CN106918849A - 一种道路灾害性天气监测及车辆预警方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种道路灾害性天气监测方法，基于现有交通气象站设计，引入多普勒气象雷达观测资料，结合多普勒气象雷达观测资料具有范围大、时间分辨率高等特点，解决了现有道路气象监测中的不足，对无交通气象站的无监测区域实现了覆盖监测，有效提高了道路气象监测的覆盖率与准确率；本发明还涉及基于道路灾害性天气监测的车辆预警方法，进一步将道路受灾范围传递给路上驾车人员，能够在短时间内提前预警，并将个性化车况信息与灾害性天气风险相结合，更加准确的服务于车辆用户群体，能够高效、及时、准确的将道路突发灾害性天气信息传递给车辆驾驶员，保障了道路行车安全。
Description
技术领域
本发明涉及一种道路灾害性天气监测及车辆预警方法，属于气象监测技术领域。
背景技术
对于道路灾害性天气的监测，目前主要采用在道路上布设交通气象站来收集降水量、能见度、路面温度、路面状况、风速等灾害性天气信息。但由于交通气象站布设数量有限，提供是主要是高速公路线上的区域，无法做到面区域的观测。同时现有的道路限速标准对于车辆限速是无差别对待，使得车辆无法根据其自身的特殊性进行合理规避风险。另外交通道路天气具有突发性的特点，传统道路电子牌显示需要等待道路管理人员根据目测再进行发布，存在反应速度慢的劣势。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于现有交通气象站设计，引入多普勒气象雷达观测资料，能够有效提高道路气象监测的覆盖率与准确率的道路灾害性天气监测方法。
本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种道路灾害性天气监测方法，基于道路上间隔距离所设置的各个交通气象站，针对全道路实现灾害性天气路段区域的监测，灾害性天气路段区域包括降雨灾害路段区域，实时执行如下系列步骤，针对全道路实现降雨灾害路段区域的实时监测更新；
步骤A. 分别获得各个交通气象站所监测道路区域的降雨量，然后进入步骤B；
步骤B. 判断是否存在所获降雨量大于预设雨量灾害阈值的交通气象站，是则将该各个交通气象站定义为雨量灾害区交通气象站，并将各个雨量灾害区交通气象站分别所监测道路区域定义为降雨灾害路段区域，然后进入步骤C；否则判断全道路上不存在降雨灾害路段区域，针对全道路实现降雨灾害路段区域的监测结束；
步骤C. 分别针对各个雨量灾害区交通气象站，将以雨量灾害区交通气象站位置为圆心、预设距离为半径范围，非交通气象站所监测覆盖的道路区域定义为该雨量灾害区交通气象站所对应的非监测道路区域，然后由气象雷达数据库中调取该雨量灾害区交通气象站所监测道路区域的多普勒天气雷达反射率因子，并结合该雨量灾害区交通气象站所获监测道路区域的降雨量，采用雷达定量测量降水方法，获得该雨量灾害区交通气象站所对应非监测道路区域的降雨量，进而获得各个雨量灾害区交通气象站分别所对应非监测道路区域的降雨量，并进入步骤D；
步骤D. 分别针对各个雨量灾害区交通气象站，判断雨量灾害区交通气象站所对应非监测道路区域的降雨量是否大于预设雨量灾害阈值，是则该雨量灾害区交通气象站所对应非监测道路区域为降雨灾害路段区域，否则该雨量灾害区交通气象站所对应非监测道路区域为非降雨灾害路段区域。
作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤C中，由气象雷达数据库中调取雨量灾害区交通气象站所监测道路区域的多普勒天气雷达反射率因子，并结合该雨量灾害区交通气象站所获监测道路区域的降雨量，采用雷达定量测量降水方法，通过构建Z-I关系，获得该雨量灾害区交通气象站所对应非监测道路区域的降雨量。
作为本发明的一种优选技术方案：所述灾害性天气路段区域还包括指定道路气象因素灾害路段区域，所述针对全道路实现降雨灾害路段区域实时监测更新的同时，还包括实时执行如下系列步骤，针对全道路实现除降雨道路气象因素以外，指定道路气象因素灾害路段区域的实时监测更新；
步骤Ⅰ. 首先分别获得各个交通气象站所监测道路区域的指定道路气象因素数据；然后进入步骤Ⅱ；
步骤Ⅱ. 判断是否存在所获指定道路气象因素数据大于预设指定道路气象因素灾害阈值的交通气象站，是则将该各个交通气象站定义为指定道路气象因素灾害区交通气象站，由此获得各个指定道路气象因素灾害区交通气象站，并进入步骤Ⅲ；否则判断全道路上不存在指定道路气象因素灾害路段区域，针对全道路实现指定道路气象因素灾害路段区域的监测结束；
步骤Ⅲ. 将全道路上相邻指定道路气象因素灾害区交通气象站之间的道路区域定义为指定道路气象因素灾害路段区域。
作为本发明的一种优选技术方案：所述指定道路气象因素包括道路区域风速、道路区域能见度、道路区域温度、道路路面温度、道路区域降雪冰冻。
本发明所述一种道路灾害性天气监测方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
（1）本发明设计的道路灾害性天气监测方法，基于现有交通气象站设计，引入多普勒气象雷达观测资料，基于多普勒气象雷达观测资料具有范围大、时间分辨率高等特点，解决了现有道路气象监测中的不足，对无交通气象站的无监测区域实现了覆盖监测，有效提高了道路气象监测的覆盖率与准确率；
（2）本发明设计的道路灾害性天气监测方法中，在实现降雨量全覆盖监测的同时，还引入设计多种道路气象因素，针对道路实现全覆盖，多数据全方位监测，最大限度保证了针对全道路的气象监测效率。
与上述设计方案相对应，本发明所要解决的技术问题是还提供了一种基于道路灾害性天气监测的车辆预警方法。
本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种基于道路灾害性天气监测的车辆预警方法，所述针对全道路实现灾害性天气路段区域监测之后，分别针对各个车辆，实时执行如下步骤，针对车辆实现实时预警；
步骤1. 获取车辆的定位信息和指定各个车辆状况信息，并进入步骤2；
步骤2. 根据车辆的定位信息，判断车辆是否位于灾害性天气路段区域，是则进入步骤6；否则进入步骤3；
步骤3. 根据车辆的定位信息，判断车辆是否位于灾害性天气路段区域的必经道路上，是则进入步骤4；否则针对该车辆不做任何进一步操作，并返回步骤1；
步骤4. 根据车辆定位信息的变化，获得车辆的行驶方向，并判断车辆是否去向灾害性天气路段区域，是则进入步骤5；否则针对该车辆不做任何进一步操作，并返回步骤1；
步骤5. 根据车辆的定位信息，判断车辆与灾害性天气路段区域之间的路程是否小于预警路程阈值，是则进入步骤6；否则针对该车辆不做任何进一步操作，并返回步骤1；
步骤6. 根据所获车辆的指定各个车辆状况信息，结合车辆所在灾害性天气路段区域对应的道路气象因素数据，或者即将所进入灾害性天气路段区域对应的道路气象因素数据，按预设道路气象因素对车辆行驶影响，针对车辆行驶进行预警，并进入步骤7；
步骤7. 获取车辆的定位信息和车速信息，根据车辆所在灾害性天气路段区域的范围，计算获得车辆驶离该灾害性天气路段区域的时长，并将该驶离灾害性天气路段区域时长发送给车辆，然后返回步骤1。
作为本发明的一种优选技术方案：所述车辆状况信息包括车速信息、车胎胎压信息、车辆车龄、车辆尺寸、车重。
本发明所述一种基于道路灾害性天气监测的车辆预警方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明所设计基于道路灾害性天气监测的车辆预警方法，基于针对全道路实现灾害性天气路段区域监测的结果，进一步将道路受灾范围传递给路上驾车人员，能够在短时间内提前预警，并将个性化车况信息与灾害性天气风险相结合，更加准确的服务于车辆用户群体，而且实际应用中，设计方案能够无缝对接导航系统，能够从语音、图像上提示驾车人员，缩减了道路预警发布流程，大大缩短了道路天气预警时间，在第一时间将信息传达给驾车人员，如此，通过实际后台分析处理系统与移动客户端相结合，能够高效、及时、准确的将道路突发灾害性天气信息传递给车辆驾驶员，保障了道路行车安全。
附图说明
图1是本发明所设计道路灾害性天气监测方法中降雨灾害路段区域监测的流程示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明设计了一种道路灾害性天气监测方法，基于道路上间隔距离所设置的各个交通气象站，针对全道路实现灾害性天气路段区域的监测，其中，灾害性天气路段区域包括降雨灾害路段区域，实际应用中，具体实时执行如下系列步骤，针对全道路实现降雨灾害路段区域的实时监测更新；
步骤A. 分别获得各个交通气象站所监测道路区域的降雨量，然后进入步骤B。
步骤B. 判断是否存在所获降雨量大于预设雨量灾害阈值的交通气象站，是则将该各个交通气象站定义为雨量灾害区交通气象站，并将各个雨量灾害区交通气象站分别所监测道路区域定义为降雨灾害路段区域，然后进入步骤C；否则判断全道路上不存在降雨灾害路段区域，针对全道路实现降雨灾害路段区域的监测结束，这里预设雨量灾害阈值在实际应用中，定义为0.8mm，并将大于0.8mm的降雨量，视为大雨灾害，并且在此基础之上，进一步将大于1.2mm的降雨量视为暴雨灾害。
步骤C. 分别针对各个雨量灾害区交通气象站，将以雨量灾害区交通气象站位置为圆心、预设距离为半径范围，非交通气象站所监测覆盖的道路区域定义为该雨量灾害区交通气象站所对应的非监测道路区域，然后由气象雷达数据库中调取雨量灾害区交通气象站所监测道路区域的多普勒天气雷达反射率因子，并结合该雨量灾害区交通气象站所获监测道路区域的降雨量，采用雷达定量测量降水方法，通过构建Z-I关系，获得该雨量灾害区交通气象站所对应非监测道路区域的降雨量，进而获得各个雨量灾害区交通气象站分别所对应非监测道路区域的降雨量，并进入步骤D。
步骤D. 分别针对各个雨量灾害区交通气象站，判断雨量灾害区交通气象站所对应非监测道路区域的降雨量是否大于预设雨量灾害阈值，是则该雨量灾害区交通气象站所对应非监测道路区域为降雨灾害路段区域，否则该雨量灾害区交通气象站所对应非监测道路区域为非降雨灾害路段区域。
基于上述实现全道路降雨量监测的同时，所述灾害性天气路段区域还包括指定道路气象因素灾害路段区域，实际应用中，指定道路气象因素具体包括道路区域风速、道路区域能见度、道路区域温度、道路路面温度、道路区域降雪冰冻；所述针对全道路实现降雨灾害路段区域实时监测更新的同时，实际应用中，还包括实时执行如下系列步骤，针对全道路实现除降雨道路气象因素以外，指定道路气象因素灾害路段区域的实时监测更新；
步骤Ⅰ. 首先分别获得各个交通气象站所监测道路区域的指定道路气象因素数据；然后进入步骤Ⅱ。
步骤Ⅱ. 判断是否存在所获指定道路气象因素数据大于预设指定道路气象因素灾害阈值的交通气象站，是则将该各个交通气象站定义为指定道路气象因素灾害区交通气象站，由此获得各个指定道路气象因素灾害区交通气象站，并进入步骤Ⅲ；否则判断全道路上不存在指定道路气象因素灾害路段区域，针对全道路实现指定道路气象因素灾害路段区域的监测结束。
这里对于预设指定道路气象因素灾害阈值来说，实际应用中，对于道路区域能见度而言，道路区域能见度灾害阈值可以定义为500米，定义低于500米的能见度视为浓雾灾害，并且进一步，定义低于200米的视为强浓雾灾害，以及定义低于50米的视为超强浓雾灾害；对于道路区域风速来说，定义出现连续大于15m/s风速时，视为大风灾害；对于道路区域温度而言，定义连续一定时间内温度高于55℃的，视为高温灾害，对于连续一定时间内温度62℃的，视为强高温灾害。
步骤Ⅲ. 将全道路上相邻指定道路气象因素灾害区交通气象站之间的道路区域定义为指定道路气象因素灾害路段区域。
上述技术方案所设计的道路灾害性天气监测方法，基于现有交通气象站设计，引入多普勒气象雷达观测资料，基于多普勒气象雷达观测资料具有范围大、时间分辨率高等特点，解决了现有道路气象监测中的不足，对无交通气象站的无监测区域实现了覆盖监测，有效提高了道路气象监测的覆盖率与准确率；不仅如此，在实现降雨量全覆盖监测的同时，还引入设计多种道路气象因素，针对道路实现全覆盖，多数据全方位监测，最大限度保证了针对全道路的气象监测效率。
基于上述所设计道路灾害性天气监测方法，本发明还进一步设计了基于道路灾害性天气监测的车辆预警方法，所述针对全道路实现灾害性天气路段区域监测之后，基于上述实际应用中服务器所实现灾害性天气路段区域监测，以及分别设置于各个车辆上的车载终端，分别针对各个车辆，实时执行如下步骤，针对车辆实现实时预警；
步骤1. 获取车辆的定位信息和指定各个车辆状况信息，并进入步骤2，这里指定各个车辆状况信息包括车速信息、车胎胎压信息、车辆车龄、车辆尺寸、车重，实际应用中，各个车辆状况可以通过车辆上的ODBⅡ接口进行获取，或是通过设置于车辆对应位置的传感器进行数据采集获取。
步骤2. 根据车辆的定位信息，判断车辆是否位于灾害性天气路段区域，是则进入步骤6；否则进入步骤3。
步骤3. 根据车辆的定位信息，判断车辆是否位于灾害性天气路段区域的必经道路上，是则进入步骤4；否则针对该车辆不做任何进一步操作，并返回步骤1。这里对于判断车辆是否位于灾害性天气路段区域的必经道路上，可以通过车辆的车载导航进行判断，或者根据车辆所在道路是否唯一去向灾害性天气路段区域的依据进行判断。
步骤4. 根据车辆定位信息的变化，获得车辆的行驶方向，并判断车辆是否去向灾害性天气路段区域，是则进入步骤5；否则针对该车辆不做任何进一步操作，并返回步骤1。
步骤5. 根据车辆的定位信息，判断车辆与灾害性天气路段区域之间的路程是否小于预警路程阈值，是则进入步骤6；否则针对该车辆不做任何进一步操作，并返回步骤1。
步骤6. 根据所获车辆的指定各个车辆状况信息，结合车辆所在灾害性天气路段区域对应的道路气象因素数据，或者即将所进入灾害性天气路段区域对应的道路气象因素数据，按预设道路气象因素对车辆行驶影响，针对车辆行驶进行预警，并进入步骤7。
步骤7. 获取车辆的定位信息和车速信息，根据车辆所在灾害性天气路段区域的范围，计算获得车辆驶离该灾害性天气路段区域的时长，并将该驶离灾害性天气路段区域时长发送给车辆，然后返回步骤1。
对于上述步骤6中针对车辆行驶进行预警的操作，即通过不同车辆的车况受灾害性天气影响的抗风险能力来进行评估，并进行预警。其中，例如利用车辆轮胎的老化程度与车轮胎压做对比，评估在高温天气，多少时速下连续运行多久会产生爆胎风险；又比如有大风天气时，将风速风向与车辆的体积、高度、时速做比较，统计对哪些车辆会产生影响。还有发生道路结冰时，不同车辆重量产生的刹车距离不同，当车速过快时，需提醒车辆减速慢行。同时系统还会参照现有的灾害性天气下路段限速要求进行判断，当车辆超过限速值时会向移动客户端发出报警提示。如此，获得不同灾害性天气路段区域对车辆影响的评价，当评价低于安全标准则时，向危险车辆发出预警；当评价高于安全标准则，把安全车辆设为待观察对象，暂不做处理；当灾情加重或车况变差时，则重新评价待观察车辆安全，低于安全标准，则向危险车辆发送预警。
上述所设计基于道路灾害性天气监测的车辆预警方法，基于针对全道路实现灾害性天气路段区域监测的结果，进一步将道路受灾范围传递给路上驾车人员，能够在短时间内提前预警，并将个性化车况信息与灾害性天气风险相结合，更加准确的服务于车辆用户群体，并且在实际应用中，设计方案能够无缝对接导航系统，能够从语音、图像上提示驾车人员，缩减了道路预警发布流程，大大缩短了道路天气预警时间，在第一时间将信息传达给驾车人员，如此，通过实际后台分析处理系统与移动客户端相结合，能够高效、及时、准确的将道路突发灾害性天气信息传递给车辆驾驶员，保障了道路行车安全。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (6)
1.一种道路灾害性天气监测方法，基于道路上间隔距离所设置的各个交通气象站，针对全道路实现灾害性天气路段区域的监测，其特征在于，灾害性天气路段区域包括降雨灾害路段区域，实时执行如下系列步骤，针对全道路实现降雨灾害路段区域的实时监测更新；
步骤A. 分别获得各个交通气象站所监测道路区域的降雨量，然后进入步骤B；
步骤B. 判断是否存在所获降雨量大于预设雨量灾害阈值的交通气象站，是则将该各个交通气象站定义为雨量灾害区交通气象站，并将各个雨量灾害区交通气象站分别所监测道路区域定义为降雨灾害路段区域，然后进入步骤C；否则判断全道路上不存在降雨灾害路段区域，针对全道路实现降雨灾害路段区域的监测结束；
步骤C. 分别针对各个雨量灾害区交通气象站，将以雨量灾害区交通气象站位置为圆心、预设距离为半径范围，非交通气象站所监测覆盖的道路区域定义为该雨量灾害区交通气象站所对应的非监测道路区域，然后由气象雷达数据库中调取该雨量灾害区交通气象站所监测道路区域的多普勒天气雷达反射率因子，并结合该雨量灾害区交通气象站所获监测道路区域的降雨量，采用雷达定量测量降水方法，获得该雨量灾害区交通气象站所对应非监测道路区域的降雨量，进而获得各个雨量灾害区交通气象站分别所对应非监测道路区域的降雨量，并进入步骤D；
步骤D. 分别针对各个雨量灾害区交通气象站，判断雨量灾害区交通气象站所对应非监测道路区域的降雨量是否大于预设雨量灾害阈值，是则该雨量灾害区交通气象站所对应非监测道路区域为降雨灾害路段区域，否则该雨量灾害区交通气象站所对应非监测道路区域为非降雨灾害路段区域。
2.根据权利要求1所述一种道路灾害性天气监测方法，其特征在于：所述步骤C中，由气象雷达数据库中调取雨量灾害区交通气象站所监测道路区域的多普勒天气雷达反射率因子，并结合该雨量灾害区交通气象站所获监测道路区域的降雨量，采用雷达定量测量降水方法，通过构建Z-I关系，获得该雨量灾害区交通气象站所对应非监测道路区域的降雨量。
3.根据权利要求1所述一种道路灾害性天气监测方法，其特征在于：所述灾害性天气路段区域还包括指定道路气象因素灾害路段区域，所述针对全道路实现降雨灾害路段区域实时监测更新的同时，还包括实时执行如下系列步骤，针对全道路实现除降雨道路气象因素以外，指定道路气象因素灾害路段区域的实时监测更新；
步骤Ⅰ. 首先分别获得各个交通气象站所监测道路区域的指定道路气象因素数据；然后进入步骤Ⅱ；
步骤Ⅱ. 判断是否存在所获指定道路气象因素数据大于预设指定道路气象因素灾害阈值的交通气象站，是则将该各个交通气象站定义为指定道路气象因素灾害区交通气象站，由此获得各个指定道路气象因素灾害区交通气象站，并进入步骤Ⅲ；否则判断全道路上不存在指定道路气象因素灾害路段区域，针对全道路实现指定道路气象因素灾害路段区域的监测结束；
步骤Ⅲ. 将全道路上相邻指定道路气象因素灾害区交通气象站之间的道路区域定义为指定道路气象因素灾害路段区域。
4.根据权利要求3所述一种道路灾害性天气监测方法，其特征在于：所述指定道路气象因素包括道路区域风速、道路区域能见度、道路区域温度、道路路面温度、道路区域降雪冰冻。
5.一种基于权利要求1至4中任意一项所述道路灾害性天气监测的车辆预警方法，其特征在于：所述针对全道路实现灾害性天气路段区域监测之后，分别针对各个车辆，实时执行如下步骤，针对车辆实现实时预警；
步骤1. 获取车辆的定位信息和指定各个车辆状况信息，并进入步骤2；
步骤2. 根据车辆的定位信息，判断车辆是否位于灾害性天气路段区域，是则进入步骤6；否则进入步骤3；
步骤3. 根据车辆的定位信息，判断车辆是否位于灾害性天气路段区域的必经道路上，是则进入步骤4；否则针对该车辆不做任何进一步操作，并返回步骤1；
步骤4. 根据车辆定位信息的变化，获得车辆的行驶方向，并判断车辆是否去向灾害性天气路段区域，是则进入步骤5；否则针对该车辆不做任何进一步操作，并返回步骤1；
步骤5. 根据车辆的定位信息，判断车辆与灾害性天气路段区域之间的路程是否小于预警路程阈值，是则进入步骤6；否则针对该车辆不做任何进一步操作，并返回步骤1；
步骤6. 根据所获车辆的指定各个车辆状况信息，结合车辆所在灾害性天气路段区域对应的道路气象因素数据，或者即将所进入灾害性天气路段区域对应的道路气象因素数据，按预设道路气象因素对车辆行驶影响，针对车辆行驶进行预警，并进入步骤7；
步骤7. 获取车辆的定位信息和车速信息，根据车辆所在灾害性天气路段区域的范围，计算获得车辆驶离该灾害性天气路段区域的时长，并将该驶离灾害性天气路段区域时长发送给车辆，然后返回步骤1。
6.根据权利要求5所述一种基于道路灾害性天气监测的车辆预警方法，其特征在于：所述车辆状况信息包括车速信息、车胎胎压信息、车辆车龄、车辆尺寸、车重。
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