[發(fā)明專利]一種基于機器學習的跨海大橋霧監(jiān)測系統(tǒng)及其應用方法

有效

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• 申請日: 2018-10-16
• 公開（公告）號: CN109375290B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發(fā)明（設計）人: 婁勝利;單寶華;張國平;劉浩;陳凡芝;王清臣;隨清
• 申請（專利權）人: 象譜信息產業(yè)有限公司
• 主分類號: G01W1/06
• 分類號: G01W1/06;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 北京華仲龍騰專利代理事務所(普通合伙) 11548
• 代理人: 李靜

一種基于機器學習的跨海大橋霧監(jiān)測系統(tǒng)，包括用戶交互模塊、跨海大橋信息遙感提取模塊、遙感影像處理模塊、遙感影像霧區(qū)人工判識模塊、基于深度學習的大霧識別訓練模塊、實時大霧監(jiān)測模塊、大霧估算檢驗模塊、大橋大霧監(jiān)測信息處理模塊、接口服務模塊。一種基于機器學習的跨海大橋霧監(jiān)測系統(tǒng)的應用方法，包括如下9個步驟，1：數字化建模；2：基于靜止衛(wèi)星星座的遙感圖像處理；3：基于極軌衛(wèi)星星座的遙感圖像處理；4：對地面霧及其它氣象要素處理；5：人工霧區(qū)樣本標注；6：基于深度卷積神經網絡的大霧區(qū)識別；7：給出大霧監(jiān)測信息；8:TS評分；9：提供接口服務。本發(fā)明在保證安全的前提下發(fā)揮了跨海大橋的通行功能保障能力。

技術領域

本發(fā)明涉及數據分析系統(tǒng)和分析方法領域，特別是一種基于機器學習的跨海大橋霧監(jiān)測系統(tǒng)及其應用方法。

背景技術

跨海大橋給沿海人們的出行帶來了極大便利，但是跨海大橋因為造價高昂，因此需要足夠高的通行量才能有效的收回成本，而且跨海大橋比常規(guī)道路要求有更高級別的通行安全保障。大霧(或濃霧)是影響交通通行比較常見的災害性天氣之一，其具有出現幾率高、發(fā)生范圍廣、危害程度大的特點，各地一年四季都有它的蹤影，都可體察到它的危害；此外，受海面水汽充沛和從南下冷空氣頻繁的影響，跨海大橋受大霧天氣影響非常嚴重，由于大霧造成的跨海大橋交通事故屢見不鮮，大霧導致能見度下降，最容易引發(fā)多車首尾相撞的嚴重交通事故，所以發(fā)生大霧天氣時，為了保證交通安全，跨海大橋多采用道路封閉方式應對大霧天氣。雖然關閉跨海大橋可以防止大霧引發(fā)的交通事故，但由此造成的代價是顯而易見的，車輛通行量減少會導致包括跨海大橋運營方相關各方的不小經濟損失。

霧主要成因是在水氣充足、微風及大氣層穩(wěn)定的情況下，當接近地面的空氣冷卻至某種程度時，空氣中的水氣便會凝結成細微的水滴懸浮于空中。和風雨雷電不同，大霧天氣屬于比較弱的天氣形勢，主要是影響能見度，反映不明顯；有時大霧出現是有征兆的，如果頭一天為晴天，近地面濕度大，第二天就可能有霧，影響霧形成的因子復雜多變，有時霧生成得特別突然，輕霧在數分鐘內就能變成濃霧。此外，復雜地形地貌導致局部區(qū)域容易發(fā)生團霧；對局部區(qū)域團霧的預報是個國際性難題，這也為相關部門基于局部區(qū)域團霧預報進行跨海大橋大霧預警和道路封閉管控帶來了困難。

近幾年來很多跨海大橋附近接近陸地處安裝有能見度監(jiān)測儀，實時監(jiān)測大霧并自動警告。但是跨海大橋全部要安裝這種全自動大霧警告及速度控制系統(tǒng)，費用是相當昂貴也不現實。而且對大橋有影響的大霧多形成于海上，大橋周邊海域無法安裝能見度儀，也就無法獲取大橋周邊的大霧情況。

發(fā)明內容

為了克服現有對跨海大橋周邊海域發(fā)生的局部區(qū)域團霧無法有效準確預報，相關部門無法基于局部區(qū)域團霧預報進行跨海大橋大霧預警和道路封閉管控的弊端，本發(fā)明提供了基于多源高時間分辨率靜止氣象衛(wèi)星，并結合高空分辨率極軌氣象衛(wèi)星和大橋能見度觀測、周邊氣象站觀測的能見度、氣溫、相對濕度等觀測數據，在相關模塊共同作用下，有效利用大數據和機器學習技術，快速實現基于靜止和極軌氣象衛(wèi)星的大霧信息自動提取，可以對跨海大橋及其周邊的海霧和陸地霧進行有效監(jiān)測，并可以根據需求實現10-30分鐘的更新頻次，能實現對局部突發(fā)性團霧實現有效監(jiān)測，為相關部門基于局部區(qū)域團霧預報進行跨海大橋大霧預警和道路封閉管控帶來了便利的一種基于機器學習的跨海大橋霧監(jiān)測系統(tǒng)及其應用方法。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種基于機器學習的跨海大橋霧監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于包括PC機內用戶交互模塊、跨海大橋信息遙感提取模塊、遙感影像處理模塊、遙感影像霧區(qū)人工判識模塊、基于深度學習的大霧識別訓練模塊、實時大霧監(jiān)測模塊、大霧估算檢驗模塊、大橋大霧監(jiān)測信息處理模塊、接口服務模塊。

所述用戶交互模塊，主要功能是完成數據導入，分析平臺與用戶的輸入輸出、氣象觀測數據加載、智能法算庫、閾值庫等的交互，為跨海大橋信息遙感提取模塊、遙感影像處理模塊、遙感影像霧區(qū)人工判識模塊、基于深度學習的大霧識別訓練模塊、實時大霧監(jiān)測模塊、大霧估算檢驗模塊、大橋大霧監(jiān)測信息處理模塊、接口服務模塊提供技術支撐。