摘 要：大唐電信集團國土資源地質(zhì)災(zāi)害物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)急解決方案根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急業(yè)務(wù)的實際需求，綜合運用WSN、M2M、3G無線通信和云計算技術(shù)在全國范圍內(nèi)建設(shè)了一張完整的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測專用網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)可通過人工智能技術(shù)對海量數(shù)據(jù)進行記錄、統(tǒng)計、分析，以實現(xiàn)災(zāi)害提前預(yù)測、災(zāi)害遠程監(jiān)控、災(zāi)情動態(tài)推演、智能預(yù)案自動匹配、應(yīng)急處置輔助決策等功能，最后通過應(yīng)急通信平臺實現(xiàn)全天候應(yīng)急指揮。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)災(zāi)害；物聯(lián)網(wǎng)；應(yīng)急；解決方案

大唐電信集團國土資源地質(zhì)災(zāi)害物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)急解決方案根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急業(yè)務(wù)的實際需求，綜合運用WSN、M2M、3G無線通信和云計算技術(shù)在全國范圍內(nèi)建設(shè)一張完整的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測專用網(wǎng)絡(luò)，在各個災(zāi)害易發(fā)點布設(shè)大量傳感器及專業(yè)采集儀器實時采集多種地質(zhì)環(huán)境數(shù)據(jù)，運用M2M網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)數(shù)據(jù)加密和在專用網(wǎng)絡(luò)（結(jié)合短距離傳感網(wǎng)、有線、無線、短波、衛(wèi)星等多種通信方式）上的數(shù)據(jù)傳輸，將采集的各種地質(zhì)環(huán)境數(shù)據(jù)匯集到各級應(yīng)急中心，由中心平臺統(tǒng)一進行數(shù)據(jù)處理，結(jié)合地質(zhì)災(zāi)害專家模型，通過人工智能技術(shù)對海量數(shù)據(jù)記錄、統(tǒng)計、分析，實現(xiàn)災(zāi)害提前預(yù)測、災(zāi)害遠程監(jiān)控、災(zāi)情動態(tài)推演、智能預(yù)案自動匹配、應(yīng)急處置輔助決策等功能，最后通過應(yīng)急通信平臺實現(xiàn)全天候應(yīng)急指揮。

系統(tǒng)分為前端監(jiān)測系統(tǒng)、傳輸網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用平臺三個層級，整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

1 前端監(jiān)測系統(tǒng)

前端監(jiān)測系統(tǒng)由群測群防子系統(tǒng)、專業(yè)監(jiān)測傳感器設(shè)備、視頻監(jiān)測系統(tǒng)、無線感知網(wǎng)、M2M管理平臺等組成。圖2所示是本系統(tǒng)的前端監(jiān)測系統(tǒng)總體架構(gòu)圖。

圖2 前端監(jiān)測系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計

1.1 群測群防子系統(tǒng)

系統(tǒng)由前端群測群防自動化監(jiān)測系統(tǒng)和后臺群測群防數(shù)據(jù)管理平臺構(gòu)成。前端設(shè)備可以自動采集群測群防的監(jiān)測數(shù)據(jù)以及圖像，并根據(jù)需求實時上傳至群測群防數(shù)據(jù)管理平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)管理與信息發(fā)布。

1.2 專業(yè)監(jiān)測傳感器設(shè)備

本系統(tǒng)用專業(yè)監(jiān)測設(shè)備（如雨量計、位移計等）實現(xiàn)感知信息采集并將監(jiān)測信息通過RS232方式傳送給無線感知網(wǎng)節(jié)點設(shè)備，節(jié)點通過ZigBee協(xié)議將數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)綗o線感知網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備。

1.3 視頻監(jiān)測系統(tǒng)

系統(tǒng)由前端視頻采集設(shè)備和后臺視頻處理設(shè)備組成。前端攝像頭實時采集地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)場情況，并完成編解碼工作，將數(shù)據(jù)通過GPRS、3G、北斗或者有線等通信方式傳輸?shù)胶笈_的視頻服務(wù)器。

1.4 無線感知網(wǎng)

無線感知網(wǎng)包括節(jié)點設(shè)備、中繼設(shè)備和網(wǎng)關(guān)設(shè)備。網(wǎng)關(guān)將匯聚的監(jiān)測數(shù)據(jù)信息通過GPRS、3G、北斗或者有線等方式上傳給M2M管理平臺。

1.5 M2M管理平臺

支持不同通信方式和數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議、適配不同傳感器數(shù)據(jù)格式、實時指標預(yù)警，實現(xiàn)對監(jiān)測點數(shù)據(jù)采集、傳輸、控制、存儲、實時處理等功能的統(tǒng)一支撐。數(shù)據(jù)經(jīng)過規(guī)范化處理后，通過北向接口提供給地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急物聯(lián)網(wǎng)平臺。使用者通過手機短消息方式接收監(jiān)測預(yù)警消息。

2 傳輸網(wǎng)絡(luò)

利用已建成國土資源主干網(wǎng)絡(luò)應(yīng)急衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)資源，依托公共網(wǎng)絡(luò)資源，結(jié)合地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)、監(jiān)測預(yù)警等物聯(lián)數(shù)據(jù)傳輸需要，搭建應(yīng)急響應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)平臺項目的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。實現(xiàn)應(yīng)急物聯(lián)網(wǎng)平臺與示范區(qū)、監(jiān)測點的突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害野外現(xiàn)場間的信息傳輸，確保應(yīng)急處置、監(jiān)測預(yù)警時通信聯(lián)絡(luò)的安全、可靠、暢通。

數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)主要由主干傳輸網(wǎng)和移動傳輸網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖3所示。

圖3 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

3 應(yīng)用平臺

通過?。ㄊ校┘壗⒌牡刭|(zhì)災(zāi)害應(yīng)急物聯(lián)數(shù)據(jù)庫，支撐?。ㄊ校┘墤?yīng)用系統(tǒng)和示范區(qū)應(yīng)用的數(shù)據(jù)需求。

通過統(tǒng)一建設(shè)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用支撐平臺，支撐?。ㄊ校┘墤?yīng)用系統(tǒng)、示范區(qū)應(yīng)用的物聯(lián)應(yīng)用需求。

建設(shè)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，實現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急物聯(lián)網(wǎng)平臺在基礎(chǔ)信息管理、監(jiān)測預(yù)警與輔助決策等方面的職能。

應(yīng)用系統(tǒng)邏輯架構(gòu)如圖4所示。

圖4 應(yīng)用系統(tǒng)邏輯架構(gòu)

3.1 物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫

物聯(lián)數(shù)據(jù)庫建設(shè)分為數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)整合、數(shù)據(jù)維護管理三個模塊。其總體框架圖如圖5所示。

圖5 地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急物聯(lián)數(shù)據(jù)庫總體框架圖

3.2 物聯(lián)網(wǎng)支撐平臺

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用支撐平臺為各級物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供從應(yīng)用開發(fā)到應(yīng)用接入使用的全過程支撐服務(wù)，針對物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用特性，提供監(jiān)測終端到業(yè)務(wù)應(yīng)用之間的通信通道，提供機器與機器之間聯(lián)動控制的邏輯，實現(xiàn)不同業(yè)務(wù)應(yīng)用和不同終端設(shè)備的融合，實現(xiàn)不同終端的統(tǒng)一管理，提供行業(yè)內(nèi)用戶業(yè)務(wù)應(yīng)用快速定制開發(fā)的能力。

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用支撐平臺的功能架構(gòu)如圖6所示。

圖6 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用支撐平臺功能架構(gòu)

3.3 業(yè)務(wù)應(yīng)用子系統(tǒng)

業(yè)務(wù)應(yīng)用子系統(tǒng)包括基礎(chǔ)信息管理子系統(tǒng)、監(jiān)測預(yù)警子系統(tǒng)、輔助決策子系統(tǒng)、系統(tǒng)維護與運行管理子系統(tǒng)等系統(tǒng)。圖7所示是其應(yīng)用系統(tǒng)功能架構(gòu)圖。

通過建設(shè)地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，可以有效提高地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查評價、監(jiān)測預(yù)警的精度和效率，提升專群結(jié)合的監(jiān)測預(yù)警水平；實現(xiàn)突發(fā)災(zāi)害的有效協(xié)同應(yīng)對，提高災(zāi)情險情監(jiān)控和應(yīng)急處置能力。

4 方案特色

（1）本系統(tǒng)采用WSN（無線傳感網(wǎng)）技術(shù)實現(xiàn)各類監(jiān)測數(shù)據(jù)的智能感知和匯聚，可實現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警從群測群防向群專結(jié)合轉(zhuǎn)變。

（2）本系統(tǒng)采用動態(tài)適配技術(shù)實現(xiàn)異構(gòu)傳感設(shè)備的統(tǒng)一接入和服務(wù)管理，能建立具有海量數(shù)據(jù)處理能力的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測數(shù)據(jù)融合和共享服務(wù)，實現(xiàn)異構(gòu)、多源終端的統(tǒng)一接入和適配管理。

（3）本系統(tǒng)采用基于SOA的服務(wù)集成框架，實現(xiàn)平臺服務(wù)與業(yè)務(wù)應(yīng)用的能力解耦，可使監(jiān)測管理人員通過平臺監(jiān)控服務(wù)的健康狀態(tài)和可用性；業(yè)務(wù)平臺開發(fā)方可通過平臺提供的服務(wù)開發(fā)與交付環(huán)境，完成業(yè)務(wù)服務(wù)的創(chuàng)建、測試與交付運行。

（4）采用多維的數(shù)據(jù)指標建模和綜合分析及展現(xiàn)技術(shù)，可實現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測數(shù)據(jù)和已有數(shù)據(jù)有效融合，為應(yīng)急響應(yīng)和評估提供輔助決策。

（5）基于本方案已推出行業(yè)應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)標準、統(tǒng)一終端接入技術(shù)和管理規(guī)范，可為后續(xù)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警應(yīng)急規(guī)模應(yīng)用提供標準支撐。