陳振邦　王佳欣

摘 要：每年邊坡失穩(wěn)給國(guó)家的財(cái)產(chǎn)和人民的生命安全帶來(lái)巨大的危害，而合理的監(jiān)測(cè)技術(shù)是邊坡預(yù)防和治理的關(guān)鍵所在。但是目前的技術(shù)手段缺乏系統(tǒng)性和實(shí)時(shí)性，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能夠達(dá)到良好的監(jiān)測(cè)效果。物聯(lián)網(wǎng)由于具有實(shí)時(shí)性、智能化、精細(xì)化等特點(diǎn)，近幾年被廣泛的運(yùn)用到建設(shè)領(lǐng)域。大數(shù)據(jù)思想的產(chǎn)生是讓人們?nèi)绾沃匦抡J(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)，如何挖掘數(shù)據(jù)背后的價(jià)值。在闡述物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，介紹物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)在工程監(jiān)測(cè)上的運(yùn)用，最后展望該技術(shù)在邊坡監(jiān)測(cè)上的前景。

關(guān)鍵詞：邊坡監(jiān)測(cè)；物聯(lián)網(wǎng)；大數(shù)據(jù)；展望

中圖分類(lèi)號(hào)： TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）18-158-2

0 引言

作為全球性三大地質(zhì)災(zāi)害之一的邊坡失穩(wěn)塌滑嚴(yán)重危害國(guó)家財(cái)產(chǎn)和人民的生命安全。隨著我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)的大力發(fā)展，在礦山、水利、交通、建筑等各個(gè)建設(shè)領(lǐng)域?qū)⒊霈F(xiàn)大量的邊坡工程，這樣不可避免的涉及一系列由邊坡所產(chǎn)生的問(wèn)題。因而要全面的認(rèn)識(shí)邊坡，從而達(dá)到有效的預(yù)防、治理邊坡。其中，邊坡監(jiān)測(cè)是認(rèn)識(shí)和治理邊坡的關(guān)鍵，合理的監(jiān)測(cè)是邊坡整治的可靠技術(shù)保障。

目前，我國(guó)的邊坡監(jiān)測(cè)方法由過(guò)去的簡(jiǎn)易工具測(cè)量向自動(dòng)化、精密化發(fā)展，其監(jiān)測(cè)方法主要有簡(jiǎn)易監(jiān)測(cè)法、設(shè)站觀測(cè)法、儀表觀測(cè)法和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)法[1]。雖然邊坡監(jiān)測(cè)手段眾多，但是目前的邊坡監(jiān)測(cè)仍存在以下幾個(gè)主要不足之處：①工作量大，消耗大量人力、財(cái)力、物力；②監(jiān)測(cè)不夠頻繁，不能獲得精確的邊坡變化規(guī)律；③觀測(cè)受外在因素影響，比如氣候條件；④觀測(cè)項(xiàng)目相互獨(dú)立，不能將各種數(shù)據(jù)融合分析。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通信網(wǎng)之后的新一輪技術(shù)革命浪潮[2]，它通過(guò)感知、通信和智能信息處理，實(shí)現(xiàn)物理世界的智能化感知、管理與控制[3]。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的興起，為邊坡監(jiān)測(cè)提供全新的方法與手段。大數(shù)據(jù)是繼云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)之后IT產(chǎn)業(yè)又一次顛覆性的技術(shù)變革，技術(shù)是大數(shù)據(jù)價(jià)值的手段，而大數(shù)據(jù)思想就是從很多“毫無(wú)關(guān)聯(lián)”的數(shù)據(jù)中找到它們的相關(guān)性。這種思想類(lèi)似于混沌理論，但是比混沌理論更為簡(jiǎn)潔的認(rèn)識(shí)事物。對(duì)于由多種因素控制的邊坡穩(wěn)定性而言，大數(shù)據(jù)思想可以很好的發(fā)現(xiàn)邊坡變化的相關(guān)性。

本文首先詳細(xì)的介紹物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)的概念，在此基礎(chǔ)上再介紹國(guó)內(nèi)外物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在邊坡監(jiān)測(cè)上的應(yīng)用，最后指出目前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)存在的一些不足之處并提出相關(guān)的解決辦法。

1 物聯(lián)網(wǎng)概述

物聯(lián)網(wǎng)，簡(jiǎn)單的說(shuō)就是實(shí)現(xiàn)物與物相連接的網(wǎng)絡(luò)。其實(shí)現(xiàn)途徑是通過(guò)裝置在各物體之間的傳感設(shè)備，比如有射頻識(shí)別（RFID）裝置、二維碼、紅外線感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)等。傳感器把收集起來(lái)的信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送到信息承載體（云計(jì)算平臺(tái)），然后實(shí)現(xiàn)人與物之間的智能化感知。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)架

從物聯(lián)網(wǎng)的概念可以得知，物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)應(yīng)該具有三個(gè)要求：①全面感知；②可靠傳遞；③智能處理。從技術(shù)層面上講，即感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。

感知層作為收集物體信息的來(lái)源，它的多樣化與否直接影響到識(shí)別物體的準(zhǔn)確性和全面性，感知層由各種傳感器組成，有溫度、濕度、二氧化碳濃度傳感器、攝像頭、GPS、RFID等等。這些傳感器將從不同角度去識(shí)別物體。

網(wǎng)絡(luò)層由互聯(lián)網(wǎng)，私有網(wǎng)與云計(jì)算平臺(tái)構(gòu)成的，負(fù)責(zé)傳遞數(shù)據(jù)。其中云計(jì)算平臺(tái)是其核心組成，它可以實(shí)現(xiàn)海量信息的智能處理。

應(yīng)用層就是針對(duì)不同行業(yè)的各種應(yīng)用，提取出同專(zhuān)業(yè)的信息并進(jìn)行數(shù)據(jù)整合，達(dá)到智能化應(yīng)用。

3 物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)

從物聯(lián)網(wǎng)的概述和技術(shù)構(gòu)架可以看出，物聯(lián)網(wǎng)具有如下特點(diǎn)：①實(shí)時(shí)性。它能不間斷的收集、傳遞信息。②遠(yuǎn)程監(jiān)控。傳感器能夠?qū)⒉杉瘉?lái)的信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳遞，這樣就可以達(dá)到遠(yuǎn)程監(jiān)控的效果。③全面性。不同的傳感器從多方面識(shí)別物體，能夠充分的認(rèn)識(shí)物體的變化情況。④統(tǒng)一決策。將不同的信息整合起來(lái)，充分認(rèn)識(shí)到物體變化的主次矛盾，從而有針對(duì)性的采取相應(yīng)措施。⑤創(chuàng)新性。物聯(lián)網(wǎng)讓我們從更多的角度認(rèn)識(shí)世界。

4 大數(shù)據(jù)

4.1 大數(shù)據(jù)概念

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廣泛實(shí)現(xiàn)必須依靠云計(jì)算平臺(tái)的應(yīng)用，云計(jì)算平臺(tái)能夠存儲(chǔ)海量的數(shù)據(jù)，而大數(shù)據(jù)技術(shù)又是云計(jì)算的核心，它能夠從海量的數(shù)據(jù)中提取有價(jià)值的數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行處理。這種技術(shù)的存在能夠快速的、有效地發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的價(jià)值和事物的本質(zhì)。簡(jiǎn)言之，大數(shù)據(jù)思想是讓人們認(rèn)識(shí)到如何正確、有效地使用數(shù)據(jù)的理念。

4.2 大數(shù)據(jù)特點(diǎn)

大數(shù)據(jù)開(kāi)啟了一次重大的時(shí)代轉(zhuǎn)型，改變了人們認(rèn)識(shí)和理解世界的方式[4]，即世界就是數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)被廣泛的應(yīng)用到各行各業(yè)。其主要特點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：①大量。②高速。③多樣。大數(shù)據(jù)接收包括文檔、音頻、圖片、視頻等各種不同類(lèi)型的信息。④價(jià)值。大數(shù)據(jù)的本質(zhì)就是預(yù)測(cè)，從相關(guān)性的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的原因。

5 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在邊坡監(jiān)測(cè)的研究進(jìn)展

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的興起，物聯(lián)網(wǎng)在建設(shè)行業(yè)得到很好的運(yùn)用，比如橋梁健康監(jiān)測(cè)、大壩安全監(jiān)測(cè)、隧道變形監(jiān)測(cè)、智能建筑安全系統(tǒng)等，然而在邊坡等地災(zāi)的運(yùn)用還是比較少。

5.1 國(guó)內(nèi)外的研究與應(yīng)用

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)邊坡監(jiān)測(cè)研究主要集中在對(duì)其監(jiān)控上，主要手段是通過(guò)“3S”技術(shù)和DDRS技術(shù)。“3S” 技術(shù)是遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)這三種技術(shù)的統(tǒng)稱(chēng)[5]。DDRS指的是數(shù)字減災(zāi)系統(tǒng)，利用遙感技術(shù)、全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，用數(shù)學(xué)和物理模型來(lái)數(shù)字仿真，模擬災(zāi)害發(fā)生傳播的全過(guò)程[6]。國(guó)內(nèi)曹詩(shī)詠提出了將ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和北斗衛(wèi)星通信技術(shù)相結(jié)合對(duì)滑坡的狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的方案[7]。何文娜首次系統(tǒng)化地提出了大數(shù)據(jù)時(shí)代物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)在地質(zhì)調(diào)查領(lǐng)域的融合性技術(shù)框架，探討了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在地質(zhì)資料管理、地質(zhì)裝備管理方面的應(yīng)用方案，將其具體應(yīng)用到公路高邊坡地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目中[8]。

5.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在邊坡監(jiān)測(cè)上的不足

綜上所述，雖然物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在實(shí)際建設(shè)中得到了廣泛的運(yùn)用，特別是它具有遠(yuǎn)程操作、連續(xù)觀測(cè)、自動(dòng)采集、存儲(chǔ)等優(yōu)點(diǎn)，但是該技術(shù)在目前階段還沒(méi)有被成熟的運(yùn)用。其原因有如下幾個(gè)方面：①現(xiàn)有的一些操作僅僅涉及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)上的感知階段，沒(méi)有真正意義上達(dá)到數(shù)據(jù)的整合處理。②對(duì)邊坡的監(jiān)測(cè)也僅僅是局部的監(jiān)測(cè)，缺乏相關(guān)性的大數(shù)據(jù)，不能系統(tǒng)地認(rèn)識(shí)邊坡失穩(wěn)的原因。③傳感器沒(méi)有達(dá)到技術(shù)要求。邊坡所處環(huán)境比較惡劣，這就要求傳感器具有耐腐蝕、防水、抗電磁干擾、低耗能、抗壓等性能。④缺乏典型試驗(yàn)，沒(méi)有統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范做指導(dǎo)。這樣導(dǎo)致每個(gè)地方的數(shù)據(jù)不能夠相互借鑒，從而喪失了大數(shù)據(jù)的意義。⑤缺乏監(jiān)控預(yù)警臨界點(diǎn)，容易錯(cuò)失治理的最佳時(shí)機(jī)。

6 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在邊坡監(jiān)測(cè)中的展望

毫無(wú)疑問(wèn)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和大數(shù)據(jù)思想是當(dāng)前和今后一個(gè)時(shí)期監(jiān)測(cè)邊坡的重要方向，未來(lái)的監(jiān)測(cè)手段會(huì)越來(lái)越豐富，監(jiān)測(cè)精度也會(huì)越來(lái)越高，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展也會(huì)帶動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器的發(fā)展。可以預(yù)見(jiàn)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在邊坡監(jiān)測(cè)有如下趨勢(shì)：①傳統(tǒng)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合。以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為主，傳統(tǒng)技術(shù)為輔，充分發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到全面監(jiān)測(cè)的效果。②智能傳感器的蓬勃發(fā)展。一些造價(jià)低、性能好的傳感器將得到研究、開(kāi)發(fā)和運(yùn)用。③大數(shù)據(jù)會(huì)得到全面的認(rèn)識(shí)。邊坡失穩(wěn)由內(nèi)因和外因共同作用，傳統(tǒng)的判斷方法只是從單一的角度分析，而對(duì)大數(shù)據(jù)的分析就可以簡(jiǎn)化認(rèn)識(shí)邊坡失穩(wěn)，因?yàn)樗械囊蛩囟俭w現(xiàn)在數(shù)據(jù)上，從數(shù)據(jù)中提取價(jià)值便是大數(shù)據(jù)思想的核心。④科學(xué)、系統(tǒng)的邊坡監(jiān)測(cè)體系的建立。從系統(tǒng)上考慮邊坡問(wèn)題，而不是從邊坡的某個(gè)局部因素考慮問(wèn)題。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成熟，未來(lái)會(huì)從區(qū)域性的角度考慮邊坡問(wèn)題。⑤物聯(lián)網(wǎng)規(guī)范的制定。統(tǒng)一技術(shù)指標(biāo)，讓各種各樣的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)全面無(wú)縫對(duì)接，從而使物聯(lián)網(wǎng)達(dá)到安全運(yùn)營(yíng)，信息化管理的要求。

參 考 文 獻(xiàn)

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