前端分布式一体化多要素气象监测节点采集风速、风向、能见度、降雨量、温度、气压、相对湿度七个要素的原始数据发送给后端云平台的数据库；

第二步骤S2中，监测数据接收/处理模块读取数据库中数据，计算能见度、风速、雨量、横风风压监测成果值，根据能见度、风速、雨量、横风风压监测成果值与各自的预设阈值进行对比计算出单要素预警等级数据，再将单要素预警等级数据进行整合计算得到多种要素成果值多要素成果值与预设多要素分级阈值进行综合对比评价，得到综合的预警等级后，将该数据发送到数据库中；

第三步骤S3中，数据库将数据发送给预警预报模块，预警预报模块判断是否超过报警阈值，若超过阈值则触发预警，预警预报模块将预警信息推送至高速公路综合管理部门；其中第二步骤S2中所述横风风压监测成果值的计算方式为

1)输入：高速公路走向方位角θ₁、气象监测节点传感器安装高度z、高速公路气象监测站所处纬度

2)从数据库中读取：风速V、风向θ₂、温度t、气压P监测成果值，

3)计算修正后的空气密度ρ_z：

ρ₀——基于理想气体状态方程经温度及气压修正后的大气密度，单位kg/m³；

ρ_z——气象监测节点传感器安装高度z处的大气密度，单位kg/m³；

P——气压监测值，单位：hPa

T——温度监测值换算为热力学温度，T＝t+273.15，单位：K；

z——气象监测节点传感器安装高度z，单位：m；

z₀——均质大气厚度，取8000m；

4)计算横风分量值

V₀＝V*sin(|θ₂-θ₁|)

V₀——风速垂直于公路走向的分量值，单位：m/s

V——风速监测成果值，单位：m/s

θ₂——风向方位角监测成果值，单位：°

θ₁——高速公路走向方位角，单位：°

5)计算横风风压

W_p——监测站点处横风风压，单位kN/㎡，上述公式化简为：

2.根据权利要求1所述的一种高速公路交通安全气象物联网监测预警系统的预警方法，其特征在于：所述预警方法为多要素综合预警法，将所述预警预报模块设置Ⅰ～Ⅴ级的多级预警阈值，以绿色表示安全、蓝色表示注意、黄色表示警示、橙色表示警戒、红色表示报警；分别对应表示不同的预警等级，其中风速预警等级W、能见度预警等级L、降雨量预警等级R、横风风压预警等级Wp，其取值范围均为{0,1,2,3,4}，计算综合预警等级S，S＝{0,1,2,3,4}，当综合预警等级与相应阈值相匹配时，触发对应预警等级。