1、簡介

天氣環(huán)境條件監(jiān)測是高速公路科學運營的一個重要依據(jù)，雨、雪、霧、積雪、結(jié)冰等情況對高速公路的運營都有直接的影響。據(jù)統(tǒng)計，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)境嚴重程度估計不足，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)生的概率會明顯降低，這也就是我們要在高速公路設置氣象監(jiān)測及現(xiàn)場預警發(fā)布系統(tǒng)的原因。其設置目的：能夠精準的提供結(jié)冰位置，結(jié)冰時間，結(jié)冰程度等信息，實現(xiàn)對保障道路內(nèi)受影響道路的自動報警、預警功能，使道路安全管理部門及時準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)測的運行方式，連續(xù)獲得沿線多點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)與預定指標庫比較，確定出預警等級和告警提示；最后，再根據(jù)指標控制級別從預定策略庫中調(diào)用對應的控制策略來應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：溫濕風壓雨自動氣象站、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、風向、風速、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，從而預警預報出當時天氣狀態(tài)和變化；交通氣象監(jiān)測站將實時監(jiān)測數(shù)據(jù)自動上傳至交管部門監(jiān)控中心，監(jiān)控中心配置相應交通氣象監(jiān)測平臺軟件，軟件平臺進行多個站點自動氣象數(shù)據(jù)監(jiān)測，數(shù)據(jù)分析研判，道路氣象預警，道路結(jié)冰判斷等監(jiān)測工作，軟件多模塊協(xié)同工作，并由工作人員隨時調(diào)用歷史數(shù)據(jù)及日志記錄查詢，由此指導發(fā)出決策和應急預案。 

3、主要技術(shù)指標

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)、計算機軟件技術(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)組成上進行集成化應用。能夠連續(xù)獲得交通沿線的氣象信息，能夠?qū)︼L速、風向、溫度、濕度、路面狀況、路面溫度等高速公路多個氣象要素進行實時檢測，通過遠程傳輸完成各類數(shù)據(jù)的匯總并及時傳送給交通部門，為交通相關(guān)部門做好各沿線交通氣象保障服務提供第一手資料，以此為基礎，可為高速公路安全主管部門和人們的出行提供及時的氣象信息服務。

交通氣象監(jiān)測站采用的氣象傳感器包括：濕溫風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髿鉁囟取⒋髿鉂穸取L向、風速、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)等氣象要素進行全天候檢測；

（2）主動采集各氣象要素數(shù)據(jù)，對采集的數(shù)據(jù)進行預處理和算法處理，對采集數(shù)據(jù)進行相關(guān)統(tǒng)計形成逐分鐘的值并定位存儲在監(jiān)測站存儲器內(nèi)；

（3）自動上傳監(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

（1）監(jiān)測站采用模塊化組裝結(jié)構(gòu)設計，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)進行能見度、當前天氣現(xiàn)象和路面狀況測量，完全通過遙感測量，不需要破壞路面，省時省力，免維護；

（3）采用超聲波測量技術(shù)進行風速風向測量，無活動轉(zhuǎn)動部件，完全免維護長周期測量，適應高速公路惡劣環(huán)境應用；

（4）各傳感器結(jié)構(gòu)材料為高質(zhì)量硬質(zhì)鋁材，表面進行了陽極鈍化處理，并進行多道噴漆（高溫烤漆）保護；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，達到了IP65防護等級，具有野外惡劣氣候適應性；

（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計，可將雷擊損害降到最低。

1.4主要設備技術(shù)指標

①溫濕雨風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，可同時測量大氣溫度、大氣濕度、風速、風向、氣壓、雨量等六種主要氣象要素。其特點是精度高，響應時間快，串口輸出，方便用戶直接通過PC或外接儀器進行測量。

產(chǎn)品特點： 

?堅實耐用的超聲波風設計

?整個系統(tǒng)免維護，便于安裝

?系統(tǒng)協(xié)議公開 

?標準RS485輸出

?擁有大容量內(nèi)存及豐富系統(tǒng)指令

技術(shù)指標：

②遙感式路面?zhèn)鞲衅?/p>

采用多光譜遙感技術(shù)非接觸準確檢測出道路表面結(jié)冰、積雪和積水的厚度。設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。維護量少，是道路氣象系統(tǒng)組成中一項理想選擇。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確的監(jiān)測數(shù)據(jù)，在道路安全出現(xiàn)險情之前，采取響應措施。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

?遠距離遙感檢測路面狀況

?非埋入式安裝快捷簡便

?維護成本低

應用

?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

?遠距離測量路面積水、冰和雪

?測量路面狀態(tài)

?測量積水、冰面、濕滑程度

?非埋入式設計、抗銹蝕

?紅外檢測最遠18米

?無需封閉車道，安裝維護簡單

?堅固設計，全天候測量

技術(shù)指標  

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，信號采集精度達到0.1%。采集器具備以下功能特點：

（1）實時數(shù)據(jù)采集。可采集的實時數(shù)據(jù)包括：溫度、濕度、（氣壓）、風向、風速、降雨量、能見度、天氣現(xiàn)象、路面狀況等傳感器數(shù)據(jù)。

（2）實時數(shù)據(jù)處理，能指示并上報各傳感器的工作（通訊）狀態(tài)。 

（3）具備實時時鐘，能與監(jiān)控中心對時，時鐘準確度：月累計誤差<30秒；

（4）通過RS485/232/TCP等進行數(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)有雷電保護功能。

（6）具備完備的狀態(tài)指示及數(shù)據(jù)報警功能。

（7）可連接擴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，設備內(nèi)部可配置充放電控制器和蓄電池，設備完全掉電的情況下，蓄電池保證設備運行45天。

④供電及采集控制箱

供電及采集控制機箱包含配電供電模塊、充放電控制、防護機箱及斷路器、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）標稱容量： 200Ah以上；

（5）持續(xù)輸出時長：1080小時（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，主要解決機箱內(nèi)部電器對感應雷的防護問題；

（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性能設計。

⑤設備結(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、移動等安全保護要求。

（1）包含立柱支架、地腳法蘭、地基預埋件及電氣輔材;

（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國家標準要求，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標準件;

（7）主桿總高度≥3m；

第三部分  系統(tǒng)實施技術(shù)方案

1、概述

系統(tǒng)充分利用了一系列技術(shù)先進、品質(zhì)可靠、準確度高的氣象傳感器通過組網(wǎng)方式采集交通沿線實時氣象環(huán)境數(shù)據(jù)，為交通安全提供氣象預警服務，系統(tǒng)供電單元為整個系統(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的自動化輔助管理手段，保障惡劣天氣條件下交通安全運營。

2、配置及選型

依據(jù)高速公路所經(jīng)地的天氣氣候特征，設計多要素氣象監(jiān)測，包括：風速、風向、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)代表性氣候特點的地點。充分發(fā)揮各檢測站作用，保障道路的正常運營。

考慮供電、防護、維修等因素。氣象監(jiān)測站以靠近有人值班的收費站、服務區(qū)、養(yǎng)護區(qū)、路政隊等地布設為主，兼顧氣候特點，在災害性天氣頻發(fā)路段適當加密布設監(jiān)測站。有配點的位置以交流供電，無配點的地點選用太陽能供電。

交通氣象監(jiān)測站點選取原則：監(jiān)測站的地點選取至關(guān)重要。配置多要素氣象監(jiān)測站的選址既要能反映當?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。監(jiān)測站周邊不應有高大林木、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。并且應便于提供電源，通訊線路；對于采用GPRS/CDMA移動網(wǎng)進行無線通訊方式的設備，應選取通訊網(wǎng)絡信號正常的地方。氣象監(jiān)測站布設應盡量考慮設在氣象環(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

觀測站主控機箱內(nèi)部設有弱電防雷保護系統(tǒng)，觀測站頂部需要安裝避雷針，并與基礎防雷接地系統(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；

觀測站懸掛的機箱要求各個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

監(jiān)測站各傳感器安裝高度為3±0.5m，溫濕風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、移動等安全保護要求。

主桿及支架組合整體的外部均采用乳白色噴涂處理。

6、線纜布設要求

監(jiān)測站的線纜布設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、機箱等金屬管內(nèi)布線，達到隱蔽、保護、美觀、防盜割、防雷電等效果。

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

7、機箱要求

機箱配有防水及遮陽罩，具有散熱、密封、防塵等功能。

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

機箱須裝有鎖定裝置，配有防盜鎖具，具有防盜、防破壞能力。

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

機箱內(nèi)須配有防雷模塊裝置，達到防雷標準規(guī)范要求。

機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移動網(wǎng)。

由于高速公路電纜鋪設改造費用大，而GPRS移動網(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，易引雷。為確保人身、設備安全，根據(jù)實際情況，設計如下方案：

具備良好的防雷功能，包括防護直擊雷和感應雷；

設備安裝時應良好接地，接地電阻小于4Ω；

監(jiān)測站立桿頂部應安裝有避雷針，基礎底部應有接地網(wǎng)；

在機箱內(nèi)應安裝有防雷單元，主要解決機箱內(nèi)部電器對感應雷的防護問題。

11、安裝基礎要求

承載監(jiān)測站的基礎，選擇硬質(zhì)基礎平臺上安裝，對需要現(xiàn)場預制基礎平臺，須參照有關(guān)基礎施工要求進行設計和施工。

基礎平臺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)威檢測機構(gòu)的計量檢測，特別是各傳感器的測量準確值（精準度）獲得了交通部和氣象局的計量檢定證書；

整套系統(tǒng)包括結(jié)構(gòu)、電器、軟件均采用模塊化設計，便于后期維護和功能擴展。

2）服務優(yōu)勢

    我公司產(chǎn)品均為國產(chǎn)化具有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品，符合交通行業(yè)標準和規(guī)范，由于我國環(huán)境污染嚴重，交通壓力大，惡劣天氣對交通安全的影響尤其嚴重，因此迫切需要能符合國情、服務迅速的監(jiān)測系統(tǒng)產(chǎn)品，而進口產(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，價格較貴，一旦發(fā)生故障，服務很難迅速跟上，同時，一些國防民生領域，為了保密，也需要對進口產(chǎn)品進行一定的限制甚至限購，因此，我們承諾：

(1) 本地化服務隊伍，7×24小時及時響應。

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

(3) 定期進行硬件升級，發(fā)揮最優(yōu)性能。

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