道路安全監測預警系統應用研究

何鹍

（長春師范大學，吉林長春130032）

道路安全監測預警系統應用研究

何鹍

（長春師范大學，吉林長春130032）

文章首先指出了監測預警系統在減少道路災害損失、保護道路行駛人員人身安全方面所起到的重要作用。然后詳細闡述了監測預警系統的概念及其特征，并結合國內外監測預警系統當前的研究現狀，介紹了道路安全監測預警系統的構架、功能以及使用效果。

災害監測；預警信息；道路安全

一、引言

監測預警系統在減少道路災害損失、保護道路行駛人員人身安全方面起著重要作用。這一工作具有數據量大、數據結構不統一、傳輸速度要求高、實時性要求高、預警結果計算量大等特點，一般需要具有網絡帶寬高、計算速度快以及存儲效率高的硬件系統支持，屬于土木監測儀器、地質環境監測、現代通信技術、計算機網絡技術和自動化技術等多學科交叉結合的應用性高新技術領域。

我國大部分地區自然環境復雜，氣象條件多變，臺風、冰雪、地震等自然災害頻發，各種各樣的地質災害對居民日常生活以及國民經濟產生了不利的影響。當凍土路段、軟基路段和山區高邊坡路段道路運營后，如何快速、高精度、大范圍監測復雜地區的道路路基沉降、變形，邊坡滑坡以及動態監測道路積雪、結冰災害成為保障道路安全運行的關鍵問題。目前，雖然在一些領域已經采用了一些對策，但由于監測范圍大、危險點確定困難，沒有實時監測和災害分析，難以形成預警預報網絡平臺，在一些地區已經采用傳感器和其他裝置進行遠距離監測，但在準確性及反應速度方面非常欠缺。

二、監測預警系統研究現狀

預警系統（EWS，Early-WarningSystem）是指包含有一連串相關的活動，包括：第一，對危險的認知和定位；第二，監測和預知即將發生的事件；第三，處理相關信息，并向有關部門和公眾及時發布可理解的預警信息；第四，釆取合適的并且及時的行動，來做出相關的應急反應。由此可見，預警系統在某種意義上可以定義為：包含采集、處理、分發各類災情信息的樞紐，最終的目的是要為相關管理部門和公眾做出各種應急對策、為釆取有效的行動提供可靠的依據。

監測預警系統中預警安全等級的劃分主要根據現有的地質災害預警等級劃分和氣象災害預警等級劃分來進行判斷。通常采用的是五級的預警等級劃分，一級為綠色預警，代表災害發生可能性很小；二級為藍色預警，代表災害發生可能性較小；三級為黃色預警，代表災害發生可能性較大；四級為橙色預警，代表災害發生可能性大；五級為紅色預警，代表災害發生可能很大。

例如廣東省的地質災害預警等級劃分情況是不同的預警等級需要不同權限的部門來簽批并做出相應的應對措施以減少災害帶來的損失。一級預警需要通報監測室主任，表明已存在地質災害隱患點。二級預警需要通報監測站總工，表明可能進一步發生變形。三級預警需要通報監測站站長，表明已存在地質災害點，可能致災。四級預警需要通報，表明地質災害易發區和危險區產生群發性地質災害可能性大。五級預警需要通報廳主管廳長，表明地質災害易發區和危險區產生群發性地質災害可能性很大。

吉林省突發氣象災害預警信息發布也已經形成了相應的制度。具體的劃分情況、發布辦法和處置辦法如下：

1、突發氣象災害種類

突發的氣象災害主要包括暴雨、雪災、冰雹、道路結冰、大風、雷雨大風、大霧、沙塵暴、高溫、寒潮、嚴寒、霜凍、臺風等突發性天氣氣候事件。

2、突發氣象災害預警信息的發布標準

突發氣象災害預警信息根據災害的嚴重性和緊急程度，可分為四級（Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ級）標準，顏色依次為紅色、橙色、黃色和藍色，依次代表特別嚴重、嚴重、較重和一般。

3、突發氣象災害預警信息發布流程

市氣象臺負責對突發性災害天氣的隨時監測、分析、預報、預警工作，預警信息發布后，首先向市政府應急管理辦公室和省氣象局應急管理辦公室報告，然后發給各相關決策部門和市電視臺、人民電臺、移動公司、聯通公司、網通公司等，上述部門要在接到信息后立即將所接信息向社會發布出去（市電視臺滾動字幕插播，人民電臺實時廣播插播，移動、聯通、網通等短信免費群發）。

4、接到突發氣象災害預警信息后應采取的措施

各級政府和相關的決策部門，接收到預警信息后要立即做好隨時啟動相關應急預案的準備。社會公眾當通過各種媒體獲得預警信息后要引起注意，當發布黃色以上預警信號后要高度警惕，做好各種避險準備，當發布橙色和紅色預警信號時，建議中小學要停課，戶外特別是高空、水上作業要停止，迅速離開危房，轉移到安全地帶暫避。未及時撤離和轉移的要設法發出求救信號，耐心等待救援。

三、道路安全監測預警系統構架

（1）評價發布總平臺

影響道路交通安全的因素主要包括路基穩定性，邊坡穩定性，橋梁安全性以及路面冰雪情況。對于相關的影響參數進行實時監測并且進行實時的狀態評估和發布具有重要的安全意義。開發本套軟件系統的目的就是對于監測的道路參數數據進行實時的狀態評估并且將得到的預報預警信息及時的通過互聯網發送給相關的管理部門。

本軟件的主要用途是對于道路安全監測參數進行綜合的評價及發布并且對每一個子模塊部分都可獨立進行安全監測預警。預警系統的原始監測數據由安裝在邊坡、路基、橋梁及冰雪路段的各種傳感器負責采集，進而通過無線數據傳輸網絡將數據傳送回實驗室的數據庫當中進行保存。在實驗室的評價系統端平臺上分別建立邊坡、路基、橋梁及冰雪四個災害評價子模塊來讀取數據庫當中的數據進行安全預警等級的計算并將計算結果再次返回給數據庫進行保存。發布系統端可以設在公路管理部門等需要查看預警結果的相關部門，只要通過互聯網便可訪問評價系統端實時同步的獲得安全預警等級結果及相關主要參數。進而按照需要來通過手機短信、廣播或LED屏等方式進行發布。

系統的數據庫使用Access數據庫，網絡數據傳輸使用面向連接的協議TCP協議，這保證了傳輸過程中不會出現數據丟失現象，從而確保數據發布系統端最快最準確的檢測到最新數據。使用者只需要下載或安裝我們開發的發布系統端即可實時通過Internet查詢我們的監測數據及預報預警，同時在發布系統端分為管理員權限Admin和普通用戶權限User兩類，管理員權限可實現所有軟件功能的操作，而普通用戶權限則只能查看預警的結果。

（2）軟硬件配置要求

系統由評價系統與發布系統組成。評價系統與發布系統都使用C++語言編寫，在系統實現過程中使用了MFC庫和STL庫。評價系統與發布系統的數據通訊功能使用Windows Socket實現。數據庫訪問使用ADO實現。系統的開發環境是MicrosoftVisualStudio2008SP1，系統開發平臺是Microsoft WindowsXP，本系統可在任意具有網絡適配器接口和支持. NET的計算機上運行。

硬件環境：X86兼容微機；CPU：Pentium42.0GHz以上；內存：512MB以上；硬盤：20G以上。

軟件環境：WindowsXP、WindowsVISTA、Windows7操作系統；MatlabR2010a；MicrosoftAccess2003數據庫管理系統。

（3）界面功能

由于評價系統與發布系統是利用互聯網進行通訊的，這就需要考慮其安全性。以避免非授權用戶可以任意訪問服務器，當這些非授權客戶端對服務器發出大量的數據請求，就有可能導致服務器無法正常工作，使得真正的合法用戶也無法實時地獲得監測的結果。所以評價系統中引入了用戶身份認證。對于用戶的權限也分成了兩個等級：Admin和User。Admin作為管理員可以獲得實時的邊坡，路基，橋梁，冰雪安全等級，也可以查看歷史的安全等級記錄，以及各項評價指標的歷史變化趨勢圖。User作為普通用戶，只能查看當前的安全等級。

評價系統的工作主要包含四個模塊，分別為網絡傳輸模塊、監聽模塊、數據管理模塊和子程序調用模塊。網絡傳輸模塊主要負責與發布系統之間的數據通訊；監聽模塊主要負責處理客戶端的各種請求，同時做出各種處理指令；數據管理模塊主要負責從數據庫當中調取需要的數據；子程序調用模塊主要負責調用各個子程序來計算。

發布系統的工作主要包含六個模塊，分別為網絡傳輸模塊、登錄模塊、IP設置模塊、傳感器選擇模塊、實時更新模塊和安全等級預警模塊。網絡傳輸模塊主要負責與評價系統之間的數據通訊；登錄模塊主要負責區分管理員和普通用戶的權限；IP設置模塊主要負責設定評價系統所在的IP地址；傳感器選擇模塊主要負責選擇所要查看的傳感器位置；實時更新模塊主要負責按照設定的時間頻率更新客戶端數據；安全等級預警模塊主要負責顯示最后的預警結果及相關建議。

四、監測預警系統使用效果

管理部門在得到預警信息后可以會同交警部門進行交通疏導、管制；也可以會同廣電部門通過廣播、電視等媒體進行預警信息的公告；也可以會同通信部門通過小區短信的形式，對可能經過出現預警的路段的司機發送短信通知，讓司機做出減速通過該路段或者是繞行的準備。

但是這樣的通知形式也有其弊端，例如對于正在集中精神進行駕駛的司機而言，收到短信并不一定有時間進行閱讀，所以即便收到短信，也并不會得到預警信息；另外，短信發布需要一定的時間，而預警信息往往是有其時效性。隨著大量的科技成果被用于交通運營，不少高速公路沿途隔一定距離就會設置一個LED指示牌，用以向司機提供交通指示，可以將短信發布與這些設施結合起來，用以發布預警信息，以彌補單純的短信發布可能存在的遺漏。

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TP393

A

1008-7508（2015）11-0046-02

2015－06－13

何鹍（1983－），吉林長春人，長春師范大學講師，博士研究生，從事數據庫及計算機應用研究。