山東正元冶達科技發(fā)展有限公司 盛有錫

我國是世界上地質災害最為嚴重的國家之一，由于缺乏完善的監(jiān)測手段及數(shù)據(jù)處理方法 ，對地質災害的預測及治理不能提出有效的防治措施，已經嚴重制約經濟社會的可持續(xù)發(fā)展。通過北斗定位及通信技術、物聯(lián)網(wǎng)技術，開發(fā)出地質災害在線綜合監(jiān)測監(jiān)控預警系統(tǒng)，具有重要的現(xiàn)實意義。

1 系統(tǒng)組成

1.1 系統(tǒng)架構

系統(tǒng)采用分層結構化架構設計。分為：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲與處理、數(shù)據(jù)應用與預警四個子系統(tǒng)。

1.2 數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)

地質災害的發(fā)生一般都經歷孕育、蠕變、剪切、形成四個從量變到質變的過程階段[1]，其監(jiān)測內容包括變形監(jiān)測（位移監(jiān)測、裂縫監(jiān)測和傾斜監(jiān)測），相關因素監(jiān)測（氣象監(jiān)測、水監(jiān)測等），以及宏觀前兆監(jiān)測（宏觀變形、地下水突變及宏觀地聲等），具體監(jiān)測參數(shù)有，地表裂縫的變形監(jiān)測，深部位移監(jiān)測，傾斜變形監(jiān)測，降雨量監(jiān)測，氣溫監(jiān)測，土體濕度監(jiān)測，地下水位監(jiān)測，孔隙水壓力監(jiān)測，土壓力監(jiān)測，地聲監(jiān)測，視頻監(jiān)測。監(jiān)測設備采用太陽能供電方式，在無日照情況下，能正常工作2個月及以上。支持遠程喚醒，響應中心命令。在監(jiān)測儀器休眠狀態(tài)下，中心可以隨時喚醒監(jiān)測儀器進行數(shù)據(jù)采集、讀取任意時段自記錄數(shù)據(jù)；可實現(xiàn)對設備電源電壓及工作環(huán)境溫度及系統(tǒng)狀態(tài)信息的實時監(jiān)測。

1.3 數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)

即對傳感器取得的地質災害監(jiān)測數(shù)據(jù)進行傳輸，包括有線的和無線的數(shù)據(jù)通信手段，無線采用GPRS/SMS/北斗衛(wèi)星等通訊方式據(jù)[2-4]。

1.4 數(shù)據(jù)存儲與處理分析

將現(xiàn)場采集的地質災害監(jiān)測數(shù)據(jù)存儲在云端服務器。并對數(shù)據(jù)進行挖掘、計算分析和共享，是整個地質災害監(jiān)測預警系統(tǒng)的最核心部分。

1.5 數(shù)據(jù)應用與預警子系統(tǒng)

通過對內部位移、外部位移、災變體含水量、實降雨量等數(shù)據(jù)的綜合分析、挖掘各數(shù)據(jù)之間的內在聯(lián)系及變化趨勢、分析災變體的變形過程。

1.6 預警報警

發(fā)布多級預警信息：系統(tǒng)自動檢查上否有超出臨界的數(shù)據(jù)，并根據(jù)預警數(shù)據(jù)發(fā)布不同級別的報警信息。

采用多種預警方式：不同級別的報警信息可以通過系統(tǒng)登錄提示、聲光報警器、短信通知等多種方式傳達至相關責任人和領導

啟動相應應急預案：根據(jù)報警信息的級別，及時啟動相應級別的應急預案，化解險情，消除隱患。

審核每條預警記錄：預警信息處理完成之后，需要經過審核之后才能關閉，做到預警信息閉環(huán)管理。

2 系統(tǒng)特點

自動實時監(jiān)控功能：系統(tǒng)可實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)自動采集、傳輸、存儲、處理分析及綜合預警，并具備在各種氣候條件下工作的能力。系統(tǒng)采用分布式部署，易于擴展，可任意增加傳感器或滑坡點。

數(shù)據(jù)現(xiàn)場匯聚功能：系統(tǒng)可實現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)匯聚后，通過北斗衛(wèi)星發(fā)射無線回監(jiān)控中心展示。

在線分析功能：安全監(jiān)測管理分析模塊具備基礎資料管理、監(jiān)測內容適時顯示發(fā)布、圖形報表制作、數(shù)據(jù)分析、綜合預警等功能。其中數(shù)據(jù)分析部分包括各項監(jiān)測內容趨勢分析、綜合過程分析等。

預報警功能：通過軟件對監(jiān)測參數(shù)進行實時在線分析，一旦監(jiān)控參數(shù)超限，系統(tǒng)能夠進行聲光報警、短信報警、郵件報警等方式，提醒相關人員采取措施，預防事故發(fā)生。

權限管理功能：根據(jù)各級權限，各級監(jiān)管部門可以不受時間和地點限制，只要登錄網(wǎng)絡，即可實現(xiàn)對監(jiān)測點的遠程督導和檢查。

綜合展示功能：在各級監(jiān)管部門控制中心的電子地圖上隨時查看各自管轄權限內的所有隱患監(jiān)測點在線監(jiān)測信息，并以示意圖、圖表、曲線、數(shù)據(jù)等形式展示；可同時顯示各監(jiān)測區(qū)域實時天氣情況及未來幾天的天氣預報，以及監(jiān)測區(qū)域范圍大小，常住人口數(shù)量等信息。

北斗短報文通訊功能：一旦發(fā)生不可抗自然災害使現(xiàn)有常用通信方式無法正常工作時，巡檢員可通過手持北斗終端通過北斗衛(wèi)星以北斗短報文方式實現(xiàn)巡檢員之間、巡檢員與監(jiān)控中心之間的實時通信。

設備防盜功能：系統(tǒng)集成設備防盜功能，在所有貴重監(jiān)測設備內部集成電子圍欄原理防盜模塊，一旦設備離開監(jiān)測點，監(jiān)控中心就能收到設備防盜報警信息，并切換到GIS電子地圖，實時顯示設備位置和移動路線軌跡。

3 結論

地質災害在線綜合監(jiān)測預警系統(tǒng)主要由前端的一體化監(jiān)測站設備、網(wǎng)絡通信設備、監(jiān)控中心、基于物聯(lián)網(wǎng)云計算技術的監(jiān)測預警平臺以及用戶終端等軟硬件系統(tǒng)組成，通過對變形破壞信息和災變誘發(fā)因素信息的動態(tài)監(jiān)測和相關分析處理，對災變體的穩(wěn)定狀態(tài)和變化趨勢做出判斷，并揭示災變體空間分布規(guī)律，對未來可能發(fā)生的災害地點做出預測。

[1] 王雁林.地質災害風險評價與管理研究[M].科技出版社 2015.

[2] 朱乃立.計算機網(wǎng)絡實用技術[M].北京:高等教育出版社,2001.

[3] 陽憲惠.現(xiàn)場總線技術及其應用[M].北京:清華大學出版社,2002.

[4] 邵舒淵.基于無線傳感器網(wǎng)絡技術的煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)研究與開發(fā)[J].電子技術應用,2008(6)．