一种基于台风条件下的城市应急交通抢修系统及方法

1.本发明涉及涉及城市环境灾害预警、城市应急交通监测处理和城市交通应急管制的技术领域，具体而言涉及一种基于台风条件下的城市应急交通抢修系统及方法。


背景技术：

2.安全是城市交通得以正常运营的基础，尤其是在极端的恶劣天气条件下，城市应急交通安全更是重中之重。台风是一种热带气旋，是发生在热带或副热带洋面上的低压旋涡，是一种强大而深厚的热带天气系统。台风的威力巨大，但同时又具有移动轨迹多变、风力等级不固定等特点。因此，有效获取台风信息，对台风灾害程度进行合理评估、为沿海城市的交通安全提供有效的保障。
3.目前，日本等台风多发国家根据自身特点建立了相应的台风防灾体系，其中日本主要致力于房屋结构上的抗台研究设计。
4.我国幅员辽阔，有着很长的海岸线。出于对我国现实地理环境的研究考虑，台风登陆时对不同城市的影响作用也大不相同。加上陆地城市不同于宽广海面的环境和台风自身的多变特性，使得仅仅依靠气象局的监测数据对城市交通进行管制有时会不够精准。城市局部区域的天气状况和台风影响等级之间往往存在差异，并且在城市距离海岸线没有特别近的时候，这种差异愈发明显。为了在保障城市交通安全的同时更加精准高效地实施交通管制措施，需要一种更为灵活精准的城市应急交通监测方法。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种基于台风条件下的城市应急交通抢修方法，旨在实现台风条件下对城市交通应急事故的监测处理，以及对道路的灵活监测管制；本发明的另一目的在于，提供一种基于台风条件下的城市应急交通抢修系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
7.为达成上述目的，本发明一方面提出了一种基于台风条件下的城市应急交通抢修系统，包括：
8.与气象局监测系统共享数据的台风生成监测装置，用于监测台风的生成情况；
9.与气象局监测系统共享数据的台风移动路径跟踪装置和台风风力等级监测装置，用于监测海面上生成台风的移动路径和风力等级；
10.台风登陆预警装置，用于实时向沿海城市发布并更新台风登陆预警信息；
11.城市应急事故监测装置，用于实时监测台风登陆后城市中应急事故的发生情况和解决情况；
12.城市降水信息采集装置和城市横风信息采集装置，用于获取其所在位置的降水强度信息和横风强度信息，并以电流信号的形式表达和传输；
13.电流信号/数值信号转换装置，用于接收前述的电流信号，并将降水强度和横风强
度转换为相应的降水强度数值信号和横风强度数值信号；
14.用于动态生成灾害风险参考阈值的装置，被设置成根据前述城市降水信息采集装置和城市横风信息采集装置所在位置的历史降水/横风灾害发生情况数据，和当前的降水强度/横风强度信息进行对比，确定当前所在位置的降水灾害参考阈值和横风灾害参考阈值；
15.用于交通管制程序启动的决定装置，被设置成根据前述降水信息采集装置/横风信息采集装置当前采集的降水强度/横风强度信息超出所生成的参考阈值区间的结果，决定启动交通管制程序；
16.定位装置，用于根据信息采集结果获取发生交通管制的关键交通点所在的空间坐标信息，或者用于根据应急事故发生监测结果获取发生应急事故区域的空间坐标信息，对受影响的关键交通点或发生应急事故的位置区域进行地理位置定位；
17.存储装置，被设置成用于存储由每一个所述城市降水信息采集装置和城市横风信息采集装置所获取的降水强度信息和横风强度信息数值信号，以及所确定的当前所在位置的降水灾害参考阈值和横风灾害参考阈值所形成的历史数据库，该历史数据库为前述用于动态生成降水灾害风险和横风灾害风险的参考阈值的装置提供历史数据；
18.控制装置，被设置用于执行对前述城市应急事故发生监测装置、城市降水信息采集装置、城市横风信息采集装置、电流信号/数值信号转换装置、用于动态生成灾害风险参考阈值的装置、用于交通管制程序启动的决定装置、定位装置、通信装置及存储装置的运行，并且将每次执行交通管制所对应的降水/横风强度信息以及参考阈值存入历史数据库。
19.进一步地，前述用于控制道路上行驶车辆速度的交通管制程序被设置成根据不同等级的降水灾害区间和横风灾害区间，管制使车辆的行驶速度降至预设的区间或封闭道路。
20.本发明另一方面还提出一种基于台风条件下的城市应急交通抢修方法，包括以下步骤：
21.步骤s01：设置并安装一个与气象局监测系统共享数据的台风生成监测装置，获取海面上台风形成与否的信息；
22.步骤s02：当装置监测到海面上有台风生成时，通信装置将启动信号传输至台风移动路径跟踪装置和台风风力等级监测装置；
23.步骤s03：台风移动路径跟踪装置实时监测生成台风的运行轨迹，并通过计算判断其是否远离城市(即不会登陆)；
24.步骤s04：台风风力等级监测装置则实时监测生成台风的风力等级，判断其等级是否降至阈值之下(即减弱为非台风)；
25.步骤s05：当台风远离城市或台风风力等级降至阈值之下时，系统解除预警(如果预警已发布)；当台风未远离城市且等级维持在阈值之上时，系统继续实时监测其移动路径和风力等级，并通过通信装置将信号传输至台风登陆预警装置；
26.步骤s06：台风登陆预警装置实时接收台风移动路径跟踪装置和台风风力等级监测装置的监测信息，并向城市实时发布并更新台风预警信息；
27.步骤s07：当台风移动路径跟踪装置检测到台风登陆时，通信装置将启动信号传至城市应急事故监测装置、城市降水信息采集装置和城市横风信息采集装置；
28.步骤s08：启动城市应急事故监测装置，监测各个位置的应急事故发生状况；
29.步骤s09：当有事故发生时，对该区域进行封路管制并定位上报；
30.步骤s10：将定位信息发送至相关部门，通知其采取应急抢修措施；
31.步骤s11：当事故未被解决时，事故定位和交通管制程序持续保持；当事故被解决后，结束事故定位和交通管制，并继续对各位置事故进行监测；
32.步骤s12：启动城市降水信息采集装置和城市横风信息采集装置，获取其所在位置上的降雨信息(包括雨量强度信息)和横风信息(包括横风强度和风向信息)，并以电流信号的形式传输至电流信号/数值信号转换装置；
33.步骤s13：电流信号/数值信号转换装置接收前述电流信号，并将前述雨量强度和横风强度信号转换为相应的雨量强度数值信号和横风强度数值信号；
34.步骤s14：动态生成雨量灾害风险的参考阈值和横风灾害风险的参考阈值；
35.步骤s15：判断前述城市降水信息采集装置和城市横风信息采集装置当前所采集到的雨量强度和横风强度数值信号(即雨量强度信息和横风强度信息)是否超出它们所对应生成的参考阈值区间；
36.步骤s16：如果超出所对应生成的参考阈值区间，则获取城市降水信息采集装置和城市横风信息采集装置所在的空间坐标信息，以实现对受影响地区进行地理位置定位；准备启动相应的管制程序，否则重复前述步骤；
37.步骤s17：启动相应的管制程序，以事先规定好的各个等级相应的管制措施来控制在该路段区域行驶车辆的速度，或进行封路处理；
38.步骤s18：将本次定位管制程序启动的雨量/横风强度信息和参考阈值存入数据库中，同时继续对城市各个关键交通位置的降水情况与横风情况做实时监测；
39.步骤s19：当城市降水信息采集装置和城市横风信息采集装置收集到的数据均未超限时，通过台风移动路径跟踪装置和台风风力等级监测装置判断台风是否已经过境，或者是否已经减弱至阈值之下；
40.步骤s20：若判断台风已经过境或台风已经减弱至阈值之下，则关闭城市应急事故监测系统和城市路况环境监测系统(退出系统)；否则继续对城市各关键交通位置的降水情况与横风情况做实时监测。
41.进一步地，前述步骤中更加包含以下内容：
42.预先存储每一个所述城市降水信息采集装置和城市横风信息采集装置所获取的降水强度信息和横风强度信息，同时也预先存储各个信息采集装置所处位置上已经确定的降水灾害参考阈值和横风灾害参考阈值，形成历史数据库。
43.进一步地，在所述的交通管制模式下，控制在该段线路地区所行驶车辆的速度，或者对这些相关道路实施封路措施，其实现包括：根据不同等级的降水灾害区间和横风灾害区间，管制使道路上行驶车辆的速度降至预设的区间，或者直接实施封路管制措施。
44.进一步地，前述方法中，在所述的交通管制模式下，控制在道路上行驶车辆的速度，其实现包括：
45.(1)降水达到25-50mm/d，车辆最高限速60km/h，为1级降水管制；
46.(2)降水达到50-100mm/d，车辆最高限速40km/h，为2级降水管制；
47.(3)降水达到100-250mm/d，车辆最高限速20km/h，为3级降水管制；
48.(4)降水达到250mm/d以上，对道路实施封路管制，为4级降水管制；
49.(5)风速达到20-25m/s，车辆最高限速60km/h，为1级大风管制；
50.(6)风速达到25-30m/s，车辆最高限速40km/h，为2级大风管制；
51.(7)风速达到30-35m/s，车辆最高限速20km/h，为3级大风管制；
52.(8)风速达到35m/s以上，对道路实施封路管制，为4级大风管制。
53.当城市中同一关键交通位置上的降水信息采集装置和横风信息采集装置所采集计算得到的管制等级不相同时，采用并实施等级较高的管制措施，以确保台风天气下的行车安全。
54.进一步地，前述动态生成降水/横风灾害风险的参考阈值方法，具体包括：
55.以前述历史降水灾害和横风灾害发生情况数据为基础，聚类得到降水强度信息-降水灾害参考阈值和横风强度信息-横风灾害参考阈值的等级区间分布；
56.以降水信息采集装置和横风信息采集装置所在位置当前的降水强度信息和横风强度信息进行判断，确定其所属的等级区间。
57.由以上本发明的技术方案可知，本发明的有益效果在于：
58.(1)安装方便、维护简易。本发明以雨量强度探测器获取降水数据，以横风风速传感器和横风风向传感器获取横风数据，以单片机为控制中心分析城市内各个关键交通监测点的降水状况和横风状况，利用无线通信方式实现道路位置的定位和交通管制的实施。这实现了城市关键道路降水信息和横风信息采集的便携式开发，具有安装方便的特点。同时采集装置的散布式布设也降低了维护的难度。
59.(2)布设合理，精准高效。本发明采用的是“气象部门宏观监测，路面设备定点实测”的设计方式，每一个城市降水信息采集装置和城市横风信息采集装置都是以相对独立的形式存在。因此它们可以根据实际情况和实际需要，布设在城市中的各个地方，提高了监测精度。
60.(3)本发明采用了动态生成参考阈值的方式，结合历史的灾害发生情况，并在最新的管制实施后不断地更新历史情况数据，从而通过不断的数据对比实现更加科学完整的奉献评估。随着历史数据的不断积累，所生成的参考阈值也将越来越科学精确。
61.(4)信息结合，节能高效。本发明中的城市应急事故发生监测装置、城市降水信息采集装置、城市横风信息采集装置、用于交通管制程序启动的决定装置等等，它们的启动触发都是基于台风登陆城市这一先决条件的。并且当台风已经过境，或者台风的风力已经减弱至阈值之下时，城市应急事故监测系统和城市路况环境监测系统也会随之关闭。这说明本发明在城市应急监测方面的设计思路是基于对大范围气象预报的细致细节补充，克服了不同条件环境所遇到灾害等级不同的差异，使得系统更加有针对性，更加节能高效。
62.(5)合理布设，因地制宜。本发明中的城市应急事故发生监测装置、城市降水信息采集装置和城市横风信息采集装置都不是随意安装摆放的。总体上对于距离海岸线越近的城市，这些装置设备的布设越多，即装置的布设数量与城市和海岸线的距离成反比。并且在各个城市中，监测装置都应布设在应急事故高发地段、降雨信息合理地段和横风信息合理地段，即不受周围结构物遮挡影响的风口开阔带。这种合理布置使得监测结果更具科学性。
附图说明
63.图1为本实施例台风条件下城市应急交通抢修方法与系统结构原理图；
64.图2为本实施例台风条件下城市应急交通抢修方法与系统结构原理图；
65.图3为本实施例台风条件下城市应急交通抢修方法与系统的实现流程图。
具体实施方式
66.下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
67.实施例
68.如图1所示，本发明提出一种基于台风条件下的城市应急交通抢修方法与系统，其包括与气象局监测系统共享数据的台风生成监测装置1、台风移动路径跟踪装置2、台风风力等级监测装置3、台风登陆预警装置4、城市降水信息采集装置5、城市横风信息采集装置6、城市应急事故监测装置7、电流信号/数值信号转换装置8、定位装置9、用于交通管制程序启动的决定装置10、用于动态生成灾害风险参考阈值的装置11、存储装置12、控制装置13以及通信装置14。其中所有的模块装置都与控制装置13相连，同时控制装置13则通过与通信装置14的信息互通，实现对于其他各个模块装置的控制作用。
69.控制装置13是整个系统的核心，它控制着前述所有装置的运行，同时也和外部计算机等外设相连，实现整个系统与外部其他设备之间的通信、控制等操作。
70.台风生成监测装置1与气象局共享数据，用来判断海面上是否有台风生成。当监测到台风生成时，启动台风移动路径跟踪装置2和台风风力等级监测装置3。
71.台风移动路径跟踪装置2实时监测台风的运行轨迹，台风风力等级监测装置3则实时监测台风的风力等级，通过台风登陆预警装置4向城市实时发布或更新台风预警信息。
72.当检测到台风登陆时，启动城市降水信息采集装置5、城市横风信息采集装置6和城市应急事故监测装置7。
73.利用城市降水信息采集装置5和城市横风信息采集装置6，获取其所在位置上的降雨信息(包括雨量强度信息)和横风信息(包括横风强度和风向信息)，并以电流信号的形式传输至电流信号/数值信号转换装置8。
74.在整个系统中布置多个城市降水信息采集装置5和城市横风信息采集装置6，可以根据历史重点灾害发生区、历史灾害发生频率等进行重点布置。
75.电流信号/数值信号转换装置8接收前述电流信号，并将前述雨量强度和横风强度信号转换为相应的雨量强度数值信号和横风强度数值信号。
76.用城市应急事故监测装置7监测各个位置的应急事故发生状况。当有事故发生时，启动事故定位装置9和用于交通管制程序启动的决定装置10；事故未被解决时，定位和管制程序持续保持；事故被解决后，结束事故定位和交通管制，并继续对各位置事故的监测。
77.同样，城市应急事故监测装置7设于沿海城市各易发事故的关键交通点上。
78.在整个系统中，布置多个城市应急事故监测装置7，可以根据历史的重点灾害发生区、历史灾害发生频率等情况进行重点布置。
79.灾害风险参考阈值动态生成装置11在系统中动态生成雨量灾害风险的参考阈值和横风灾害风险的参考阈值，即根据前述城市降水信息采集装置5和城市横风信息采集装置6所在位置的历史雨量灾害发生情况数据和历史横风灾害发生情况数据，与当前的雨量强度信息和横风强度信息进行对比，确定当前参考阈值。
80.在判断前述城市降水信息/横风信息采集装置所采集到的雨量/横风强度信息超出它们对应所生成的参考阈值的时候，交通管制程序启动装置10启动。
81.在事故定位装置9启动后，获取城市降水信息采集装置5和城市横风信息采集装置6所在的空间坐标信息，以实现对受影响地区进行地理位置定位。
82.在本发明中，定位装置9可以选用gps定位模块来实现其规定功能，也可以采用其他的定位模块来实现。
83.定位成功后，启动交通管制程序启动装置10，以事先规定好的各等级相应管制措施来控制在该路段区域行驶车辆的速度，或进行封路处理。
84.存储装置12将本次定位管制程序启动的雨量强度信息和横风强度信息，以及参考阈值存入历史数据库中，同时继续对城市各个关键交通位置的降水情况与横风情况做实时监测。
85.如图2所示为本发明另一个实施例中台风条件下城市应急交通抢修方法与系统结构原理图。其中，本实施例的装置包括上述图1实施例所述的各部件、组件或其他组合。同时，本实施例装置还包括一个与控制装置13连接的微型计算机处理装置，包括接口单元15、指示单元16和操作面板17。
86.控制装置13通过接口单元15提供的usb接口与计算机处理装置连接，实现计算机处理装置与控制装置13之间的通信。
87.操作面板17通过触控式显示屏实现，用以实现控制装置13的数据清理、重新启动以及对前述城市降水信息采集装置5、城市横风信息采集装置6等装置的调试等操作指令。
88.指示单元16用以监控上述城市降水信息采集装置5、城市横风信息采集装置6、城市应急事故监测装置7、电流信号/数值信号转换装置8、定位装置9、用于交通管制程序启动的决定装置10、用于动态生成灾害风险参考阈值的装置11、存储装置12的工作状况，并显示给用户。
89.作为可选的实施方式，计算机处理装置可以是一台触控式平板计算机。
90.如图3所示，本实施例中，前述台风条件下城市应急交通抢修方法与系统的实现流程可以表示为如下过程：
91.步骤s01：设置并安装一个与气象局监测系统共享数据的台风生成监测装置，获取海面上台风形成与否的信息；
92.步骤s02：当装置监测到海面上有台风生成时，通信装置将启动信号传输至台风移动路径跟踪装置和台风风力等级监测装置；
93.步骤s03：台风移动路径跟踪装置实时监测生成台风的运行轨迹，并通过计算判断其是否远离城市(即不会登陆)；
94.步骤s04：台风风力等级监测装置则实时监测生成台风的风力等级，判断其等级是否降至阈值之下(即减弱为非台风)；
95.步骤s05：当台风远离城市或台风风力等级降至阈值之下时，系统解除预警(如果
预警已发布)；当台风未远离城市且等级维持在阈值之上时，系统继续实时监测其移动路径和风力等级，并通过通信装置将信号传输至台风登陆预警装置；
96.步骤s06：台风登陆预警装置实时接收台风移动路径跟踪装置和台风风力等级监测装置的监测信息，并向城市实时发布并更新台风预警信息；
97.步骤s07：当台风移动路径跟踪装置检测到台风登陆时，通信装置将启动信号传至城市应急事故监测装置、城市降水信息采集装置和城市横风信息采集装置；
98.步骤s08：启动城市应急事故监测装置，监测各个位置的应急事故发生状况；
99.步骤s09：当有事故发生时，对该区域进行封路管制并定位上报；
100.步骤s10：将定位信息发送至相关部门，通知其采取应急抢修措施；
101.步骤s11：当事故未被解决时，事故定位和交通管制程序持续保持；当事故被解决后，结束事故定位和交通管制，并继续对各位置事故进行监测；
102.步骤s12：启动城市降水信息采集装置和城市横风信息采集装置，获取其所在位置上的降雨信息(包括雨量强度信息)和横风信息(包括横风强度和风向信息)，并以电流信号的形式传输至电流信号/数值信号转换装置；
103.步骤s13：电流信号/数值信号转换装置接收前述电流信号，并将前述雨量强度和横风强度信号转换为相应的雨量强度数值信号和横风强度数值信号；
104.步骤s14：动态生成雨量灾害风险的参考阈值和横风灾害风险的参考阈值；
105.步骤s15：判断前述城市降水信息采集装置和城市横风信息采集装置当前所采集到的雨量强度和横风强度数值信号(即雨量强度信息和横风强度信息)是否超出它们所对应生成的参考阈值区间；
106.步骤s16：如果超出所对应生成的参考阈值区间，则获取城市降水信息采集装置和城市横风信息采集装置所在的空间坐标信息，以实现对受影响地区进行地理位置定位；准备启动相应的管制程序，否则重复前述步骤；
107.步骤s17：启动相应的管制程序，以事先规定好的各个等级相应的管制措施来控制在该路段区域行驶车辆的速度，或进行封路处理；
108.步骤s18：将本次定位管制程序启动的雨量/横风强度信息和参考阈值存入数据库中，同时继续对城市各个关键交通位置的降水情况与横风情况做实时监测；
109.步骤s19：当城市降水信息采集装置和城市横风信息采集装置收集到的数据均未超限时，通过台风移动路径跟踪装置和台风风力等级监测装置判断台风是否已经过境，或者是否已经减弱至阈值之下；
110.步骤s20：若判断台风已经过境或台风已经减弱至阈值之下，则关闭城市应急事故监测系统和城市路况环境监测系统(退出系统)；否则继续对城市各关键交通位置的降水情况与横风情况做实时监测。
111.在本例中，可采用单片机来搭建实现上述的控制装置13。
112.在本例中，用于启动交通管制的装置被设成根据不同等级的降水灾害区间和横风灾害区间，控制道路上行驶车辆的速度降至预设区间，或彻底实施封路管制。
113.例如，降水灾害区间和横风灾害区间与行车速度之间的关系可以被设置为：
114.(1)降水达到25-50mm/d，车辆最高限速60km/h，为1级降水管制；
115.(2)降水达到50-100mm/d，车辆最高限速40km/h，为2级降水管制；
116.(3)降水达到100-250mm/d，车辆最高限速20km/h，为3级降水管制；
117.(4)降水达到250mm/d以上，对道路实施封路管制，为4级降水管制；
118.(5)风速达到20-25m/s，车辆最高限速60km/h，为1级大风管制；
119.(6)风速达到25-30m/s，车辆最高限速40km/h，为2级大风管制；
120.(7)风速达到30-35m/s，车辆最高限速20km/h，为3级大风管制；
121.(8)风速达到35m/s以上，对道路实施封路管制，为4级大风管制。
122.当城市中同一关键交通位置上的降水信息采集装置和横风信息采集装置所采集计算得到的管制等级不相同时，采用并实施等级较高的管制措施，以确保台风天气下的行车安全。
123.优选地，前述动态生成降水/横风灾害风险参考阈值的方法，具体实现包括：
124.以前述历史降水灾害和横风灾害发生情况数据为基础，聚类得到降水强度信息-降水灾害参考阈值和横风强度信息-横风灾害参考阈值的等级区间分布；
125.以降水信息采集装置和横风信息采集装置所在位置当前的降水强度信息和横风强度信息进行判断，确定其所属的等级区间。
126.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明新型精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。