一、方案介绍

风速与风力强度是影响道路交通安全、桥梁结构受力、隧道口气流稳定性、边坡与高空设施安全的重要气象参数。强风会直接导致大型车辆侧翻、桥梁结构振动放大、施工机械失稳、风沙侵蚀加剧以及高空坠物风险上升。在山区公路、跨海大桥、隧道洞口、港口码头和风口地形区域，风速变化具有突发性和极端性，传统人工巡查和普通气象预报难以满足工程安全管理对实时性和局地精度的要求。

本方案通过在关键位置布设高精度风速、风向与风力强度传感器，并接入4G联网采集主机，将实时风场数据上传至云平台，实现对风速、阵风、平均风速、风力等级和风向变化的连续在线监测、趋势分析与超限预警，为道路管控、桥梁限行、施工停工和灾害防范提供数据支撑。

二、监测目标

系统围绕“强风风险可感知、可预警、可决策”这一核心目标，具体包括：

实时获取监测区域的瞬时风速、平均风速与阵风风速，掌握风场动态变化特征。
同步监测风向信息，用于分析横风、顺风、紊流及涡流对结构和交通的影响。
根据风速自动换算风力等级（0～12级），直观反映风力强度。
当风速或风力等级超过设定阈值时，自动触发预警，提前提示交通与工程风险。
通过长期数据积累，分析风速与事故、结构响应及施工安全之间的关联性。

三、需求分析

在跨河跨海大桥、高填方路基、隧道洞口、峡谷风口和高架路段，由于地形放大效应和风道效应，实际风速往往远高于周边气象站数据。当风速超过一定阈值时，大型货车、集装箱车、客车和工程机械极易发生侧翻事故，桥梁索塔、挂篮、围挡及高空构筑物也会产生危险振动和疲劳损伤。

因此，工程管理部门需要一套具备局地化、高时效、可预警能力的风速在线监测系统，而不是依赖区域气象站的宏观数据。

四、监测方法

系统采用工业级超声波或机械式风速风向传感器，通过RS485总线接入4G联网数据采集主机。采集主机以1～10秒的采样频率采集瞬时风速，并在本地计算平均风速、最大阵风等关键指标后，通过4G网络主动上传至云平台。

云端对原始风速数据进行滤波、统计与风力等级换算，形成风速时序曲线、风玫瑰图及风险分析模型。

五、应用原理

风速传感器通过感知气流对探头的作用（超声波传播时间差或风杯转速变化），将风速转换为电信号输出；采集主机对其进行数字化处理并换算为m/s或km/h。

系统依据《风力等级表》将风速映射为0～12级风力强度，当瞬时风速或阵风达到设定风险等级（如6级、8级、10级）时，即判定为交通或结构安全风险状态。

六、功能特点

支持瞬时风速、平均风速、最大阵风、风向与风力等级多参数同步监测。
支持4G远程传输，数据实时上传至云平台，断网自动补传。
具备多级风力预警机制，可分别对应“提醒、限行、停工、封闭”等管理策略。
支持手机小程序与电脑网页实时查看风场状态与历史数据。
可与视频监控、道路诱导屏、施工调度系统联动。

七、硬件清单

风速风向传感器（超声波或机械式）
RS485 4G联网数据采集主机
工业级SIM卡与云服务器
立杆、避雷接地系统
供电系统（AC220V或太阳能+电池）

八、硬件参数（典型）

风速量程：0～60 m/s（可扩展至75 m/s）
风速精度：±0.3 m/s 或 ±3%
风向量程：0～360°
风向精度：±3°
通信接口：RS485（Modbus RTU）
数据上传方式：4G主动上报
采样周期：1～10秒可设

九、方案实现

在桥梁主梁、隧道洞口、高架路段、边坡顶部等关键风口区域安装风速风向传感器，通过立杆架高至地面以上6～10米，避免遮挡干扰。传感器接入4G采集主机后，将风速数据实时上传云平台。

管理人员可在手机或电脑端查看当前风速、阵风与风力等级，并接收超限报警。

十、数据分析

系统对风速进行统计分析，可生成小时、日、月最大风速、平均风速及阵风分布，用于识别极端风事件、高风险时段与风向主导特征。

十一、预警决策

当风速超过6级时触发交通风险预警；
超过8级时提示限制大型车辆通行；
超过10级时触发封路或停工建议，并向管理人员推送告警信息。

十二、方案优点

实现强风风险可量化、可预警、可追溯，大幅提升道路、桥梁和施工现场的风灾防控能力。

十三、应用领域

高速公路、跨海大桥、隧道洞口、港口码头、风电场、边坡工程、施工工地、高空设施。

十四、效益分析

通过提前感知强风并采取管控措施，可有效降低车辆侧翻事故、施工事故和结构损伤风险，减少停运损失与安全事故赔偿。

十五、国标规范

《GB/T 33691 风速测量技术要求》
《JT/T 1069 公路气象监测技术规范》
《GB 50009 建筑结构荷载规范（风荷载）》

十六、参考文献

WMO《风速与风向测量指南》
ISO 1996 风环境评估标准
《公路桥梁风环境研究与应用》

十七、案例分享

在某跨海大桥部署风速在线监测系统后，当阵风超过8级时自动触发限行提示，使大型车辆侧翻事故率下降70%以上，显著提升通行安全水平。