上海勋飞智慧高速公路气象环境监测动态感知系统——道路安全解决方案揭秘

近年来，我国高速公路建设取得了快速的发展，其通车总里程跃居世界第一。全国高速公路布局基本形成了放射线、纵横网格相结合的网络化布局。由于我国地理情况复杂、气象环境多变，在高速公路发展的同时，由气象条件引发的交通安全问题与日俱增，特别是极端恶劣天气条件，给道路的车辆行驶带来了巨大的风险，不仅严重影响交通运输，而且还造成国家财产和人民生命财产的严重损失。

2017年十九大报告首次明确提出建设“交通强国”的发展战略，开启交通行业新使命，新起点。2022年交通运输部办公厅和公安部办公厅关于印发《公路安全设施和交通秩序管理精细化提升行动方案》的通知中强调，加强恶劣天气动态管控。团雾、凝冻、冬季冰雪、沙尘暴等恶劣天气多发路段、养护作业区路段、容易发生交通拥堵路段、重载货车或危险货物运输车辆通行路段等，加强多元化的警示信息发布和安全诱导服务，强化分类分级动态通行管控，鼓励恶劣气象监测预警及保障装备体系建设应用。

面对此种现状，长年深耕于智慧交通行业的上海勋飞机电设备有限公司整合现有资源，为高速公路的气象环境监测开发出一套全新的动态感知系统解决方案，为道路安全提供完备的技术支持。

 

一、系统组成

系统主要包括主站（全要素气象站）、子站（局地站）、感知单元、预警分析单元、车载道路气象检测单元、监控中心软件平台五部分组成。

主站布设主要是为满足路线、路网层次的气象信息需求，起到加密和补充气象观测网的作用，支持公路及其沿线天气状况的监测预报，有利于提高天气预报的准确性和精细程度，特别是对于开展公路沿线的精细化预报具有重要意义。

子站布设主要是为满足特殊公路点段的气象信息需求，重点实现对部分点段上频繁出现的、且严重威胁行车安全的恶劣天气条件与路面状况的监测预警。

小型气象感知单元是低成本远程小型传感器，布设不同的小型气象感知单元可以实时监测能见度、路面温度、路面状态、风速风向变化、六要素等，将监测数据发送至邻近的子站。

预警分析单元主要包括团雾预警分析单元、道路结冰预警分析单元，一般设置在监控中心机房，每台设备最多可同时分析32路站点的实时数据，并形成不小于半小时的数据预测，发送给监控中心平台软件。

车载道路气象检测单元，能实时监测路面干燥、潮湿、积水、冰水混合物、结冰、积雪、覆盖物厚度、湿滑系数等参数，同时可以实现高速检测，有助于满足交通管理及参与方对道路气象实时数据及告警的需求。

监控中心软件平台，支持B/S架构，GIS地图显示，支持多种站点数据实时分析和预警分析单元数据采集分析，支持接入国家气象局实时天气数据接入，统筹宏观气象和高速公路沿线微观气象数据，形成精细化预警和管理。

二、系统应用

应用一：勋飞主站（全要素气象站）扩展路侧感知单元

传统道路气象站因为间隔距离远，监测数据离散，难以及时发现局部突发性危险，对安全通行帮助有限。针对一些高速公路因地形原因多变的气象特点，只有增加感知探测手段，通过布设能见度感知单元或路面感知单元以及风速风向感知单元，密布感知单元构成外场感知系统，才能随时掌握全路段道路微环境变化。

应用二：勋飞主站（全要素气象站）扩展车路协同单元

主站（全要素气象站）扩展智能型的路侧气象单元、立体声调频广播发射机、FM调频广播发射天线等形成可以自主形成气象预警信息和支持FM同步发射的气象感知车路协同单元。

应用三：勋飞车载道路气象检测单元

车载道路气象检测单元可以高速实时的全路段检测路面状态、路面温度、湿滑系数、空气温度、空气湿度、覆盖物厚度等要素，可以方便的安装在机动车底部及外侧。满足车载气象的检测同时，也满足道路运维保养单位机动车实时全路段的气象信息监测的需求。

应用四：勋飞团雾预警

能见度是一个重要的气象观测要素，由于受局部地区微气候环境影响，形成的小范围浓雾叫做团雾，团雾也是影响能见度的重要因素，是由于地面辐射冷却，使贴近路面的空气变冷而形成的。团雾往往出现在大雾中数十米到上百米的局部范围内，由于其有突发性强、局地性明显、尺寸较小、浓度较大等特征，使得团雾对高速公路交通安全具危害性，易在车流量大的路段引发多车追尾事故。

应用五：勋飞道路结冰预警

路面温度是高速公路气象灾害天气监测项目中一个很重要的测量要素，无论冬季雨雪结冰季节还是夏季高温酷暑的季节，路面温度的异常都是影响交通安全的关键因素之一。以结冰为主要恶劣气象条件的路段，安装一套子站设备，沿路布设路面感知单元；依托路侧已有机电设备布设方案，路段长度小于10km，在路段中部或两侧适合位置布设1～2 处路面感知单元；路段长度大于10km，按10km 间距布设。实现对不同状况的道路结冰的发生和路面温度变化趋势做出短临预测。

应用六：勋飞道路风速风向实时监测

以大风为主要恶劣气象条件的路段，安装一套子站设备，沿路布设风速风向感知单元。依托路侧已有机电设备布设方案，路段长度小于10km，在路段适合位置布设1～2 处风速风向感知单元，宜选择在风区两侧开始位置附近；路段长度大于10km，按10km 的间距布设。

实现对大风路段的风速风向实时检测。

三、产品组成

勋飞路侧气象单元RWU

基本型 RWU一般配置在子站里作为数据集中采集分析处理单元。

智能型的路侧气象单元iRWU

智能型 iRWU一般配置主站里作为数据集中采集分析处理单元。

XF-VIS110M能见度感知单元

XF-VIS110M型能见度感知单元基于前散射原理，通过主动发送红外光束和测量采样区内大气颗粒对光束的散射，应用智能化信号处理、修正，提供可靠的能见度测量数据，能灵敏的检测出现现场能见度的变化，产品除适合局地重点路段实时监测外，还具有适合长距离大密度的布设特点，可准确反应全路段实时能见度变化曲线，并可对突发性较强的团务进行有效监测和预警。为雾区诱导、自动驾驶、车路协同等智能交通安全诱导系统提供可靠的团雾监测数据。

XF-RRS300CM路面感知单元

路面感知单元属于非接触式遥感测量设备，采用红外光谱分析技术实时测量道面状态。道面状态测量运用多光谱测量技术，能准确、及时地检测出道路结冰、积水和积雪的情况，保障道路的安全通车。

XF-RWS6M多要素气象感知单元

多要素气象感知单元是根据现场实际需求开发的一款多功能气象传感器。该传感器集成风速、风向、雨量、温度、湿度、气压等要素于一体，具有结构紧凑、无任何移动部件、坚固耐用、安装方便、免维护的特点，是针对目前气象产品种类繁多、现场安装维护不方便而专门设计的一款智能化传感器。

XF-WM101N风速风向感知单元

风速风向感知单元结构简单，重量轻，启动风速小，惯性低，具有较高的检测精度和可靠性，并有较长的使用寿命。采用电池供电，支持NBIOT或者LORA无线数据传输。

XF-MRS32移动路面检测器

移动路面检测器是一款适用于冬季养护工作的移动式路况传感器，可监测道路和跑道状况，并持续传输来自除雪车或任何类型车辆的天气数据，从而确保地面运输或机场运营安全顺畅。

调频广播发射机及天线

XF-AFW210团雾预警AI分析单元

团雾预警AI分析单元聚合采集高速路段内能见度感知单元实时测量数据并对其进行数据梳理、数据过滤、数据本地化存储、AI分析(LSTM算法模型)、数据分析结果上传等一系列操作。能够实时有效的针对高速路段内发生的团雾灾害进行提前分析预警和预测，并可对团雾边界、团雾发展趋势、移动轨迹等方面进行实时监测和预警。团雾预警AI分析单元的实时分析结果支持多种数据传输方式上传至管理中心的上级管理平台。

 

XF-RIW310道路结冰AI预警分析单元

道路结冰AI预警分析单元实时聚合采集高速路段内路面感知单元、遥感路检局地站、全要素气象站实时测量数据，并对其进行数据清洗、数据过滤、数据本地化存储、生成实时数据算法模型，自研AI算法分析、数据分析结果上传等一系列操作。能够实时有效的针对高速路段内发生的道路结冰灾害以及路表温度变化趋势进行提前感知预警和预测。实时分析结果支持多种数据传输方式上传至管理中心的上级管理平台。

上海勋飞的这套系统已在S32申嘉湖高速公路上投入使用，并获得上海市2022科技型中小企业技术创新资金计划支持。该系统可在大程度上减少因恶劣天气所引发的各种交通事故，保障高速公路上驾驶员的生命财产安全。

 

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