智慧公路赛入围项目 | 基于物联网的高速公路智慧气象系统
2018-11-27 12:32
摘要:基于大数据融合处理,建立道路交通气象的实时监测、信息自动收集、气象预报、警报业务系统,提供针对高速公路交通的个性化、精华化气象服务,提供气象灾害应急服务,为交通管理运营者提供辅助决策服务,从而保障道路交通运输的安全、畅通和高效性。

今天为大家介绍智慧公路主题赛

第一个参赛项目:

基于物联网的高速公路智慧气象系统

一 、项目背景概述

今年9月,历史上罕见的超强台风“山竹”袭击致使多省市高速、铁路封闭,大面积山体滑坡泥石流,据统计显示山竹的登录对5个省市约300万人造成了严重影响。同时,山竹还导致了5人死亡与1人失踪,造成的直接经济损失高达52亿元。明年“山竹”这样超强级别的台风,还会来吗?虽然再次出现且登录我国的概率较小,但大自然瞬息万变、人民生命财产大于天、防灾减灾不得不防。若提前做好有针对性的精细化专项预警和应急保障,就算再次出现诸如此类的灾难性天气,其对道路交通造成的破坏和损失也会降到最低。

台风“山竹”呈现的卫星云图台风“山竹”呈现的卫星云图

台风“山竹”雷达拼图台风“山竹”雷达拼图

在经济快速发展的今天,高速公路在发挥巨大的社会与经济效益的同时,交通安全问题也越来越引起了人们的关注。资料表明,中国是全球道路交通事故死亡人数最高的国家,连续数年一直高居世界第一。引起道路交通事故的原因是多方面的,其中天气是重要因素之一。据交通管理部门统计,在不利天气条件下交通事故发生率是晴好天气条件下的 2~3 倍,有将近44%的交通事故发生在不利天气条件下。雨天时公路事故增加约30%,低能见度会阻碍司机的视线,降水减小了路面摩擦系数,日降水量达10毫米以上路面就容易积水,易导致车辆侧滑和控制失灵,容易导致多车连环追尾相撞的恶性交通事故。台风等极端灾害天气造成的交通事故和经济损失更是可怕。

台风“山竹”对道路交通造成的破坏台风“山竹”对道路交通造成的破坏

灾害性天气不仅造成了伤亡和巨大经济损失,同时也给道路交通的管理和运营带来了巨大的困难和挑战。许多发达国家对道路交通气象灾害服务工作都极为重视,投入大量人力、物力开展预报方法和服务手段的研发。而目前我国气象部门对高速交通气象服务存在针对性不强,精细化程度不够,准确度偏低,服务及时性不够等问题,仍无法满足交通管理部门对气象服务的需求。为减少气象灾害对道路交通的制约,避免恶劣气象条件对道路交通造成巨大损失,我们基于大数据融合处理,建立道路交通气象的实时监测、信息自动收集、气象预报、警报业务系统,提供针对高速公路交通的个性化、精华化气象服务,提供气象灾害应急服务,为交通管理运营者提供辅助决策服务,从而保障道路交通运输的安全、畅通和高效性。

二 、核心技术

为满足交通事业的迅速发展对气象服务日益增加的需求,上海位温团队潜心研究,专注实现“逐时次、逐公里”的精细化交通出行、精细化预报预警和辅助决策服务。

高速公路气象服务产品总体框架高速公路气象服务产品总体框架

(1)大数据融合

上海位温与国家气象信息中心达成合作,有强大丰富的气象数据资源,包括全国2000多个国家站和6000多个自动站实况数据,T639全球数值预报模式、NCEP(National Centers for Environmental Prediction美国国家环境预报中心)、GFS(Global Forecast System全球预报系统)、EC(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts欧洲中期天气预报中心)、GRAPES(Global/Regional Assimilation and Prediction Enhanced System全球/区域同化预报系统)等多个全球范围的气象数值模式预报数据和产品,还有全国雷达数据、卫星数据、气象灾害资料等实况和历史数据信息。

将气象实时观测数据和数值模式预报数据进行精细化处理,进一步提高数据的精度,使时间分辨率达到1小时,空间分辨率达到1公里,再结合交通部门的基础地理数据、高速路面数据等相关信息,形成气象数据和交通数据两种大数据的融合。

2)气象数据模型和预报误差订正

团队结合整合的大数据资源,通过大数据分析和统计论证方法,建立路面气象条件预测模型,对高速公路路段历史危险天气进行建模分析。由于数值天气预报和路面气象条件预测模型的预报结果与实际值之间始终存在误差,并且随着预报时效的延长,其误差也在逐渐增大,这给道路精准预报带来了一定困难。因此我们采用基于机器学习的预报误差订正方法对路(桥)面自动观测站的结果与预报结果进行综合分析,改善预报模型的参数,使预报准确率得到进一步提升。

基于机器学习方法的预报误差订正基于机器学习方法的预报误差订正

3)高速公路气象服务产品

我们的高速公路气象服务产品包括团雾预警、侧风预警、地面高温预警、道路结冰预警、道路积水预警、台风预警等预报预警系统,实时监测和气象模式预报的气象要素包括地面温度、空气温度、相对湿度、风力、 风向、天气现象、能见度等。预报时效主要分为三个时间尺度:临近期(0-6h)、短期(1-3天)和中长期(3-7天)。

三、产品功能介绍

1 道路基础气象要素预报查询 

提供未来3天内每小时内的目标道路内逐公里的道路表面温度、湿度、风速风向、降水、降雪等基础气象信息、历史数据统计查询。 

2 气象对交通影响要素预报 

提供道路湿滑指数、高温指数、湿滑天气下建议行驶速度、低能见度(雾)条件下行驶速度建议预报等与交通行业紧密结合的各类预报要素。

3 道路气象条件预警推送 

针对道路高温、道路结冰、湿滑、积雪、雷暴、强降水等危险性道路气象要素,通过多样化的发布终端向运营管理者和个人道路关注者及时推送危险道路气象的发生时间、危害程度以及建议措施等信息。 

4)道路运营决策支持服务

道路气象预报预警结果指导道路运营决策(如关闭、限速、限行等措施)的科学制定,例如建议道路关闭时间、道路养护措施和量的多少等。 

5 突发气象灾害无间断支持保障 

实时监控危险天气下道路状况,远程协助运营管理者对于气象条件影响交通程度的分析和判断。

四、以雾为例的预警产品

多流程逐步细化的预警研判体系;

先从大的气象条件和遥感监测中获知环境是否利于雾的形成; 

进一步判断精细化监测和预报结果; 

对目标当地雾的特性等进行考虑得到雾的多维度信息; 

融合多尺度的资料监测优势,对预警不断修正完善。

五 、产品优势及特点

1)多样化信息发布体系

高速公路气象服务产品对道路交通实时监测和预报预警,并通过多样化的信息发布体系即产品服务平台向用户提供气象预警信息。

2)平台特性

通过多元化的服务形式对不利于交通安全的天气现象进行实时监测和预报预警,减少由不利天气条件导致的“交通安全杀手”,保障公众安全出行。

企业简介

上海位温信息科技有限公司,由毕业于国内外名校的资深气象专业技术人员组成,具有扎实的气象专业知识和丰富的气象交通服务经验,是一支专业技术过硬、特点鲜明的高科技专业技术公司,主要从事交通气象服务、商业气象服务、机场气象选址、机场气象设备安装等服务领域。

目前已为国内多家机场公司、航空公司、电力部门提供了专业的定制化的气象服务。团队准确把握气象行业的最新前沿科学技术动态,根据对高速交通气象的深入理解,结合用户需求,给客户定制“好用”的气象产品,提供客户满意的气象服务。