道路安全监测预警系统应用研究

何鹍

（长春师范大学，吉林长春130032）

道路安全监测预警系统应用研究

何鹍

（长春师范大学，吉林长春130032）

文章首先指出了监测预警系统在减少道路灾害损失、保护道路行驶人员人身安全方面所起到的重要作用。然后详细阐述了监测预警系统的概念及其特征，并结合国内外监测预警系统当前的研究现状，介绍了道路安全监测预警系统的构架、功能以及使用效果。

灾害监测；预警信息；道路安全

一、引言

监测预警系统在减少道路灾害损失、保护道路行驶人员人身安全方面起着重要作用。这一工作具有数据量大、数据结构不统一、传输速度要求高、实时性要求高、预警结果计算量大等特点，一般需要具有网络带宽高、计算速度快以及存储效率高的硬件系统支持，属于土木监测仪器、地质环境监测、现代通信技术、计算机网络技术和自动化技术等多学科交叉结合的应用性高新技术领域。

我国大部分地区自然环境复杂，气象条件多变，台风、冰雪、地震等自然灾害频发，各种各样的地质灾害对居民日常生活以及国民经济产生了不利的影响。当冻土路段、软基路段和山区高边坡路段道路运营后，如何快速、高精度、大范围监测复杂地区的道路路基沉降、变形，边坡滑坡以及动态监测道路积雪、结冰灾害成为保障道路安全运行的关键问题。目前，虽然在一些领域已经采用了一些对策，但由于监测范围大、危险点确定困难，没有实时监测和灾害分析，难以形成预警预报网络平台，在一些地区已经采用传感器和其他装置进行远距离监测，但在准确性及反应速度方面非常欠缺。

二、监测预警系统研究现状

预警系统（EWS，Early-WarningSystem）是指包含有一连串相关的活动，包括：第一，对危险的认知和定位；第二，监测和预知即将发生的事件；第三，处理相关信息，并向有关部门和公众及时发布可理解的预警信息；第四，釆取合适的并且及时的行动，来做出相关的应急反应。由此可见，预警系统在某种意义上可以定义为：包含采集、处理、分发各类灾情信息的枢纽，最终的目的是要为相关管理部门和公众做出各种应急对策、为釆取有效的行动提供可靠的依据。

监测预警系统中预警安全等级的划分主要根据现有的地质灾害预警等级划分和气象灾害预警等级划分来进行判断。通常采用的是五级的预警等级划分，一级为绿色预警，代表灾害发生可能性很小；二级为蓝色预警，代表灾害发生可能性较小；三级为黄色预警，代表灾害发生可能性较大；四级为橙色预警，代表灾害发生可能性大；五级为红色预警，代表灾害发生可能很大。

例如广东省的地质灾害预警等级划分情况是不同的预警等级需要不同权限的部门来签批并做出相应的应对措施以减少灾害带来的损失。一级预警需要通报监测室主任，表明已存在地质灾害隐患点。二级预警需要通报监测站总工，表明可能进一步发生变形。三级预警需要通报监测站站长，表明已存在地质灾害点，可能致灾。四级预警需要通报，表明地质灾害易发区和危险区产生群发性地质灾害可能性大。五级预警需要通报厅主管厅长，表明地质灾害易发区和危险区产生群发性地质灾害可能性很大。

吉林省突发气象灾害预警信息发布也已经形成了相应的制度。具体的划分情况、发布办法和处置办法如下：

1、突发气象灾害种类

突发的气象灾害主要包括暴雨、雪灾、冰雹、道路结冰、大风、雷雨大风、大雾、沙尘暴、高温、寒潮、严寒、霜冻、台风等突发性天气气候事件。

2、突发气象灾害预警信息的发布标准

突发气象灾害预警信息根据灾害的严重性和紧急程度，可分为四级（Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ级）标准，颜色依次为红色、橙色、黄色和蓝色，依次代表特别严重、严重、较重和一般。

3、突发气象灾害预警信息发布流程

市气象台负责对突发性灾害天气的随时监测、分析、预报、预警工作，预警信息发布后，首先向市政府应急管理办公室和省气象局应急管理办公室报告，然后发给各相关决策部门和市电视台、人民电台、移动公司、联通公司、网通公司等，上述部门要在接到信息后立即将所接信息向社会发布出去（市电视台滚动字幕插播，人民电台实时广播插播，移动、联通、网通等短信免费群发）。

4、接到突发气象灾害预警信息后应采取的措施

各级政府和相关的决策部门，接收到预警信息后要立即做好随时启动相关应急预案的准备。社会公众当通过各种媒体获得预警信息后要引起注意，当发布黄色以上预警信号后要高度警惕，做好各种避险准备，当发布橙色和红色预警信号时，建议中小学要停课，户外特别是高空、水上作业要停止，迅速离开危房，转移到安全地带暂避。未及时撤离和转移的要设法发出求救信号，耐心等待救援。

三、道路安全监测预警系统构架

（1）评价发布总平台

影响道路交通安全的因素主要包括路基稳定性，边坡稳定性，桥梁安全性以及路面冰雪情况。对于相关的影响参数进行实时监测并且进行实时的状态评估和发布具有重要的安全意义。开发本套软件系统的目的就是对于监测的道路参数数据进行实时的状态评估并且将得到的预报预警信息及时的通过互联网发送给相关的管理部门。

本软件的主要用途是对于道路安全监测参数进行综合的评价及发布并且对每一个子模块部分都可独立进行安全监测预警。预警系统的原始监测数据由安装在边坡、路基、桥梁及冰雪路段的各种传感器负责采集，进而通过无线数据传输网络将数据传送回实验室的数据库当中进行保存。在实验室的评价系统端平台上分别建立边坡、路基、桥梁及冰雪四个灾害评价子模块来读取数据库当中的数据进行安全预警等级的计算并将计算结果再次返回给数据库进行保存。发布系统端可以设在公路管理部门等需要查看预警结果的相关部门，只要通过互联网便可访问评价系统端实时同步的获得安全预警等级结果及相关主要参数。进而按照需要来通过手机短信、广播或LED屏等方式进行发布。

系统的数据库使用Access数据库，网络数据传输使用面向连接的协议TCP协议，这保证了传输过程中不会出现数据丢失现象，从而确保数据发布系统端最快最准确的检测到最新数据。使用者只需要下载或安装我们开发的发布系统端即可实时通过Internet查询我们的监测数据及预报预警，同时在发布系统端分为管理员权限Admin和普通用户权限User两类，管理员权限可实现所有软件功能的操作，而普通用户权限则只能查看预警的结果。

（2）软硬件配置要求

系统由评价系统与发布系统组成。评价系统与发布系统都使用C++语言编写，在系统实现过程中使用了MFC库和STL库。评价系统与发布系统的数据通讯功能使用Windows Socket实现。数据库访问使用ADO实现。系统的开发环境是MicrosoftVisualStudio2008SP1，系统开发平台是Microsoft WindowsXP，本系统可在任意具有网络适配器接口和支持. NET的计算机上运行。

硬件环境：X86兼容微机；CPU：Pentium42.0GHz以上；内存：512MB以上；硬盘：20G以上。

软件环境：WindowsXP、WindowsVISTA、Windows7操作系统；MatlabR2010a；MicrosoftAccess2003数据库管理系统。

（3）界面功能

由于评价系统与发布系统是利用互联网进行通讯的，这就需要考虑其安全性。以避免非授权用户可以任意访问服务器，当这些非授权客户端对服务器发出大量的数据请求，就有可能导致服务器无法正常工作，使得真正的合法用户也无法实时地获得监测的结果。所以评价系统中引入了用户身份认证。对于用户的权限也分成了两个等级：Admin和User。Admin作为管理员可以获得实时的边坡，路基，桥梁，冰雪安全等级，也可以查看历史的安全等级记录，以及各项评价指标的历史变化趋势图。User作为普通用户，只能查看当前的安全等级。

评价系统的工作主要包含四个模块，分别为网络传输模块、监听模块、数据管理模块和子程序调用模块。网络传输模块主要负责与发布系统之间的数据通讯；监听模块主要负责处理客户端的各种请求，同时做出各种处理指令；数据管理模块主要负责从数据库当中调取需要的数据；子程序调用模块主要负责调用各个子程序来计算。

发布系统的工作主要包含六个模块，分别为网络传输模块、登录模块、IP设置模块、传感器选择模块、实时更新模块和安全等级预警模块。网络传输模块主要负责与评价系统之间的数据通讯；登录模块主要负责区分管理员和普通用户的权限；IP设置模块主要负责设定评价系统所在的IP地址；传感器选择模块主要负责选择所要查看的传感器位置；实时更新模块主要负责按照设定的时间频率更新客户端数据；安全等级预警模块主要负责显示最后的预警结果及相关建议。

四、监测预警系统使用效果

管理部门在得到预警信息后可以会同交警部门进行交通疏导、管制；也可以会同广电部门通过广播、电视等媒体进行预警信息的公告；也可以会同通信部门通过小区短信的形式，对可能经过出现预警的路段的司机发送短信通知，让司机做出减速通过该路段或者是绕行的准备。

但是这样的通知形式也有其弊端，例如对于正在集中精神进行驾驶的司机而言，收到短信并不一定有时间进行阅读，所以即便收到短信，也并不会得到预警信息；另外，短信发布需要一定的时间，而预警信息往往是有其时效性。随着大量的科技成果被用于交通运营，不少高速公路沿途隔一定距离就会设置一个LED指示牌，用以向司机提供交通指示，可以将短信发布与这些设施结合起来，用以发布预警信息，以弥补单纯的短信发布可能存在的遗漏。

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TP393

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1008-7508（2015）11-0046-02

2015－06－13

何鹍（1983－），吉林长春人，长春师范大学讲师，博士研究生，从事数据库及计算机应用研究。