案例学习 | 学习一下深中通道，高速公路精准气象服务系统的设计思路

“ 深中通道开通一段时间了，我们学习一下深中通道的精准气象服务系统的设计理念及架构。”

深中通道的精准气象服务及模型都是安装在统一化平台中，通过系统交互为高速公路运营提供各种气象服务。

这个统一化平台就是深中通道打造的一体化管控平台，所有业务系统都接入统一化平台。

整套气象服务系统基于雷达、卫星、气象站和 AI 视频道路灾害识别数据等多源感知路侧智能终端和历史气象大数据，构建了由差异化的交通气象监测站组合、通信传输系统、基于云计算和专业模型算法的智能显示系统、行车安全智能预警诱导和主动式路面积雪凝冰监测预警及处置等组成。

其中，行车安全引导系统及积雪凝冰监测系统不做描述。

整套气象服务系统提供了集监测与预警、处置与救援、事后恢复与评估、风险预防与管理的公路交通安全运行全流程技术支持。

深中通道的高速公路精准气象服务系统由气象数据接入服务、气象雷达数据处理服务、AI视频道路灾害分析服务、系统服务等几部分组成：

高速公路精准气象服务系统是实现了恶劣天气信息采集传输、精细化分析、智能识别和定制化预报预警、处置及道路安全管理的综合性智能化专业交通气象系统。

实现了交通气象精细化监测预测、气象灾害预警、交通气象数据分析等，系统各部件工作状态监控等功能。

系统主要功能包括：

（1） 精准交通气象预报和预警

1) 公里级分钟级监测预测：

实现2小时内的5分钟级别的精准天气预报，未来72 小时的小时天气预报，可实现精细化天气、路温、能见度预测，满足以下技术指标：

– 精细尺度：1公里；

– 更新频率：5-10分钟；

– 分钟级预报时长：120分钟；

– 小时级预报时长：360小时；

– 监测要素：天气现象、气温、气压、风速风向、降水量、降水位置及到达时间、能见度、路温、是否有雾及发生位置；

– 预测要素：天气现象、气温、气压、风速风向、能见度、降水量、降水位置及到达时间、路温；

– 预测准确率：90%以上；

2）高精度监测预测雨、风位置和发生时间：

结合雷达、地面气象站以及多元气象数据，精准交通气象模型能提供灾害天气的发生时间，消失时间，发生的时长，满足以下技术指标：

– 更新频率：5 分钟；

– 观测半径：30km；

– 观测要素：大风、降雨（降雨位置、降雨强度、降雨量）、冰雹；

– 预测：雨云轨迹预测，风场演变预测；

3）统计分析以及辅助决策功能：

– 灾害天气发生数量分布；

– 各路段灾害分布；

– 天气原因事故分析；

– 天气原因各路段事故分析；

– 天气原因管制分析；

– 交通气象灾害趋势预测；

– 灾害天气下的交通流量模拟预测。

（2） 养护施工天气预警

可通过解析视频图像，结合天气模型，识别路面干燥潮湿情况和分钟级降水预测，包括降水时间和降水距离，降水减弱时间预测。

对施工和养护部门提供精准天气指标。这个功能有点突兀，作为预测预警核心功能，各个业务系统都会用到，而不只是养护施工。

AI 视频道路灾害分析服务安装在后端服务器内，通过AI 解析视频，结合路侧传感器，可实时监控海雾的发生时间和能见度，并结合气象模型预测未来海雾或团雾的发生时间和路段。

有效利用道路沿线摄像头，通过深度学习，整合气象、道路环境、雷达、卫星云图等多源数据建模，实现视频图像能见度解析，对高速沿线能见度进行高密度监控，同时能够以图形化的界面在 GIS 地图或各类用户终端进行直观呈现，通过计算机图形识别与 AI 机器学习技术，真正做到对雾（海雾）的可视与可测。

非人力的 24 小时不间断自动监控，把能见度低下对高速造成的影响降到最低。

技术指标：

– 检测精细度：10 米；

– 准确率：95%以上；

– 检测距离：1~5000 米；

– 响应时间：10 秒~5 分钟可调；

– 环境适应性：白天/夜间自适应；

– 视频分辨率要求：≥648ⅹ480；

– 支持视频格式：H.264/H.265；

– 处理能力：可同时分析 50 路摄像机，可扩展到200 路；

– 输入：流媒体服务器输入；

– 输出：提供标准的对外输出接口，可与第三方系统无缝集成。

从气象站获取周边气象原始数据，接入精准气象服务软件及模型，实现交通气象分析与预警。

获取的数据包括但不限于以下内容：

(1) 周边气象站点数据（实时）

覆盖项目所在地及周边区域(外延150km范围)的气象站点实况监测数据（气温、降水量／降水强度、湿度、气压、风向、风速、天气现象、能见度、蒸发量、辐射），时间分辨率为 1min。

(2) 格点预报数据（分钟级、小时级、日级）

覆盖项目所在地及周边区域(外延 150km 范围)1 公里网格分辨率的格点气象预报数据（气温、降水量／降水强度、湿度、气压、风向、辐射、风速、雷电、雾等高影响天气要素、天气类型）。未来 2 小时预报结果为逐10min 更新未来 2 小时的逐分钟分辨率，未来 24 小时和未来10 天的预报结果为逐小时更新，数据分别为未来逐 1 小时和未来逐日的预报结果。

(3) 预警信息（实时）

覆盖项目所在地的台风、暴雨、暴雪、寒潮、大风、沙尘暴、高温、干旱、雷电、冰雹、霜冻、大雾、霾、道路结冰预警信息，时间分辨率为实时更新。

(4) 卫星资料

覆盖项目所在地的气象卫星数据产品，时间分辨率为1小时。

气象雷达数据处理服务安装在后端服务器内，主要负责双偏振气象雷达数据的接收、处理、显示和存储，以及对雷达设备的控制及参数设置、扫描控制和数据的模拟显示。接收的雷达数据能接入精准气象服务软件及模型。

(1) 扫描方式：支持“PPI 扫描”、“RHI 扫描”、“扇扫描”和“体积扫描”四种常用雷达扫描方式。

(2) 伺服控制：支持给定方位和仰角对天线位置进行定位操作。

(3) 支持历史数据的选择、加载和回放。

公路沿线气象条件变化多样，预测预报困难，公路交通气象监测需求大。

基本有个共识，在高速公路沿线恶劣天气频发路段开展有针对性的交通气象站布局，是实现精准化公路管理与出行服务的前提，是打造高质量交通气象服务的重要基础。

另外，道路的精准感知是实现智慧公路的前提和基础，用先进的无线通信和新一代互联网技术实现实时无盲区的实时监控，针对路面的温度、湿度、降水以及大雾、道路积冰、积雪、积水、雷暴、大风等高影响天气进行严密的数据采集，完成信息交互，并在此基础上开展道路数字化转型，以保证交通安全。

气象数据跟收费数据一样，在一般路段公司应用还是不够深入，还需不断加强应用。

本文部分内容摘自互联网。