梁國濤 吳洪麗 李富蕓 石春

摘要：我國多數(shù)山區(qū)頻繁發(fā)生山洪災(zāi)害，當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)部門以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基準(zhǔn)制定出山洪災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)。這套系統(tǒng)有預(yù)警的功能，可以在最大限度上保護(hù)周圍人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。該篇文章中，筆者首先對無線傳感設(shè)備、RFID技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等電子信息技術(shù)進(jìn)行探討，其次細(xì)化分析山洪預(yù)警系統(tǒng)的重點(diǎn)要求、預(yù)警機(jī)制結(jié)構(gòu)與功效，最后闡述了系統(tǒng)的軟硬件措施和具體方針策略。希望對研究山洪災(zāi)害的相關(guān)工作人員提供工作指導(dǎo)意見。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);山洪災(zāi)害;監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng);無線傳感器

中圖分類號：TP391? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? 文章編號：1009-3044（2018）35-0236-02

我國地域面積遼闊，每個(gè)地區(qū)都有不同的地形地貌，其中多數(shù)丘陵地區(qū)通常有地表風(fēng)化物多、地表起伏大、河流彎曲等地形特點(diǎn)，每當(dāng)雨季來臨，就成為洪災(zāi)和泥石流的高發(fā)季節(jié)，嚴(yán)重?fù)p害周圍人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。由于其地質(zhì)的特殊性，加上降雨、人群活動(dòng)等，山洪災(zāi)害因此無法避免。對于此，當(dāng)?shù)卣块T將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、電子通信技術(shù)有效結(jié)合，研發(fā)出山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，目的是在山洪來臨之時(shí)，對山洪災(zāi)害可能涉及區(qū)域的居民住戶發(fā)出預(yù)警提示，并盡快撤離，達(dá)到保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全的目的。

1 山洪地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)采用的科學(xué)技術(shù)

1.1 無線傳感設(shè)備

無線傳感設(shè)備是在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸工作的基礎(chǔ)上，還可以進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算的設(shè)備。多個(gè)無線傳感設(shè)備相互串聯(lián)，彼此協(xié)助完成工作，可以加速收集并及時(shí)處理被測對象的有關(guān)信息，同時(shí)將檢測結(jié)果實(shí)時(shí)傳送至總部，總部再以無線傳感器的反饋信息為依據(jù)對被測對象實(shí)施相應(yīng)的措施。

1.2 RFID技術(shù)

RFID就是射頻識別技術(shù)，是利用無線射頻信號識別物體的技術(shù)。RFID在工作期間，由閱讀器發(fā)送特定射頻信號，當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入閱讀器發(fā)送射頻信號的范圍，電子標(biāo)簽獲得能量并自行向閱讀器發(fā)送參數(shù)信息，閱讀器錄取相關(guān)參數(shù)信息之后，再將其發(fā)送至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理工作。

1.3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)就是在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，與無線傳感設(shè)備和RFID技術(shù)相結(jié)合的新型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)自投入使用至今，一直受到行業(yè)內(nèi)工作人員的追捧和支持。物聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)行結(jié)構(gòu)主要由感知層面、傳輸層面、處理層面、應(yīng)用層面組成。感知層面一般會通過使用無線傳感器和RFID技術(shù)共同采集參數(shù)信息，將采集到的參數(shù)信息通過現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)（如WAN、LAN等）傳送至處理層面進(jìn)行數(shù)據(jù)處理工作，最后再將處理好的數(shù)據(jù)應(yīng)用到實(shí)際生活當(dāng)中。

在山洪災(zāi)害多發(fā)地區(qū)，使用將無線傳感設(shè)備和RFID技術(shù)相結(jié)合的方式檢測山洪災(zāi)害，在一定程度上節(jié)省了人力、財(cái)力和時(shí)間，取代了傳統(tǒng)人工巡查的方式，也對工作人員的人身安全有了保障，并且該設(shè)備收集的消息數(shù)據(jù)更具準(zhǔn)確可靠性。

2 對山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 預(yù)警系統(tǒng)需求

對于山洪災(zāi)害，我國政府的主要應(yīng)對原則是“防護(hù)為主”。山洪災(zāi)害與其他地質(zhì)災(zāi)害有所不同，其具有成災(zāi)速度快、破壞力度大等特點(diǎn)，對于此，此套預(yù)警系統(tǒng)需要提升發(fā)布預(yù)警信息的及時(shí)準(zhǔn)確性，為了在災(zāi)害來臨之前，使得人民群眾可以及時(shí)轉(zhuǎn)移，至少達(dá)到保障人身安全的要求。

2.2 預(yù)警系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)首先以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作時(shí)綜合運(yùn)用其所包含的四個(gè)“層面”：

1）感知層面。將無線傳感設(shè)備和RFID技術(shù)相結(jié)合，從而達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)測丘陵地形的雨水量、地表變化情況的目的。

2）傳輸層面。利用當(dāng)?shù)氐挠芯€局域網(wǎng)絡(luò)、無線局域網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)等渠道將感知層面收集的信息數(shù)據(jù)安全的傳輸至數(shù)據(jù)處理層面。為了確保傳輸層面工作的安全可靠性，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際條件，給傳輸網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備增添相應(yīng)的防護(hù)措施，以保證數(shù)據(jù)傳輸通道的安全通暢性。

3）處理層面。對收集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行全方位分析處理，為其后期具體應(yīng)用提供合理有效的支撐。

4）應(yīng)用層面。該層面主要與用戶進(jìn)行對接，及時(shí)將收集的山洪預(yù)警信息發(fā)送至用戶端，從而達(dá)到預(yù)警目的。

2.3預(yù)警系統(tǒng)功能

不但要在山區(qū)安置大量的傳感器設(shè)備和RFID設(shè)備，還要保證傳輸線路的通暢性。在終端應(yīng)用層研制出較為人性化的人機(jī)界面，保證當(dāng)山洪災(zāi)害來臨時(shí)，山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)能夠及時(shí)發(fā)送預(yù)警信息。整個(gè)系統(tǒng)的主要功能包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)監(jiān)控、內(nèi)部預(yù)警、發(fā)布信息、應(yīng)急響應(yīng)、系統(tǒng)管理等功能，其具體內(nèi)容如下：

1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。記錄歷年來當(dāng)?shù)氐慕涤炅俊⒌刭|(zhì)受災(zāi)情況，可作為實(shí)時(shí)更新的參考。

2）實(shí)時(shí)監(jiān)控。通過實(shí)時(shí)查看傳感器設(shè)備和RFID設(shè)備傳回的數(shù)據(jù)信息，有效防止信息的突變，確保及時(shí)采取有效措施應(yīng)對。

3）內(nèi)部預(yù)警。當(dāng)實(shí)時(shí)監(jiān)測達(dá)到預(yù)警級別，但還未形成地質(zhì)災(zāi)害時(shí)，要及時(shí)通知主管人員，使其做好心理準(zhǔn)備。與此同時(shí)山洪災(zāi)害出現(xiàn)的可能性還不算太大，如果反復(fù)通知群眾撤離但實(shí)際并未發(fā)生災(zāi)害，就會使群眾對預(yù)警部門失去信任。之后當(dāng)真正的山洪災(zāi)害來臨，人民群眾也不會及時(shí)提起注意。所以這就需要監(jiān)控部門內(nèi)部確保發(fā)布預(yù)警信息的及時(shí)性和準(zhǔn)確性，提前做好準(zhǔn)備，以應(yīng)對各種危急情況。

4）發(fā)布信息。當(dāng)監(jiān)測信息達(dá)到山洪災(zāi)害的預(yù)警級別時(shí)，立刻通過敲響警鈴、打電話等方式對受災(zāi)地區(qū)發(fā)出預(yù)警提示。

5）應(yīng)急響應(yīng)。發(fā)送預(yù)警信息之后，時(shí)刻關(guān)注相關(guān)地區(qū)人民群眾轉(zhuǎn)移的情況。

6） 系統(tǒng)管理。對山洪災(zāi)害有關(guān)責(zé)任部門、管理人員和工作人員的個(gè)人信息進(jìn)行系統(tǒng)管理和有效維護(hù)。

3 山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

3.1 預(yù)警系統(tǒng)的軟硬件措施

由于山洪災(zāi)害的易發(fā)性和破壞力度大等特點(diǎn)，相關(guān)工作人員一定要確保無線傳感設(shè)備和RFID設(shè)備的安全可靠性。除此之外，尤其是在陰雨天氣，要對丘陵地區(qū)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，保證線路傳輸數(shù)據(jù)的可靠性，存儲設(shè)備要夠強(qiáng)大，數(shù)據(jù)需要得到及時(shí)處理，設(shè)備的分析處理性能也要滿足預(yù)警系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。比如，本篇文章中對硬件的描述主要以NRF24LE1型號的RFID設(shè)備為例，在滿足山洪災(zāi)害預(yù)警的前提下，服務(wù)器采用的硬盤存儲空間2 T以上，內(nèi)存8 G以上，CPU頻率2.8 GHz以上;在軟件方面以SQL2010存儲數(shù)據(jù)庫為例，開采工具使用VS2010，B/S模式，前臺使用ASP.NET語言，后臺使用C#語言，采用WEBGIS地圖控件。

3.2 內(nèi)部預(yù)警模塊

內(nèi)部預(yù)警是當(dāng)山洪災(zāi)害還未到來，但已經(jīng)達(dá)到預(yù)警級別，其有很大可能形成山洪，這就要引起相關(guān)工作人員的重視，不能造成群眾恐慌，還要及時(shí)通知相關(guān)部門人員，快速做好一切準(zhǔn)備工作。內(nèi)部預(yù)警模塊主要是通過發(fā)送內(nèi)部短信、顯示屏文字提醒主管人員。其主要核心代碼如下：

RTSH = false ;MSComm2.InputLen = 0 ;

MSComm2.Output = "AT+CMGL=＼"ALL＼"＼r＼n" ;

Thread.Sleep（5000）;string CommIn = "";

int i1 = 0，i2，i3 ;string sNgsm = "";string strRc = "";

CommIn = MSComm2.Input.ToString（）;if（CommIn.IndexOf（"OK"）== 0）

richTextBox1.Text = DateTime.Now.ToString（）+“短信故障，請重啟初始化”;

i1 = CommIn.IndexOf（"+CMGL ："）;

if（i1 >0）{i2 = CommIn.IndexOf（"，"，i1 + 7）;if（i2 >0）{sNgsm = CommIn.Substring（i1 + 7，i2 - i1 - 7）;#ifDispSMSInforichTextBox1.Text =”讀取短信：”+sNgsm+”...＼r＼ n”+richTextBox1.Text ;#endif}

4 結(jié)束語

綜上所述，山洪災(zāi)害是一種破壞性極大的自然地質(zhì)災(zāi)害，目前人們只能使用一些預(yù)警策略盡量降低山洪暴發(fā)的概率，但還不能在根本上杜絕這一災(zāi)害的發(fā)生，尤其是丘陵地區(qū)。使用山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，可以提前預(yù)知山洪災(zāi)害發(fā)生的時(shí)間，給人民群眾盡力爭取轉(zhuǎn)移的時(shí)間，從而達(dá)到保護(hù)群眾生命財(cái)產(chǎn)安全的目的。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)一步保證了人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，為我國丘陵地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出巨大奉獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 郝明，張建龍，張清志，等.基于物聯(lián)網(wǎng)的山洪地質(zhì)災(zāi)害防御系統(tǒng)研究[J].地理空間信息，2015，13（5）：47-49+8.

[2] 馬朝.淺談物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在水文監(jiān)測信息系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].中國水利，2015（17）：49-51.

[3] 杜金星，夏燕秋，馬金輝.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的白龍江流域地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].蘭州大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2014，50（5）：757-764.

[4] 石愛軍，馬娟，齊安文，等.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)中的應(yīng)用研究[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2014，41（5）：148-152.

[通聯(lián)編輯：唐一東]