[發明專利]一種山區公路冰雪天氣全天候通行綜合治理方法及系統

在審

• 申請號: 202211195433.8
• 申請日: 2022-09-28
• 公開（公告）號: CN116189446A
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 周水文;林海;張蓉;張曉華;謝怡
• 申請（專利權）人: 四川省公路規劃勘察設計研究院有限公司;江蘇觀天藏瓏信息科技有限公司
• 主分類號: G08G1/048
• 分類號: G08G1/048;G08G1/0967;G06V20/52;G06V20/56;G06V10/82;G06Q50/30
• 代理公司: 成都智言知識產權代理有限公司 51282
• 代理人: 李勇

1.一種山區公路冰雪天氣全天候通行綜合治理方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：根據山區高速公路的氣候特點及風險分布，加密布設監測設備，形成全路域冰雪災害精準感知監測網絡；

步驟2：將公開氣象數據和精準感知監測網絡實時監測數據，輸入路溫解析模型和氣溫、降雪預測模型，得到冰雪預測結果，并將冰雪預測結果網格化到路段上，實現對山區高速公路冬季路溫、氣溫、降雪公里級、小時級的精細化預測；

步驟3：根據交通行業氣象風險等級標準和精細化預測結果，對不同路段氣象風險進行等級劃分，并根據劃分的風險等級生成相應的除冰雪管理方案；

步驟4：通過路面狀態識別模型對不同路段的路面狀態進行識別，對冰雪預警準確性、除冰雪管理方案的執行結果進行確認。

2.根據權利要求1所述的一種山區公路冰雪天氣全天候通行綜合治理方法，其特征在于，步驟1具體包括：

步驟1.1：選定特定的道路監測區域；所述特定的道路監測區域包括：長度＞3km且坡比＞3％的連續下坡路段；位于山間或沿山而建的路段；高山峽谷路段；靠近河流、湖泊的路段；海拔在1000m以上的路段；

步驟1.2：現場勘測；具體包括：道路地形地貌勘測、全線經緯度信息獲取、全線氣溫和路溫勘測；

步驟1.3：監測設備布設；在存在路面凍結風險的地區布設路溫計和攝像頭，在存在降雪風險的地區布設六要素氣象站、雪量計、路面狀態傳感器、路溫計和攝像頭。

3.根據權利要求1所述的一種山區公路冰雪天氣全天候通行綜合治理方法，其特征在于，步驟2中所述路溫預測具體為：

將路溫感知設備采集的數據和氣象觀測數據輸入到路溫解析模型中，進行日射強度、地形及海拔差的修正，將路溫解析結果網格化路段上，實現山區高速公路冬季路溫解析的公里級、小時級的精細化預測，路溫解析模型的公式如下：

Ts＝(σT_s⁴+lE+QρC_a(tg₁-t_a))T/(GC_gQ_v(tg₁-tg₂)(1-α)S×cld+L↓-H+G)

其中，T_s：路溫；σ：斯蒂芬-波耳茲曼常數；Q：通風量；ρ：空氣密度；C_a：空氣質量熱容；T：降溫時間；G：質量；Cg：物料質量熱容；t_a：空氣溫度；tg₁：物料初始平均溫度；tg₂：物料通風結束時平均溫度；S:太陽輻射；α:反照率；L↓:云、水蒸氣的向下輻射；lE:潛熱；H:顯熱；cld:地傳導熱；Q_v:通過車身產生的熱量。

4.根據權利要求1所述的一種山區公路冰雪天氣全天候通行綜合治理方法，其特征在于，步驟4中所述路面狀態識別具體為：

路面狀態識別模型基于多層神經網絡深度學習，使用多個深度學習模型，從包含背景的歷史高速公路畫像中排除畫像中的車輛，提取出路面在各種狀態下圖像特征，對各種狀態下的圖像特征的差異進行機器學習，得到訓練好的路面中干燥、濕潤和積雪混合的多種路面狀態識別模型，實際使用時，將實時獲取的道路圖像輸入到訓練好的路面狀態識別模型中，輸出路面狀態的識別結果，實現路面狀態的識別。

5.根據權利要求4所述的一種山區公路冰雪天氣全天候通行綜合治理方法，其特征在于，路面狀態包括干燥、濕潤、黑色冰水混合物、白色冰水混合物、積雪、壓實雪和結冰，在輸出的識別結果中采用不同顏色表示。

6.根據權利要求1所述的一種山區公路冰雪天氣全天候通行綜合治理方法，其特征在于，步驟2中的氣溫、降雪預測具體為：

首先利用公開氣象數據，對現有的通用氣象數值預測模型進行篩選、權重選擇及疊加，建立氣溫、降雪預測模型，然后利用監測設備觀測數據、海拔數據、地形數據進行氣象學、統計學和地形特征對氣溫、降雪預測模型進行修正，并將預測結果網格化到對應路段上，得到公里級、小時級氣溫、降雪預測結果。