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道路天气信息系统RWIS(Road Weather Information System)是面向高速公路、国省干线、山区道路、桥梁、隧道出入口、城市快速路等交通场景建设的道路气象与路面实况综合监测系统。
传统气象观测主要反映一定区域范围内的大气环境状态,而道路交通安全更直接受到路面温度、路面干湿状态、积水、积雪、结冰、能见度、降水类型以及局地风场等因素影响。同一条道路不同路段因海拔、坡度、阴阳坡、桥梁结构、隧道环境和周边地形不同,实际道路气象条件可能存在明显差异。

特别是在桥梁、背阴坡、山区急弯、长大纵坡、隧道出入口、临水路段和风口等位置,道路可能比周边区域更早出现降温、结霜、积雪或结冰。单纯依据区域天气预报或空气温度,难以准确反映道路实际通行条件。
当前道路气象管理通常存在以下问题:
因此,需要建设以道路实际状态为核心的RWIS交通气象监测系统,对道路环境、路面状态及交通高影响天气进行连续在线监测,为道路养护、交通诱导、恶劣天气预警、除雪除冰和应急调度提供数据依据。
建设交通气象站RWIS路面实况监测系统,实现道路气象环境、路面状态和高影响天气的连续在线感知,建立从现场监测、边缘计算、网络传输、平台分析到预警应用的完整技术体系。
主要建设目标包括:
系统需要直接监测道路表面实际状态,而不是仅根据环境气象参数推测路面情况。应能够持续识别干燥、潮湿、积水、积雪和结冰等道路状态,并同步获取路表温度。
除道路表面状态外,还需要同步监测影响道路交通安全的温度、湿度、气压、降水、风速、风向和能见度等参数,形成完整交通气象观测数据。
道路是否结冰不能简单采用空气温度低于0℃作为判断依据,应综合路表温度、水膜状态、降水、空气湿度、露点及道路历史状态进行联合分析。
桥梁、山区道路、背阴坡、隧道口、风口等位置具有明显局地气象特征,需要按照风险点位布设交通气象站,而不能完全依赖区域气象站数据。
系统应支持7×24小时连续运行,具备远程状态监控、本地数据缓存、断网补传、远程参数配置和设备异常诊断能力。
多个RWIS站点需要统一联网,形成高速公路或区域道路气象监测网络,实现地图化管理、风险分布分析和跨路段联动。
系统采用“道路感知层、气象感知层、边缘计算层、通信传输层、平台应用层、业务联动层”六层架构。
道路感知层重点监测路面温度、干湿状态、积水、积雪和结冰;气象感知层监测空气温湿度、气压、风速风向、降水和能见度;边缘计算设备完成多源数据采集、状态识别、风险计算和现场缓存;通信系统将数据上传至SIYB®交通气象监测平台。
平台对各站点数据进行实时展示、趋势分析、地图展示、风险分级和交通气象预警,并可向道路养护、交通监控、可变情报板和第三方管理平台提供标准接口。
系统整体技术路线为:
道路实况监测 → 道路气象监测 → 边缘数据采集 → 多参数融合分析 → 道路风险判识 → 数据上传 → GIS地图展示 → 交通气象预警 → 养护与交通管理联动。
现场道路感知设备:
非接触路面状况传感器 + 路表温度传感器 + 可选埋入式路况传感器
道路气象监测设备:
空气温湿度 + 大气压力 + 风速风向 + 降水 + 能见度
现场边缘计算:
多参数采集 + 数据预处理 + 数据质量控制 + 状态识别 + 风险计算 + 本地存储
通信网络:
Ethernet / 光纤 / 4G / 5G / RS485
平台应用:
实时地图 + 道路实况 + 趋势分析 + 风险预警 + 历史数据 + 报表 + 运维管理
业务联动:
养护系统 + 高速公路监控平台 + 可变情报板 + 交警系统 + 应急平台 + 第三方数据平台
| 监测项目 | 监测方法 | 主要用途 |
|---|---|---|
| 路面状态 | 非接触多波段光学识别 | 识别干燥、潮湿、积水、积雪、结冰等状态 |
| 路表温度 | 非接触红外测温 | 监测道路实际热状态及结冰风险 |
| 水膜状态 | 光学模型识别 | 识别道路自由水及低温湿滑条件 |
| 冰雪覆盖 | 光谱识别与模型估算 | 判断积雪、结冰及冰雪混合状态 |
| 空气温度 | 温度传感器 | 道路环境温度监测 |
| 空气湿度 | 湿度传感器 | 露点、结霜和高湿环境分析 |
| 大气压力 | 气压传感器 | 交通气象环境分析 |
| 风速 | 超声波或机械式风速传感器 | 横风、风吹雪和道路热交换分析 |
| 风向 | 风向传感器 | 判断道路横风方向和风吹雪方向 |
| 降水 | 光学或称重/压电等降水监测 | 识别雨、雪、雨夹雪及降水过程 |
| 能见度 | 前向散射法 | 监测雾、降雪等引起的低能见度 |
| 路面内部温度 | 埋入式温度传感器,可选 | 研究道路内部热状态及温度梯度 |
| 冰点/融雪剂状态 | 埋入式路况传感器,可选 | 特殊项目进行冰点及融雪剂相关分析 |
| 现场图像 | 道路视频摄像机,可选 | 辅助人工复核现场天气及道路状态 |
非接触道路状况传感器向目标路面发射特定波段光信号,并接收道路表面的反射光。干燥路面、水膜、冰层和积雪具有不同的光谱反射和吸收特征,通过多波段光谱信息、反射强度和标定模型,可以对道路表面状态进行分类识别。
通过与路表温度、空气温湿度和降水信息组合,可进一步判断道路状态变化过程,例如干燥转潮湿、潮湿转积水、积水向结冰转变,以及积雪融化后重新冻结等过程。
系统采用多参数联合分析,不使用单一气温阈值作为道路结冰判断条件。
综合风险可表示为:
R = F(路表温度、道路水分、降水状态、空气湿度、露点、路表温度变化率、当前路面状态、历史道路特征)
其中R表示道路结冰风险指数。
当道路存在自由水,同时路表温度持续下降并接近道路有效冰点时,风险等级逐步提高;如果传感器已经直接识别到冰层,则进入结冰状态报警。
通过空气温度和相对湿度计算露点温度。当路表温度接近或低于露点,并处于低温条件时,可分析道路结露和结霜风险。
平台不仅分析当前路表温度,还分析一定时间窗口内的温度变化速率。持续快速降温通常比单个瞬时温度值更具有预警价值。
结合能见度、湿度、降水和现场视频,可识别雾、强降雪等造成的低能见度交通风险。
山区、高原、桥梁及开阔道路可以结合风速、风向、降雪和路面积雪状态,对风吹雪和道路二次积雪风险进行辅助判断。
实时展示路面干燥、潮湿、积水、积雪、结冰及冰雪混合状态。
实时显示路表温度,并记录最高温度、最低温度和温度变化趋势。
集中显示温度、湿度、气压、风速、风向、降水和能见度等交通气象参数。
根据路面状态、路表温度和气象条件综合计算道路结冰风险。
当能见度下降至设定等级时自动生成低能见度事件。
识别降雪过程,并与路面积雪状态联合分析。
对道路结冰、积雪、低能见度、强降水、大风等交通高影响天气进行统一管理。
在GIS地图上显示各交通气象站位置、实时状态和风险等级。
支持按站点、时间和监测参数查询历史数据。
自动记录预警开始时间、峰值、持续时间和解除时间。
实时监测设备供电、通信、传感器状态和数据完整率。
| 设备 | 配置建议 | 主要功能 |
|---|---|---|
| 道路积雪结冰监测仪 | 核心配置 | 道路干湿、积水、积雪、结冰及路表温度监测 |
| 空气温湿度传感器 | 标准配置 | 空气温度、湿度及露点分析 |
| 大气压力传感器 | 标准/可选 | 大气压力监测 |
| 降水传感器 | 推荐配置 | 雨、雪及降水过程监测 |
| 能见度传感器 | 推荐配置 | 道路低能见度监测 |
| 风速风向传感器 | 推荐配置 | 道路风环境、横风和风吹雪监测 |
| 埋入式路况传感器 | 可选 | 路面内部温度、冰点等扩展监测 |
| 道路摄像机 | 可选 | 现场道路状态人工复核 |
| 边缘采集主机 | 标准配置 | 多源数据采集、处理、存储和上传 |
| 工业通信设备 | 标准配置 | Ethernet、光纤、4G/5G等通信 |
| 控制箱 | 标准配置 | 供电、防雷、保护及设备集成 |
| 市电/太阳能供电 | 项目化配置 | 系统长期连续供电 |
| SIYB®交通气象平台 | 标准/项目配置 | 数据展示、分析、预警及第三方接口 |
| 监测对象 | 道路表面积雪、结冰、水膜及路面热状态 |
|---|---|
| 路面状态 | 干燥、潮湿、积水、积雪、结冰,可扩展霜及冰雪混合状态 |
| 路表温度范围 | 典型-50℃~+80℃ |
| 路表温度分辨率 | 0.1℃ |
| 路表温度精度 | 典型±0.5℃方向,最终以所选传感器为准 |
| 水/冰雪覆盖 | 根据所选光学路况传感器进行模型识别或等效厚度估算 |
| 数据更新周期 | 典型1~60s,可项目化设置 |
| 安装高度 | 非接触设备典型3~6m,按照传感器视场及道路宽度确定 |
| 通信 | RS485、Ethernet、4G等 |
| 协议 | Modbus-RTU/TCP、MQTT、HTTP/API等 |
| 空气温度 | 典型-50℃~+60℃方向 |
|---|---|
| 相对湿度 | 0~100%RH |
| 安装要求 | 配置专业防辐射罩,避免太阳辐射影响 |
| 监测原理 | 前向散射法等 |
|---|---|
| 监测范围 | 根据项目需求选择交通气象型能见度仪 |
| 主要输出 | 气象光学视程、低能见度等级 |
| 监测参数 | 瞬时风速、平均风速、最大风速、风向 |
|---|---|
| 监测方式 | 超声波或机械式传感器 |
| 应用 | 横风、高架桥、山区风口及风吹雪监测 |
以上参数为交通气象站方案设计参考。正式项目应依据道路等级、所在地气候条件、项目技术要求和设备最终选型确定。
SIYB®交通气象监测平台对多个RWIS站点进行集中管理,并以GIS地图方式展示道路气象和路面实况。
| 平台模块 | 主要功能 |
|---|---|
| 道路气象地图 | 地图展示各RWIS站点及实时风险等级 |
| 路面实况 | 显示干燥、潮湿、积水、积雪、结冰等状态 |
| 实时气象 | 显示温度、湿度、风、降水和能见度 |
| 趋势分析 | 查看各监测参数历史变化曲线 |
| 状态时间轴 | 记录道路状态开始、变化及结束过程 |
| 预警中心 | 管理道路结冰、积雪、低能见度、大风等预警 |
| 事件管理 | 记录完整恶劣天气过程 |
| 站点管理 | 管理站点位置、设备和监测参数 |
| 设备运维 | 设备在线状态、通信、供电和故障诊断 |
| 历史报表 | 日报、月报、季报及自定义时间报表 |
| 数据接口 | 支持API、MQTT、HTTP及第三方平台对接 |
对路表温度、水膜、降水、湿度和道路状态进行综合分析,形成道路结冰风险指数。
长期统计各站点结冰发生频率、持续时间及最低路表温度,形成道路易结冰路段数据库。
对同一路线不同站点进行横向比较,可分析山区、桥梁、背阴坡及隧道口等局地微气候差异。
结合昼夜周期、天气条件和道路结构分析不同道路的升温和降温规律。
综合结冰、积雪、降水、能见度和风环境,形成不同类型的交通高影响天气事件。
通过长期数据积累,可为每一个RWIS站点建立道路气象特征档案,包括最低温度、结冰频率、降雪频率、低能见度频率和大风频率等。
| 风险类型 | 主要判据 | 建议应用 |
|---|---|---|
| 低温风险 | 路表温度进入设定低温区间并持续下降 | 提醒养护单位关注道路状态 |
| 低温湿滑 | 道路潮湿/积水,同时路表温度较低 | 提高结冰监测等级 |
| 结冰风险 | 水分、路表温度、气象条件综合满足结冰条件 | 提前进行除冰防冰准备 |
| 道路结冰 | 传感器识别到实际冰层 | 启动高等级交通气象预警 |
| 积雪风险 | 持续降雪并出现道路积雪 | 启动除雪和道路养护调度 |
| 低能见度 | 能见度低于项目设定等级 | 交通诱导、限速或其他管理措施 |
| 横风风险 | 风速达到道路管理设定阈值 | 桥梁、高架及风口路段重点预警 |
系统可根据道路管理单位的业务规则,将风险信息发送至高速公路监控中心、养护部门、交警部门、应急管理系统或可变情报板。
调查道路等级、桩号、地形、坡度、桥梁、隧道、阴阳坡、历史结冰点、气象特点、供电条件和通信条件。
优先选择桥梁、长大纵坡、背阴路段、山区弯道、风口、隧道出入口、临水区域以及历史易结冰和事故易发位置。
道路状况传感器可安装于路侧立杆、门架或既有交通设施,保证监测视场覆盖具有代表性的道路区域。
路表温度监测区域应尽量与路面状态监测区域一致,避免不同日照条件造成数据代表性差异。
温湿度传感器应安装防辐射罩;风速风向、降水和能见度设备应尽量避免建筑物、树木和大型交通设施的明显干扰。
完成传感器、边缘采集主机、通信网络和平台的数据接入及协议配置。
投运前建议针对干燥、潮湿、积水、积雪和结冰等典型道路状态进行人工观测比对。
验证实时数据、历史数据、报警、设备状态、断网补传和第三方接口。
经过完整天气过程运行后,根据现场实际数据对告警阈值和风险模型进行优化。
RWIS交通气象站属于长期无人值守道路监测设备,应建立常态化运维机制。
系统以道路表面实际状态为核心,不再仅通过空气温度间接推测道路情况。
将路面状态、路表温度、空气温湿度、降水、能见度和风环境统一进行综合分析。
适合桥梁、山区、背阴坡、隧道口等传统区域气象数据难以准确代表的场景。
实现道路气象24小时连续监测,特别适合夜间、偏远山区和恶劣天气环境。
完整记录道路由干燥到潮湿、积水、降雪、结冰以及后续融化全过程。
多个交通气象站组成道路监测网络后,可形成整条高速公路或区域路网的道路气象风险地图。
支持与道路养护、交通监控、可变情报板、交警和第三方平台进行数据互联。
持续积累道路气象历史数据,为道路设计、冬季养护、风险治理和交通安全管理提供数据基础。
| 应用场景 | 重点监测内容 |
|---|---|
| 高速公路 | 道路结冰、积雪、低能见度、降水、风环境 |
| 高速公路长大纵坡 | 路表温度、结冰、积雪及低附着风险 |
| 桥梁和高架桥 | 桥面快速降温、薄冰和黑冰风险 |
| 背阴路段 | 长期低温、积雪和反复冻结 |
| 山区急弯 | 结冰、积雪、低能见度及局地气象 |
| 隧道出入口 | 温湿度突变、洞口结冰、积雪和能见度 |
| 山区风口 | 大风、横风和风吹雪 |
| 国省干线 | 道路气象、路面状态和高影响天气 |
| 城市快速路 | 高架结冰、低能见度和冬季道路养护 |
| 高寒地区道路 | 长期低温、积雪、结冰和风雪过程 |
| 效益类型 | 主要价值 |
|---|---|
| 道路安全 | 及时发现道路结冰、积雪和低能见度风险 |
| 风险提前发现 | 通过路表温度和多参数趋势分析提前识别潜在结冰条件 |
| 减少人工巡查 | 实现夜间、山区和恶劣天气无人值守连续监测 |
| 养护精细化 | 为除雪、除冰和融雪剂作业提供实际道路数据 |
| 交通管理 | 为限速、交通诱导和道路管控提供实时依据 |
| 事件追溯 | 保存完整天气和道路状态变化过程 |
| 路网管理 | 多个站点形成道路气象风险空间分布图 |
| 数据资产 | 建立长期道路气象历史数据库 |
交通气象站RWIS系统设计、设备选型、安装和项目验收可结合现行国家标准、行业标准以及项目所在地道路管理单位技术要求执行。
| 标准或技术依据 | 名称 | 参考内容 |
|---|---|---|
| GB/T 33697-2017 | 公路交通气象监测设施技术要求 | 交通气象观测设施、监测参数、数据采集和布设参考 |
| JT/T 715-2022 | 道路交通气象环境 埋入式路面状况检测器 | 埋入式道路状态监测设备技术参考 |
| GA/T 1494-2018 | 路面结冰监测系统通用技术条件 | 道路结冰监测系统组成及功能技术参考 |
| GB/T 46252-2025 | 道路结冰高影响路段排查规范 | 道路结冰高影响路段识别和建设场景参考 |
| GB/T 4208-2017 | 外壳防护等级(IP代码) | 户外传感器和控制设备防护设计 |
| GB/T 17626系列 | 电磁兼容 试验和测量技术 | 设备静电、浪涌和射频抗扰度设计参考 |
当前资料未提供可公开核验的具体SIYB® RWIS交通气象站已交付项目,因此不虚构具体客户名称和项目运行数据。以下作为典型应用配置参考。
| 典型项目 | 建议配置 | 主要输出 |
|---|---|---|
| 高速公路易结冰路段 | 路况 + 路表温度 + 温湿度 + 降水 + 能见度 | 结冰、积雪、湿滑、低能见度综合风险 |
| 高速公路桥梁 | 路况 + 路表温度 + 温湿度 + 风 | 桥面薄冰、黑冰及快速降温风险 |
| 山区高速公路 | 路况 + 温湿度 + 风 + 降水 + 能见度 | 积雪、结冰、风吹雪和低能见度风险 |
| 隧道出入口 | 路况 + 路表温度 + 温湿度 + 能见度 + 视频 | 洞口结冰、湿滑和状态转换监测 |
| 区域RWIS监测网络 | 多个交通气象站 + SIYB®平台 | 道路气象地图、风险分区和区域交通气象预警 |
本方案属于交通气象站RWIS路面实况监测系统前期技术设计方案。实际项目中的监测参数、设备数量、布站距离、安装高度、通信方式、供电方式、数据更新周期、预警阈值及平台接口,应根据现场勘察、道路等级、气候条件和项目技术要求最终确定。
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