何鹍

（長(zhǎng)春師范大學(xué)，吉林長(zhǎng)春130032）

道路安全監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)用研究

何鹍

（長(zhǎng)春師范大學(xué)，吉林長(zhǎng)春130032）

文章首先指出了監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)在減少道路災(zāi)害損失、保護(hù)道路行駛?cè)藛T人身安全方面所起到的重要作用。然后詳細(xì)闡述了監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的概念及其特征，并結(jié)合國(guó)內(nèi)外監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)當(dāng)前的研究現(xiàn)狀，介紹了道路安全監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的構(gòu)架、功能以及使用效果。

災(zāi)害監(jiān)測(cè)；預(yù)警信息；道路安全

一、引言

監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)在減少道路災(zāi)害損失、保護(hù)道路行駛?cè)藛T人身安全方面起著重要作用。這一工作具有數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不統(tǒng)一、傳輸速度要求高、實(shí)時(shí)性要求高、預(yù)警結(jié)果計(jì)算量大等特點(diǎn)，一般需要具有網(wǎng)絡(luò)帶寬高、計(jì)算速度快以及存儲(chǔ)效率高的硬件系統(tǒng)支持，屬于土木監(jiān)測(cè)儀器、地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)、現(xiàn)代通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)等多學(xué)科交叉結(jié)合的應(yīng)用性高新技術(shù)領(lǐng)域。

我國(guó)大部分地區(qū)自然環(huán)境復(fù)雜，氣象條件多變，臺(tái)風(fēng)、冰雪、地震等自然災(zāi)害頻發(fā)，各種各樣的地質(zhì)災(zāi)害對(duì)居民日常生活以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生了不利的影響。當(dāng)凍土路段、軟基路段和山區(qū)高邊坡路段道路運(yùn)營(yíng)后，如何快速、高精度、大范圍監(jiān)測(cè)復(fù)雜地區(qū)的道路路基沉降、變形，邊坡滑坡以及動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)道路積雪、結(jié)冰災(zāi)害成為保障道路安全運(yùn)行的關(guān)鍵問題。目前，雖然在一些領(lǐng)域已經(jīng)采用了一些對(duì)策，但由于監(jiān)測(cè)范圍大、危險(xiǎn)點(diǎn)確定困難，沒有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和災(zāi)害分析，難以形成預(yù)警預(yù)報(bào)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，在一些地區(qū)已經(jīng)采用傳感器和其他裝置進(jìn)行遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)，但在準(zhǔn)確性及反應(yīng)速度方面非常欠缺。

二、監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)研究現(xiàn)狀

預(yù)警系統(tǒng)（EWS，Early-WarningSystem）是指包含有一連串相關(guān)的活動(dòng)，包括：第一，對(duì)危險(xiǎn)的認(rèn)知和定位；第二，監(jiān)測(cè)和預(yù)知即將發(fā)生的事件；第三，處理相關(guān)信息，并向有關(guān)部門和公眾及時(shí)發(fā)布可理解的預(yù)警信息；第四，釆取合適的并且及時(shí)的行動(dòng)，來做出相關(guān)的應(yīng)急反應(yīng)。由此可見，預(yù)警系統(tǒng)在某種意義上可以定義為：包含采集、處理、分發(fā)各類災(zāi)情信息的樞紐，最終的目的是要為相關(guān)管理部門和公眾做出各種應(yīng)急對(duì)策、為釆取有效的行動(dòng)提供可靠的依據(jù)。

監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)中預(yù)警安全等級(jí)的劃分主要根據(jù)現(xiàn)有的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警等級(jí)劃分和氣象災(zāi)害預(yù)警等級(jí)劃分來進(jìn)行判斷。通常采用的是五級(jí)的預(yù)警等級(jí)劃分，一級(jí)為綠色預(yù)警，代表災(zāi)害發(fā)生可能性很小；二級(jí)為藍(lán)色預(yù)警，代表災(zāi)害發(fā)生可能性較小；三級(jí)為黃色預(yù)警，代表災(zāi)害發(fā)生可能性較大；四級(jí)為橙色預(yù)警，代表災(zāi)害發(fā)生可能性大；五級(jí)為紅色預(yù)警，代表災(zāi)害發(fā)生可能很大。

例如廣東省的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警等級(jí)劃分情況是不同的預(yù)警等級(jí)需要不同權(quán)限的部門來簽批并做出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施以減少災(zāi)害帶來的損失。一級(jí)預(yù)警需要通報(bào)監(jiān)測(cè)室主任，表明已存在地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)。二級(jí)預(yù)警需要通報(bào)監(jiān)測(cè)站總工，表明可能進(jìn)一步發(fā)生變形。三級(jí)預(yù)警需要通報(bào)監(jiān)測(cè)站站長(zhǎng)，表明已存在地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)，可能致災(zāi)。四級(jí)預(yù)警需要通報(bào)，表明地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)和危險(xiǎn)區(qū)產(chǎn)生群發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害可能性大。五級(jí)預(yù)警需要通報(bào)廳主管廳長(zhǎng)，表明地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)和危險(xiǎn)區(qū)產(chǎn)生群發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害可能性很大。

吉林省突發(fā)氣象災(zāi)害預(yù)警信息發(fā)布也已經(jīng)形成了相應(yīng)的制度。具體的劃分情況、發(fā)布辦法和處置辦法如下：

1、突發(fā)氣象災(zāi)害種類

突發(fā)的氣象災(zāi)害主要包括暴雨、雪災(zāi)、冰雹、道路結(jié)冰、大風(fēng)、雷雨大風(fēng)、大霧、沙塵暴、高溫、寒潮、嚴(yán)寒、霜凍、臺(tái)風(fēng)等突發(fā)性天氣氣候事件。

2、突發(fā)氣象災(zāi)害預(yù)警信息的發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)

突發(fā)氣象災(zāi)害預(yù)警信息根據(jù)災(zāi)害的嚴(yán)重性和緊急程度，可分為四級(jí)（Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ級(jí)）標(biāo)準(zhǔn)，顏色依次為紅色、橙色、黃色和藍(lán)色，依次代表特別嚴(yán)重、嚴(yán)重、較重和一般。

3、突發(fā)氣象災(zāi)害預(yù)警信息發(fā)布流程

市氣象臺(tái)負(fù)責(zé)對(duì)突發(fā)性災(zāi)害天氣的隨時(shí)監(jiān)測(cè)、分析、預(yù)報(bào)、預(yù)警工作，預(yù)警信息發(fā)布后，首先向市政府應(yīng)急管理辦公室和省氣象局應(yīng)急管理辦公室報(bào)告，然后發(fā)給各相關(guān)決策部門和市電視臺(tái)、人民電臺(tái)、移動(dòng)公司、聯(lián)通公司、網(wǎng)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(huì)發(fā)布出去（市電視臺(tái)滾動(dòng)字幕插播，人民電臺(tái)實(shí)時(shí)廣播插播，移動(dòng)、聯(lián)通、網(wǎng)通等短信免費(fèi)群發(fā)）。

4、接到突發(fā)氣象災(zāi)害預(yù)警信息后應(yīng)采取的措施

各級(jí)政府和相關(guān)的決策部門，接收到預(yù)警信息后要立即做好隨時(shí)啟動(dòng)相關(guān)應(yīng)急預(yù)案的準(zhǔn)備。社會(huì)公眾當(dāng)通過各種媒體獲得預(yù)警信息后要引起注意，當(dāng)發(fā)布黃色以上預(yù)警信號(hào)后要高度警惕，做好各種避險(xiǎn)準(zhǔn)備，當(dāng)發(fā)布橙色和紅色預(yù)警信號(hào)時(shí)，建議中小學(xué)要停課，戶外特別是高空、水上作業(yè)要停止，迅速離開危房，轉(zhuǎn)移到安全地帶暫避。未及時(shí)撤離和轉(zhuǎn)移的要設(shè)法發(fā)出求救信號(hào)，耐心等待救援。

三、道路安全監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)構(gòu)架

（1）評(píng)價(jià)發(fā)布總平臺(tái)

影響道路交通安全的因素主要包括路基穩(wěn)定性，邊坡穩(wěn)定性，橋梁安全性以及路面冰雪情況。對(duì)于相關(guān)的影響參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并且進(jìn)行實(shí)時(shí)的狀態(tài)評(píng)估和發(fā)布具有重要的安全意義。開發(fā)本套軟件系統(tǒng)的目的就是對(duì)于監(jiān)測(cè)的道路參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的狀態(tài)評(píng)估并且將得到的預(yù)報(bào)預(yù)警信息及時(shí)的通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送給相關(guān)的管理部門。

本軟件的主要用途是對(duì)于道路安全監(jiān)測(cè)參數(shù)進(jìn)行綜合的評(píng)價(jià)及發(fā)布并且對(duì)每一個(gè)子模塊部分都可獨(dú)立進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)預(yù)警。預(yù)警系統(tǒng)的原始監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)由安裝在邊坡、路基、橋梁及冰雪路段的各種傳感器負(fù)責(zé)采集，進(jìn)而通過無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳送回實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中進(jìn)行保存。在實(shí)驗(yàn)室的評(píng)價(jià)系統(tǒng)端平臺(tái)上分別建立邊坡、路基、橋梁及冰雪四個(gè)災(zāi)害評(píng)價(jià)子模塊來讀取數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行安全預(yù)警等級(jí)的計(jì)算并將計(jì)算結(jié)果再次返回給數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行保存。發(fā)布系統(tǒng)端可以設(shè)在公路管理部門等需要查看預(yù)警結(jié)果的相關(guān)部門，只要通過互聯(lián)網(wǎng)便可訪問評(píng)價(jià)系統(tǒng)端實(shí)時(shí)同步的獲得安全預(yù)警等級(jí)結(jié)果及相關(guān)主要參數(shù)。進(jìn)而按照需要來通過手機(jī)短信、廣播或LED屏等方式進(jìn)行發(fā)布。

系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)使用Access數(shù)據(jù)庫(kù)，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸使用面向連接的協(xié)議TCP協(xié)議，這保證了傳輸過程中不會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象，從而確保數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)端最快最準(zhǔn)確的檢測(cè)到最新數(shù)據(jù)。使用者只需要下載或安裝我們開發(fā)的發(fā)布系統(tǒng)端即可實(shí)時(shí)通過Internet查詢我們的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及預(yù)報(bào)預(yù)警，同時(shí)在發(fā)布系統(tǒng)端分為管理員權(quán)限Admin和普通用戶權(quán)限User兩類，管理員權(quán)限可實(shí)現(xiàn)所有軟件功能的操作，而普通用戶權(quán)限則只能查看預(yù)警的結(jié)果。

（2）軟硬件配置要求

系統(tǒng)由評(píng)價(jià)系統(tǒng)與發(fā)布系統(tǒng)組成。評(píng)價(jià)系統(tǒng)與發(fā)布系統(tǒng)都使用C++語言編寫，在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過程中使用了MFC庫(kù)和STL庫(kù)。評(píng)價(jià)系統(tǒng)與發(fā)布系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊功能使用Windows Socket實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)庫(kù)訪問使用ADO實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境是MicrosoftVisualStudio2008SP1，系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)是Microsoft WindowsXP，本系統(tǒng)可在任意具有網(wǎng)絡(luò)適配器接口和支持. NET的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行。

硬件環(huán)境：X86兼容微機(jī)；CPU：Pentium42.0GHz以上；內(nèi)存：512MB以上；硬盤：20G以上。

軟件環(huán)境：WindowsXP、WindowsVISTA、Windows7操作系統(tǒng)；MatlabR2010a；MicrosoftAccess2003數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。

（3）界面功能

由于評(píng)價(jià)系統(tǒng)與發(fā)布系統(tǒng)是利用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行通訊的，這就需要考慮其安全性。以避免非授權(quán)用戶可以任意訪問服務(wù)器，當(dāng)這些非授權(quán)客戶端對(duì)服務(wù)器發(fā)出大量的數(shù)據(jù)請(qǐng)求，就有可能導(dǎo)致服務(wù)器無法正常工作，使得真正的合法用戶也無法實(shí)時(shí)地獲得監(jiān)測(cè)的結(jié)果。所以評(píng)價(jià)系統(tǒng)中引入了用戶身份認(rèn)證。對(duì)于用戶的權(quán)限也分成了兩個(gè)等級(jí)：Admin和User。Admin作為管理員可以獲得實(shí)時(shí)的邊坡，路基，橋梁，冰雪安全等級(jí)，也可以查看歷史的安全等級(jí)記錄，以及各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的歷史變化趨勢(shì)圖。User作為普通用戶，只能查看當(dāng)前的安全等級(jí)。

評(píng)價(jià)系統(tǒng)的工作主要包含四個(gè)模塊，分別為網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊、監(jiān)聽模塊、數(shù)據(jù)管理模塊和子程序調(diào)用模塊。網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊主要負(fù)責(zé)與發(fā)布系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通訊；監(jiān)聽模塊主要負(fù)責(zé)處理客戶端的各種請(qǐng)求，同時(shí)做出各種處理指令；數(shù)據(jù)管理模塊主要負(fù)責(zé)從數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中調(diào)取需要的數(shù)據(jù)；子程序調(diào)用模塊主要負(fù)責(zé)調(diào)用各個(gè)子程序來計(jì)算。

發(fā)布系統(tǒng)的工作主要包含六個(gè)模塊，分別為網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊、登錄模塊、IP設(shè)置模塊、傳感器選擇模塊、實(shí)時(shí)更新模塊和安全等級(jí)預(yù)警模塊。網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊主要負(fù)責(zé)與評(píng)價(jià)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通訊；登錄模塊主要負(fù)責(zé)區(qū)分管理員和普通用戶的權(quán)限；IP設(shè)置模塊主要負(fù)責(zé)設(shè)定評(píng)價(jià)系統(tǒng)所在的IP地址；傳感器選擇模塊主要負(fù)責(zé)選擇所要查看的傳感器位置；實(shí)時(shí)更新模塊主要負(fù)責(zé)按照設(shè)定的時(shí)間頻率更新客戶端數(shù)據(jù)；安全等級(jí)預(yù)警模塊主要負(fù)責(zé)顯示最后的預(yù)警結(jié)果及相關(guān)建議。

四、監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)使用效果

管理部門在得到預(yù)警信息后可以會(huì)同交警部門進(jìn)行交通疏導(dǎo)、管制；也可以會(huì)同廣電部門通過廣播、電視等媒體進(jìn)行預(yù)警信息的公告；也可以會(huì)同通信部門通過小區(qū)短信的形式，對(duì)可能經(jīng)過出現(xiàn)預(yù)警的路段的司機(jī)發(fā)送短信通知，讓司機(jī)做出減速通過該路段或者是繞行的準(zhǔn)備。

但是這樣的通知形式也有其弊端，例如對(duì)于正在集中精神進(jìn)行駕駛的司機(jī)而言，收到短信并不一定有時(shí)間進(jìn)行閱讀，所以即便收到短信，也并不會(huì)得到預(yù)警信息；另外，短信發(fā)布需要一定的時(shí)間，而預(yù)警信息往往是有其時(shí)效性。隨著大量的科技成果被用于交通運(yùn)營(yíng)，不少高速公路沿途隔一定距離就會(huì)設(shè)置一個(gè)LED指示牌，用以向司機(jī)提供交通指示，可以將短信發(fā)布與這些設(shè)施結(jié)合起來，用以發(fā)布預(yù)警信息，以彌補(bǔ)單純的短信發(fā)布可能存在的遺漏。

［1］劉傳正，劉艷輝.地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域預(yù)警原理與顯式預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究［J］.水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2007.6：109-115.

［2］陳德智，何李.變形監(jiān)測(cè)信息管理與工程安全預(yù)警系統(tǒng)簡(jiǎn)介［J］.山西建筑，2009，35（35）：352-353.

［3］大唐電信.山洪災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)在智慧水利中的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用［J］.電信技術(shù)，2011，11：74-75.

［4］張以晨.吉林省地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃綜合研究及預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)［D］.吉林大學(xué)，2012，6.

TP393

A

1008-7508（2015）11-0046-02

2015－06－13

何鹍（1983－），吉林長(zhǎng)春人，長(zhǎng)春師范大學(xué)講師，博士研究生，從事數(shù)據(jù)庫(kù)及計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究。