[發(fā)明專利]基于支持向量機(jī)的蓄鹽瀝青路面的凝冰預(yù)警系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110568026.6
• 申請(qǐng)日: 2021-05-25
• 公開（公告）號(hào): CN113486920A
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張志清;劉文迪;吳欣桐;李東釗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06K9/62
• 分類號(hào): G06K9/62;G06Q10/04
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

1.一種有機(jī)蓄鹽瀝青路面凝冰預(yù)警方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、在所需預(yù)警的有機(jī)蓄鹽瀝青路面附近安裝氣象監(jiān)測(cè)站，監(jiān)測(cè)站將實(shí)時(shí)采集路面環(huán)境信息；

S2、通過數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備將氣象數(shù)據(jù)上傳給系統(tǒng)，系統(tǒng)使用凝冰預(yù)測(cè)算法，獲取該氣象條件的預(yù)測(cè)凝冰時(shí)間；

S3、系統(tǒng)將根據(jù)預(yù)測(cè)的凝冰時(shí)間進(jìn)行判斷，根據(jù)凝冰時(shí)間與設(shè)定報(bào)警閾值的比較判斷當(dāng)前路段是否安全，若安全則執(zhí)行步驟S4，否則執(zhí)行步驟S5；

S4、通過可變信息板對(duì)路上過往車輛進(jìn)行提示，與此同時(shí)系統(tǒng)指示燈提示為黃色，提示路面仍存在凝冰危險(xiǎn)，需長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)終端確認(rèn)接收消息后繼續(xù)執(zhí)行S1；

S5、通過可變信息板對(duì)路上車輛進(jìn)行預(yù)警，提示路面濕滑易凝冰，請(qǐng)過往車輛減速慢行；與此同時(shí)系統(tǒng)預(yù)警指示燈為紅色，提示工作人員提前采取措施，當(dāng)判斷凝冰問題得到處理后，執(zhí)行步驟S6；

S6、可變信息板清空，系統(tǒng)終端報(bào)警燈關(guān)閉，繼續(xù)執(zhí)行S1。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有機(jī)蓄鹽瀝青路面凝冰預(yù)警方法，其特征在于，所預(yù)警的蓄鹽瀝青路面不同于普通瀝青路面，在-5℃及以上能夠抑制、延緩路面凝冰，低于-5℃時(shí)，蓄鹽瀝青路面抑冰效果減弱。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有機(jī)蓄鹽瀝青路面凝冰預(yù)警方法，其特征在于，所述的路面凝冰預(yù)警算法是通過蓄鹽瀝青路面鹽分析出程度，基于蓄鹽瀝青路面特點(diǎn)，獲取實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理并進(jìn)行參數(shù)調(diào)整所建立的算法。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有機(jī)蓄鹽瀝青路面凝冰預(yù)警方法，其特征在于，T_p為系統(tǒng)預(yù)測(cè)的凝冰時(shí)間，T_p的求解過程滿足公式：

其中：b為常數(shù)；

α_i為拉格朗日乘子，均大于等于0；

x_i表示由溫度、濕度、降水量三個(gè)特征值組成的特征向量矩陣；

φ(x_i)表示核函數(shù)對(duì)特征向量矩陣做升維處理。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有機(jī)蓄鹽瀝青路面凝冰預(yù)警方法，其特征在于，判斷路面為安全的范圍為設(shè)定報(bào)警閾值為T_c，T_c根據(jù)氣象預(yù)警信號(hào)的等級(jí)確定的報(bào)警閾值，當(dāng)系統(tǒng)預(yù)測(cè)的凝冰時(shí)間與報(bào)警閾值T_c滿足如下公式時(shí)：

0＜T_P＜T_c

立即向路面過往車輛以及系統(tǒng)終端管理人員報(bào)警。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有機(jī)蓄鹽瀝青路面凝冰預(yù)警方法，其特征在于，路面凝冰預(yù)警的算法執(zhí)行過程為：

(1)首先對(duì)氣象站上傳的氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，將各類數(shù)據(jù)基于平均值和標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理；構(gòu)建變量特征矩陣；

(2)系統(tǒng)終端調(diào)用基于支持向量機(jī)的蓄鹽瀝青路面凝冰預(yù)警算法，輸入經(jīng)過預(yù)處理的數(shù)據(jù)矩陣，輸出該氣候條件下預(yù)測(cè)的蓄鹽瀝青路面凝冰時(shí)間；

(3)通過算法得到路面狀態(tài)的短時(shí)預(yù)測(cè)即路面是否存在危險(xiǎn)；

如果存在立即向路面過往車輛以及系統(tǒng)終端管理人員報(bào)警；當(dāng)采取措施后可關(guān)閉報(bào)警信息，并繼續(xù)監(jiān)測(cè)路面狀態(tài)；若暫時(shí)不存在危險(xiǎn)，則繼續(xù)監(jiān)測(cè)路面狀態(tài)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有機(jī)蓄鹽瀝青路面凝冰預(yù)警方法，其特征在于，實(shí)現(xiàn)的硬件基礎(chǔ)，包括但不限于用于收集數(shù)據(jù)的現(xiàn)場(chǎng)氣象站、用于數(shù)據(jù)儲(chǔ)存及傳輸?shù)耐ㄓ嵲O(shè)備、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備、控制終端、信息發(fā)布設(shè)備以及系統(tǒng)定期維護(hù)設(shè)備。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有機(jī)蓄鹽瀝青路面凝冰預(yù)警方法，其特征在于，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)架構(gòu)，包括但不限于基礎(chǔ)硬件層、數(shù)據(jù)支撐層、信息應(yīng)用層以及終端控制層。