交通氣象站基于現(xiàn)代總線技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)技術(shù)構(gòu)建,采用了國際標(biāo)準(zhǔn)并遵循標(biāo)準(zhǔn)、開放的技術(shù)路線進(jìn)行設(shè)計(jì),它由硬件和軟件兩大部分組成。硬件包括采集器、外部總線、傳感器、外圍設(shè)備四部分;軟件包括嵌入式軟件、業(yè)務(wù)軟件二部分。其總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。
為了實(shí)現(xiàn)交通氣象站的最小配置,將基本氣象要素傳感器直接掛接在數(shù)據(jù)采集器上。可以對(duì)交通氣象站進(jìn)行不同的配置,以實(shí)現(xiàn)不同觀測任務(wù)或滿足不同類別氣象觀測站的需要,以限度地方便維護(hù)和降低維護(hù)成本。
高時(shí)空密度的氣象監(jiān)測資料對(duì)于高速高路局地大霧、低能見度、路面結(jié)冰等災(zāi)害性天氣預(yù)警預(yù)報(bào)非常重要,監(jiān)測站的布點(diǎn)選址原則是:1、能反映當(dāng)?shù)馗咚俟费鼐€的氣象狀況,并能代表周邊一定范圍內(nèi)的自然狀況;2、季節(jié)性濃霧多發(fā)地區(qū),監(jiān)測站的間距為10~15km,濃霧偶發(fā)地區(qū),監(jiān)測站的間距為20~50km,濃霧多發(fā)的山區(qū)和水網(wǎng)地區(qū),監(jiān)測站的間距為3~5km。在經(jīng)費(fèi)和條件有限的情況下,應(yīng)優(yōu)先布點(diǎn)于大霧等災(zāi)害性天氣高發(fā)路段。所有監(jiān)測站均應(yīng)包含能見度要素,能見度監(jiān)測范圍為10~5000m,監(jiān)測分辨率為1m,能見度監(jiān)測儀離地高度為3m,能見度監(jiān)測儀的采樣時(shí)間間隔不大于15s,能見度監(jiān)測的時(shí)間間隔為1min,部分站點(diǎn)應(yīng)包含路面溫度等路面狀況監(jiān)測。
能見度:能見度對(duì)交通運(yùn)輸質(zhì)量和安全的影響主要是指低能見度,由濃霧、沙塵暴、強(qiáng)降水而形成的低能見度對(duì)交通的影響是顯而易見的。低能見度的分級(jí)和取值范圍也是因服務(wù)對(duì)象和具體的要求不同而不同。例如,我國大多數(shù)高速公路將能見度低于50m作為采取“封路”的條件之一。
路面狀況傳感器:設(shè)計(jì)交通道路路面上的綜合狀況所需要描述的參數(shù)較多,如關(guān)于路面上的干、潮、濕、雪、霜、冰、冰水混合物等表面狀態(tài),關(guān)于路面上水層厚度、冰層厚度、積雪厚度等,還有關(guān)于路面的摩擦情況(摩擦系數(shù))等,這些路面狀態(tài)參數(shù)都是門非常關(guān)注的,其中多數(shù)參數(shù)也是氣象部門已有的氣象觀測體系所沒有的,因此它們是交通氣象觀測站中需要考慮的觀測項(xiàng)目。路面?zhèn)鞲衅鞣譃榍秩胧胶头乔秩胧絻煞N,根據(jù)需要選配。
交通氣象監(jiān)測系統(tǒng)是充分利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù),是專為交通氣象監(jiān)測服務(wù)而特別設(shè)計(jì)的一套應(yīng)用解決方案。它以能見度(霧)及道面狀況(路面溫度、積液深度、冰百分比等)監(jiān)測為核心,并同時(shí)測量相關(guān)的基本氣象參數(shù)(溫度、濕度、降水量、風(fēng)向、風(fēng)速、氣壓等)。主要用于及時(shí)發(fā)現(xiàn)各路段及關(guān)鍵點(diǎn)的各種異常交通環(huán)境因素變化和氣象狀況,將數(shù)據(jù)信息及時(shí)傳送到高速公路氣象災(zāi)害預(yù)警中心站,為氣象監(jiān)測服務(wù)和交管部門提供實(shí)時(shí)的決策科學(xué)依據(jù)。
外圍設(shè)備主要包括電源、[終端]微機(jī)、通信接口和外存儲(chǔ)器。
3.1工作環(huán)境
氣溫:-35℃~+50℃;
地面溫度:-40℃~+80℃;
相對(duì)濕度:10﹪~100﹪;
大氣壓力:450~1060hpa;
抗風(fēng)能力:≤75m/s;
降水強(qiáng)度:6 mm/min。
3.5功耗
整機(jī)功耗,不大于10W。
3.6傳感器精度
表2 交通氣象站測量性能要求
測量要素 | 范圍 | 分辨力 | 允許誤差 |
氣溫 | -50℃~50℃ | 0.1℃ | ±0.2℃ |
相對(duì)濕度 | 5%~99%RH | 1% | ±3%(≤80%) |
±5%(>80%) | |||
風(fēng)向 | 0~360° | 3° | ±5° |
風(fēng)速 | 0~60m/s | 0.1m/s | ±(0.5+0.03V) m/s |
降水量 | 翻斗:雨強(qiáng)0~4mm/min | 0.1mm | ±0.4mm(≤10mm) |
±4%(>10mm) | |||
能見度 | 10~30000m | 1m | ±10%(≤10000m) |
±20%(>10000m) |