CN107506858A - 基于中小尺度气象预报数据、路网数据及路网气象传感数据的交通气象预报预警方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于中小尺度气象预报数据、路网数据及路网气象传感器数据的交通气象预报预警系统，包括数据采集层、平台服务层、应用服务层、终端表现层；本系统数据采集全面，不仅包含气象信息，还包含路网系统中的各种路况信息；本系统通过对中小尺度气象预报数据、路网数据及路网气象传感数据的三种数据综合算法的匹配计算，用户可查询到路网系统中每一条具体道路的情况，预报准确；选用先进的平台服务层进行数据处理与管理，选用先进的应用服务层提供对外服务；提供预报预警服务，路网管理部门可根据预警情况对道路做出各种同行预案，普通用户可依据预报情况合理规划自己的出行；配合路网自动化处置系统实现安全联动，提高道路通行的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及交通气象综合预报技术领域，具体涉及一种基于中小尺度气象数据、路网数据及路网气象传感器数据的交通气象预报预警系统。
背景技术
社会经济的迅速发展导致交通需求的不断增加，交通安全问题不容小觑。天气因素作为影响交通安全的重要因素之一，我们必须对此引起重视。截止2016年底，我国高速公路的总里程已达13.1万公里，居世界第一，高速铁路超过2.2万公里，但是我国在路网天气预报的覆盖率以及精准度方面的发展都较为缓慢。据国家统计局统计，2014年交通事故总数为196812起，事故死亡人数58523人，其中在雨、雪、雾三类不利天气条件下发生的交通事故总数为19963起，事故死亡人数达到6308人。2015年交通事故总数为187781起，事故死亡人数58022人，财产损失103692万元，其中雨、雪、雾三类不利天气条件下发生的交通事故总数为21215起，事故死亡人数达到7159人。据公安部交通安全研究中心统计，超过22％的事故是由恶劣天气引起的。天气因素作为影响交通安全的重要因素之一，必须引起重视。
目前现有的专业交通气象预报系统仅仅是以预报为主，不能提供路网系统中精准的气象情况，同时路网气象数据的匮乏也是导致交通气象服务发展缓慢的原因。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明设计了一种精确的专业化路网气象预报预警系统，本系统区别于过去未细分服务对象、服务范围等非精确化的服务方式，将路网信息与气象大数据融合，通过优化算法对路网信息、气象信息进行精确匹配、综合分析，更加精准、直观、专业的展现路网天气状况。
本发明设计的一种基于中小尺度气象预报数据、路网数据及路网气象传感数据的交通气象预报预警系统，包括数据采集层、平台服务层、应用服务层、终端表现层；所述数据采集层包括中小尺度气象预报数据采集模块、路网气象传感器数据采集模块、路网基础数据采集模块；所述平台服务层包括源数据预处理模块、大数据计算框架模块、数据存储管理模块，所述源数据预处理模块对所述数据采集层采集来的路网源数据、气象源数据进行清洗、筛选、整理，所述大数据计算框架模块对所述源数据预处理模块整理后的路网和气象数据选用综合算法进行匹配计算，计算后的数据进入所述数据存储管理模块；所述应用服务层为本预报系统的服务形式，提取所述平台服务层计算完成的数据信息并提供各种通用数据接口，用户登录系统后，按自己需要查看不同的数据信息；所述终端表现层为本预报系统在用户处的载体设备，提供查询、显示所述应用服务层所提供的数据信息。本系统采集的气象、路况数据都是精确到路网系统中每一条具体道路的信息，所采集的分散数据进入平台服务层后清洗、整理，按需进行标准化，选用交通与气象相匹配的综合算法进行计算，并对计算后的数据进行管理存储，通过应用服务层作为本系统的对外服务形式，用户通过终端设备进入系统平台查询或显示所需的路网气象信息，本系统亦可针对特殊路网气象情况向用户发出预警。
进一步的，所述中小尺度气象预报数据采集模块采集通过国家认证的相关部门发布的中小尺度天气系统的短临预报数据；所述路网气象传感器数据采集模块采集路网附近安装的气象物联网传感器所上传的数据；所述路网基础数据采集模块采集路网管理部门、对地理信息进行相关认证的政府部门或企业提供的数据。本系统所采集的数据都是获取自具备相关资质的专业部门，数据精准、可靠。
进一步的，所述应用服务层提供的信息服务包括地面气象站气象实况监测数据以散点数值形式在地图中进行显示，并可选择具体道路；显示短临强对流及恶劣天气的天气预报信息，可选择具体道路，并显示预警信息；路况信息对团雾多发区域点位数据、危险路段点位数据、公路收费口关闭/开启数据、路网基础数据进行地图显示；道路实况视频显示接口；商业智能显示接口；根据不同信息进行统计分析，统计结果可分别显示，并且各种预报预警信息，都可及时提供给用户。应用服务层所提供的数据覆盖了路网系统中所有的相关路况、气象信息，预警信息包括气象预警、地质灾害预警(如持续降雨导致泥石流或山体滑坡等地质灾害)等。
进一步的，所述终端表现层包括基于有/无线网络获取信息的移动终端设备、固定网络终端设备、物联网关联设备、路网自动化处置系统。应用服务层是一个开放式的信息平台，同时提供接口服务，用户可通过各种设备进入该系统进行信息查询。可以配合自动化处置系统，实现安全联动，包括：LED交通动态诱导屏、LED交通诱导灯、道路凝冰自动化处置、团雾预警与诱导等。
进一步的，所述路网气象综合预报系统服务对象包括个人用户、公路执法部门、公路相关主管部门、物流业用户、公路客运业用户、铁路业用户。无论是个人还是企事业单位都可通过本系统对所需的路网、气象信息进行查询。
相对于现有技术，本发明设计的交通气象预报预警系统其进步在于：1.本系统数据采集精细，数据处理通过对中小尺度气象预报数据、路网数据及路网气象传感数据的三种数据综合算法的匹配计算，用户可查询到路网系统中每一条具体道路的情况，预报准确；2.选用先进的平台服务层进行数据处理与管理，选用先进的应用服务层提供对外服务；3.本系统数据全面，不仅包含气象信息，还包含路网系统中的各种路况信息；4.提供预报预警服务，路网管理部门可根据预警情况对道路做出各种同行预案，普通用户可依据预报情况合理规划自己的出行；5.配合路网自动化处置系统实现安全联动，提高道路同行的安全性。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为本发明的系统架构图。
图中，1：数据采集层、2：平台服务层、3：应用服务层、4：终端表现层。
具体实施方式
下面结合附图和具体事实例对本发明进行具体说明。
如图1所示，本发明设计一种基于中小尺度气象预报数据、路网数据及路网气象传感数据的交通气象预报预警系统，本系统包括数据采集层1、平台服务层2、应用服务层3、终端表现层4四个子系统。其中数据采集层1包括中小尺度气象预报数据采集模块、路网气象传感器数据采集模块、路网基础数据采集模块。中小尺度气象预报数据采集模块采集通过国家认证的相关部门发布的中小尺度天气系统的短临预报数据；路网气象传感器数据采集模块采集路网附近安装的气象物联网传感器所上传的数据；路网基础数据采集模块采集路网管理部门、对地理信息进行相关认证的政府部门或企业提供的数据。
平台服务层2包括源数据预处理模块、大数据计算框架模块、数据存储管理模块，大数据计算框架模块可选用Storm、Spark、Samza三种框架，源数据预处理模块对所述数据采集层1采集来的路网源数据、气象源数据进行清洗、筛选、整理，所述大数据计算框架模块选用对源数据预处理模块整理后的路网和气象数据选用综合算法进行匹配计算，计算后的数据进入数据存储管理模块。
应用服务层3为本预报系统的服务形式，构成交通气象预报预警服务平台，提取所述平台服务层计算完成的数据信息并提供各种通用数据接口，用户登录系统后，按自己需要查看不同的数据信息。应用服务层3提供的信息服务包括地面气象站气象实况监测数据以散点数值形式在地图中进行显示，并可选择具体道路；显示短临强对流及恶劣天气的天气预报信息，可选择具体道路，并显示预警信息；路况信息对团雾多发区域点位数据、危险路段点位数据、公路收费口关闭/开启数据、路网基础数据进行地图显示；道路实况视频显示接口；商业智能显示接口；根据不同信息进行统计分析，统计结果可分别显示，并且各种预报预警信息，都可及时提供给用户。本系统提供的短临预报指12小时以内的短时天气预报，以及2小时以内的临近天气预报，主要预判小范围，甚至是几公里范围内的天气情况，尤其是强对流天气造成的暴雨等极端天气。用户可针对预报的路网气象信息、路况信息合理规划自己的出行；相关部门可以根据系统提供的精准数据，对道路提出交通管制预案，合理诱导车辆安全通行，第一时间安排养护部门处理隐患，减少交通事故的发生；另外通过对空间范围内路网气象数据的监测，可作为地质灾害的判断因素，若某区域频繁持续降雨，则会向相关部门提供气象预警信息，警示该区域可能出现山体滑坡等地质灾害，提前做好应急准备。
终端表现层4包括基于有/无线网络获取信息的移动终端设备、固定网络终端设备、物联网关联设备、路网自动化处置系统。该预报预警系统可配合路网自动化处置系统，实现路网通行安全联动，包括：LED交通动态诱导屏、LED交通诱导灯、道路凝冰自动化处置、团雾预警与诱导等。
本交通气象综合预报预警系统可为个人用户、公路执法部门、公路相关主管部门、物流业用户、公路客运业用户、铁路业用户等提供服务。
如图2为本发明的系统架构图。
基础层：支撑系统的基础服务，包括：网络链路、气象物联网传感器、云计算能力、大数据计算能力基础等。
数据源：该发明的数据源获取，包括：中小尺度预报数据获取自国家认证的相关部门；路网气象传感器数据获取自路网附近安装的气象物联网传感器所上传的数据；路网基础数据获取自路网管理部门及地理信息相关认证的部门或企业。
平台服务层：该层为该发明系统的核心层，包括：对数据源数据的预处理、清洗、整理等工作；整理后的数据进入大数据计算框架内进行路网与气象匹配的综合算法；计算后的数据进入数据库，并提供后台管理及通用数据接口服务。
应用服务层：该层为系统的服务形式，包括：用户登录系统后，按需查看不同的功能。地面气象站气象实况监测以散点数值形式在地图中进行显示，并可选择道路；显示短临强对流及恶劣天气的天气预报信息，可选择道路，并显示预警信息；路况信息显示对团雾多发区域点位数据、危险路段点位数据、公路收费口关闭/开启数据、路网基础数据进行地图显示；道路实况视频显示接口；商业智能显示接口；另外平台系统可以根据不同信息进行统计分析，统计结果可分别显示，并且各种预报预警信息，都可及时提供给用户。
表现层：该层为系统的表现形式，可通过APP、Web或根据预报及预警的数值结合物联网技术，实现与物联网的嵌入式设备相关联，结合路网自动化处置系统及路网可视标牌显示系统实现安全联动，并可将视屏与数据相结合，形成叠加视屏输出。
服务对象包括公路管理执法部门、铁路、水运、物流业、客运业及个人用户的地图导航功能。
该发明的交通气象预报预警系统以交通气象大数据为基础，主要实现以下功能：地面气象站气象实况监测及显示、短临强对流天气显示、路况信息显示、道路实况视频显示、示警气象要素的统计分析、商业智能分析、气象要素预警及报警等。针对不同客户提供不同的服务，并能将预报预警信息通过短信、语音、邮件等方式提供给用户。本发明的交通气象预报预警系统的具体操作措施：
用户登录预警平台，按需查看不同的功能。地面气象站气象实况监测以散点数值形式在地图中进行显示，并可选择道路；显示短临强对流及恶劣天气的天气预报信息，可选择道路，并显示预警信息；路况信息显示对团雾多发区域点位数据、危险路段点位数据、公路收费口关闭/开启数据、路网基础数据进行地图显示；道路实况视频显示接口；另外平台系统可以根据不同信息进行统计分析，统计结果可分别显示，并且各种预报预警信息，都可及时提供用户。
与国内现有技术方案相比，本发明技术方案具有下述明显优点：
1、数据可靠性:该发明所使用的数据来源广泛，将多方面、多维度的综合数据通过算法实现路网气象精细化预报。
2、预报预警:基于路网(公路、铁路)，可提供实时的天气预报，当某路段受到恶劣天气的影响时，相关部门可以根据平台所提供的精准数据，对道路提出交通管制预案，合理诱导车辆安全通行，第一时间安排养护部门处理隐患，减少交通事故的发生。另外该发明通过对路网天气的预报，可以规划出更为安全的通行方案，使出行者避开恶劣天气所影响的路段。
3、平台信息采集全面:该发明能够及时采集并传输路网实时情况，包括路网的危险路段、施工路段和团雾路段等，动态地反应和判别道路及天气实况，以便减少突发性恶劣天气对交通的影响。
4、处置系统:该系统可配合自动化处置系统，实现安全联动，包括：LED交通动态诱导屏、LED交通诱导灯、道路凝冰自动化处置、团雾预警与诱导等。
5、预防灾害：该发明可减少交通事故的发生，从而降低企业因物流风险导致的商业损失，同时也减少了因恶劣天气导致车毁人亡的事故发生，更大限度保障了人们的生产生活。该发明通过对空间范围内路网气象数据的监测，可作为地质灾害的预警因素，若某区域频繁持续降雨，则会向相关部门提供气象预警信息，警示该区域可能出现山体滑坡等地质灾害，提前做好应急准备。
6、预报方式：该发明可提供主动式的预报。对于用户关注路段，该发明可根据预报以短信、邮件、电话或语音等方式及时向用户反映路段信息，以便出行。
7、大数据整合：该发明将交通数据和气象数据汇聚在了一起，可提供大量的、实时变化的、具有精准性的有效信息，同时气象数据的融合可优化交通大数据的算法，做到及时向管理部门和出行者提供具有指向性的预报预警。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种基于中小尺度气象预报数据、路网数据及路网气象传感器数据的交通气象预报预警系统，其特征在于，所述交通气象预报预警系统包括数据采集层、平台服务层、应用服务层、终端表现层；所述数据采集层包括中小尺度气象预报数据采集模块、路网气象传感器数据采集模块、路网基础数据采集模块；所述平台服务层包括源数据预处理模块、大数据计算框架模块、数据存储管理模块，所述源数据预处理模块对所述数据采集层采集来的路网源数据、气象源数据进行清洗、筛选、整理，所述大数据计算框架模块对所述源数据预处理模块整理后的路网和气象数据选用综合算法进行匹配计算，计算后的数据进入所述数据存储管理模块；所述应用服务层为本预报系统的服务形式，提取所述平台服务层计算完成的数据信息并提供各种通用数据接口，用户登录系统后，按自己需要查看不同的数据信息；所述终端表现层为本预报系统在用户处的载体设备，提供查询、显示所述应用服务层所提供的数据信息。
2.根据权利要求1所述的交通气象预报预警系统，其特征在于，所述中小尺度气象预报数据采集模块采集通过国家认证的相关部门发布的中小尺度天气系统的短临预报数据；所述路网气象传感器数据采集模块采集路网附近安装的气象物联网传感器所上传的数据；所述路网基础数据采集模块采集路网管理部门、对地理信息进行相关认证的政府部门或企业提供的数据。
3.根据权利要求2所述的交通气象预报预警系统，其特征在于，所述应用服务层提供的信息服务包括：地面气象站气象实况监测数据以散点数值形式在地图中进行显示，并可选择具体道路；显示短临强对流及恶劣天气的天气预报信息，可选择具体道路，并显示预警信息；路况信息对团雾多发区域点位数据、危险路段点位数据、公路收费口关闭/开启数据、路网基础数据进行地图显示；道路实况视频显示接口；商业智能显示接口；根据不同信息进行统计分析，统计结果可分别显示，并且各种预报预警信息，都可及时提供给用户；用户临时改变路线时会及时预报该条路线的路况、气象信息。
4.根据权利要求3所述的交通气象预报预警系统，其特征在于，所述终端表现层包括基于有/无线网络获取信息的移动终端设备、固定网络终端设备、物联网关联设备、路网自动化处置系统。
5.根据权利要求4所述的交通气象预报预警系统，其特征在于，所述路网气象综合预报系统服务对象包括个人用户、公路执法部门、公路相关主管部门、物流业用户、公路客运业用户、铁路业用户、导航业客户以及水运业用户。
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