山東正元冶達(dá)科技發(fā)展有限公司 盛有錫

我國(guó)是世界上地質(zhì)災(zāi)害最為嚴(yán)重的國(guó)家之一，由于缺乏完善的監(jiān)測(cè)手段及數(shù)據(jù)處理方法 ，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測(cè)及治理不能提出有效的防治措施，已經(jīng)嚴(yán)重制約經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。通過(guò)北斗定位及通信技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，開發(fā)出地質(zhì)災(zāi)害在線綜合監(jiān)測(cè)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 系統(tǒng)組成

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)采用分層結(jié)構(gòu)化架構(gòu)設(shè)計(jì)。分為：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理、數(shù)據(jù)應(yīng)用與預(yù)警四個(gè)子系統(tǒng)。

1.2 數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)

地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生一般都經(jīng)歷孕育、蠕變、剪切、形成四個(gè)從量變到質(zhì)變的過(guò)程階段[1]，其監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括變形監(jiān)測(cè)（位移監(jiān)測(cè)、裂縫監(jiān)測(cè)和傾斜監(jiān)測(cè)），相關(guān)因素監(jiān)測(cè)（氣象監(jiān)測(cè)、水監(jiān)測(cè)等），以及宏觀前兆監(jiān)測(cè)（宏觀變形、地下水突變及宏觀地聲等），具體監(jiān)測(cè)參數(shù)有，地表裂縫的變形監(jiān)測(cè)，深部位移監(jiān)測(cè)，傾斜變形監(jiān)測(cè)，降雨量監(jiān)測(cè)，氣溫監(jiān)測(cè)，土體濕度監(jiān)測(cè)，地下水位監(jiān)測(cè)，孔隙水壓力監(jiān)測(cè)，土壓力監(jiān)測(cè)，地聲監(jiān)測(cè)，視頻監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)設(shè)備采用太陽(yáng)能供電方式，在無(wú)日照情況下，能正常工作2個(gè)月及以上。支持遠(yuǎn)程喚醒，響應(yīng)中心命令。在監(jiān)測(cè)儀器休眠狀態(tài)下，中心可以隨時(shí)喚醒監(jiān)測(cè)儀器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、讀取任意時(shí)段自記錄數(shù)據(jù)；可實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備電源電壓及工作環(huán)境溫度及系統(tǒng)狀態(tài)信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

1.3 數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)

即對(duì)傳感器取得的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，包括有線的和無(wú)線的數(shù)據(jù)通信手段，無(wú)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(chǔ)與處理分析

將現(xiàn)場(chǎng)采集的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在云端服務(wù)器。并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘、計(jì)算分析和共享，是整個(gè)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的最核心部分。

1.5 數(shù)據(jù)應(yīng)用與預(yù)警子系統(tǒng)

通過(guò)對(duì)內(nèi)部位移、外部位移、災(zāi)變體含水量、實(shí)降雨量等數(shù)據(jù)的綜合分析、挖掘各數(shù)據(jù)之間的內(nèi)在聯(lián)系及變化趨勢(shì)、分析災(zāi)變體的變形過(guò)程。

1.6 預(yù)警報(bào)警

發(fā)布多級(jí)預(yù)警信息：系統(tǒng)自動(dòng)檢查上否有超出臨界的數(shù)據(jù)，并根據(jù)預(yù)警數(shù)據(jù)發(fā)布不同級(jí)別的報(bào)警信息。

采用多種預(yù)警方式：不同級(jí)別的報(bào)警信息可以通過(guò)系統(tǒng)登錄提示、聲光報(bào)警器、短信通知等多種方式傳達(dá)至相關(guān)責(zé)任人和領(lǐng)導(dǎo)

啟動(dòng)相應(yīng)應(yīng)急預(yù)案：根據(jù)報(bào)警信息的級(jí)別，及時(shí)啟動(dòng)相應(yīng)級(jí)別的應(yīng)急預(yù)案，化解險(xiǎn)情，消除隱患。

審核每條預(yù)警記錄：預(yù)警信息處理完成之后，需要經(jīng)過(guò)審核之后才能關(guān)閉，做到預(yù)警信息閉環(huán)管理。

2 系統(tǒng)特點(diǎn)

自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)控功能：系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、傳輸、存儲(chǔ)、處理分析及綜合預(yù)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(kuò)展，可任意增加傳感器或滑坡點(diǎn)。

數(shù)據(jù)現(xiàn)場(chǎng)匯聚功能：系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)匯聚后，通過(guò)北斗衛(wèi)星發(fā)射無(wú)線回監(jiān)控中心展示。

在線分析功能：安全監(jiān)測(cè)管理分析模塊具備基礎(chǔ)資料管理、監(jiān)測(cè)內(nèi)容適時(shí)顯示發(fā)布、圖形報(bào)表制作、數(shù)據(jù)分析、綜合預(yù)警等功能。其中數(shù)據(jù)分析部分包括各項(xiàng)監(jiān)測(cè)內(nèi)容趨勢(shì)分析、綜合過(guò)程分析等。

預(yù)報(bào)警功能：通過(guò)軟件對(duì)監(jiān)測(cè)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線分析，一旦監(jiān)控參數(shù)超限，系統(tǒng)能夠進(jìn)行聲光報(bào)警、短信報(bào)警、郵件報(bào)警等方式，提醒相關(guān)人員采取措施，預(yù)防事故發(fā)生。

權(quán)限管理功能：根據(jù)各級(jí)權(quán)限，各級(jí)監(jiān)管部門可以不受時(shí)間和地點(diǎn)限制，只要登錄網(wǎng)絡(luò)，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的遠(yuǎn)程督導(dǎo)和檢查。

綜合展示功能：在各級(jí)監(jiān)管部門控制中心的電子地圖上隨時(shí)查看各自管轄權(quán)限內(nèi)的所有隱患監(jiān)測(cè)點(diǎn)在線監(jiān)測(cè)信息，并以示意圖、圖表、曲線、數(shù)據(jù)等形式展示；可同時(shí)顯示各監(jiān)測(cè)區(qū)域?qū)崟r(shí)天氣情況及未來(lái)幾天的天氣預(yù)報(bào)，以及監(jiān)測(cè)區(qū)域范圍大小，常住人口數(shù)量等信息。

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

設(shè)備防盜功能：系統(tǒng)集成設(shè)備防盜功能，在所有貴重監(jiān)測(cè)設(shè)備內(nèi)部集成電子圍欄原理防盜模塊，一旦設(shè)備離開監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)控中心就能收到設(shè)備防盜報(bào)警信息，并切換到GIS電子地圖，實(shí)時(shí)顯示設(shè)備位置和移動(dòng)路線軌跡。

3 結(jié)論

地質(zhì)災(zāi)害在線綜合監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)主要由前端的一體化監(jiān)測(cè)站設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備、監(jiān)控中心、基于物聯(lián)網(wǎng)云計(jì)算技術(shù)的監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)以及用戶終端等軟硬件系統(tǒng)組成，通過(guò)對(duì)變形破壞信息和災(zāi)變誘發(fā)因素信息的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和相關(guān)分析處理，對(duì)災(zāi)變體的穩(wěn)定狀態(tài)和變化趨勢(shì)做出判斷，并揭示災(zāi)變體空間分布規(guī)律，對(duì)未來(lái)可能發(fā)生的災(zāi)害地點(diǎn)做出預(yù)測(cè)。

[1] 王雁林.地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與管理研究[M].科技出版社 2015.

[2] 朱乃立.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)用技術(shù)[M].北京:高等教育出版社,2001.

[3] 陽(yáng)憲惠.現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社,2002.

[4] 邵舒淵.基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究與開發(fā)[J].電子技術(shù)應(yīng)用,2008(6)．