物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害防治中的應(yīng)用

張強(qiáng)

摘 要：在現(xiàn)如今我國(guó)的經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展的過(guò)程中，在地質(zhì)災(zāi)害防治信息化方面，可以充分利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提高地質(zhì)災(zāi)害防治工作信息化水平，特別是在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警方面，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠更準(zhǔn)確和更精準(zhǔn)的對(duì)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行監(jiān)測(cè)預(yù)警。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)災(zāi)害;物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);應(yīng)用

引言

地質(zhì)災(zāi)害是指在自然或者人為因素的作用下形成的，對(duì)人類生命財(cái)產(chǎn)造成的損失、對(duì)環(huán)境造成破壞的地質(zhì)作用或地質(zhì)現(xiàn)象。地質(zhì)災(zāi)害在時(shí)間和空間上的分布變化規(guī)律，既受制于自然環(huán)境，又與人類活動(dòng)有關(guān)，往往是人類與自然界相互作用的結(jié)果。我國(guó)最常見(jiàn)的地質(zhì)災(zāi)害類型主要有崩塌、滑坡、泥石流等類型，地質(zhì)災(zāi)害所造成的的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失較為嚴(yán)重，特別是我國(guó)的西南、西北、山陜等地。

隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也在高速發(fā)展。在地質(zhì)災(zāi)害防治的信息化方面，特別是地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警工作方面，仍存在很多不足。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與地質(zhì)災(zāi)害防治相結(jié)合，可以使得地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警體系更加完善，本文主要在地質(zhì)災(zāi)害防治中如何運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行一定的探析。

1 需求分析

在國(guó)家《地質(zhì)災(zāi)害防治“十三五”規(guī)劃》中明確提出要充分依靠科技進(jìn)步和管理創(chuàng)新，提高防治效率，全面提升地質(zhì)災(zāi)害防治能力，最大限度的避免和介紹地質(zhì)災(zāi)害造成的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。近年來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、北斗衛(wèi)星等技術(shù)得到迅猛發(fā)展，而基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)正是科技進(jìn)步在地質(zhì)災(zāi)害防治中的重要應(yīng)用之一。

在我國(guó)山區(qū)分布廣、地勢(shì)起伏大的地區(qū)，地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)多發(fā)，要守住不發(fā)生重大地質(zhì)災(zāi)害底線的一個(gè)關(guān)鍵措施是加強(qiáng)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)的監(jiān)測(cè)預(yù)警。自然資源部在全國(guó)汛期地質(zhì)災(zāi)害防治工作部署會(huì)上，也明確要求在地質(zhì)災(zāi)害防治工作中加強(qiáng)科技手段應(yīng)用，強(qiáng)化監(jiān)測(cè)預(yù)警。

監(jiān)測(cè)預(yù)警是在傳統(tǒng)的群測(cè)群防基礎(chǔ)上，安裝一定數(shù)量的監(jiān)測(cè)設(shè)備，通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析與研究，及時(shí)發(fā)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害體存在的結(jié)構(gòu)安全隱患， 通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變化動(dòng)態(tài)掌握地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)點(diǎn)降水、坡面位移變化，發(fā)現(xiàn)異常情況，及時(shí)發(fā)出告警信息，據(jù)此及時(shí)轉(zhuǎn)移撤離受威脅群眾，確保受威脅群眾生命財(cái)產(chǎn)安全，為地質(zhì)災(zāi)害防治工作保駕護(hù)航。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警中的應(yīng)用

2.1 數(shù)據(jù)采集設(shè)備

數(shù)據(jù)采集設(shè)備分為兩種類型：高集成數(shù)據(jù)采集設(shè)備和低耦合數(shù)據(jù)采集設(shè)備，數(shù)據(jù)采集設(shè)備最起碼有傳感模塊、計(jì)算存儲(chǔ)模塊、通信模塊和供電模塊四個(gè)模塊。傳感模塊主要由一個(gè)或多個(gè)傳感器組成，利用不同技術(shù)原理將被監(jiān)測(cè)物的監(jiān)測(cè)指標(biāo)由邏輯信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，形成原始數(shù)據(jù)幀并發(fā)送到計(jì)算存儲(chǔ)模塊。計(jì)算存儲(chǔ)模塊主要將傳感器原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)格式數(shù)據(jù)，在本地進(jìn)行臨時(shí)存儲(chǔ)，并通過(guò)通信模塊發(fā)送到下一個(gè)服務(wù)模塊。通信模塊是將標(biāo)準(zhǔn)格式數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)通過(guò)傳輸網(wǎng)絡(luò)，傳輸給應(yīng)用平臺(tái)。供電模塊主要為設(shè)備提供電源支持。

數(shù)據(jù)采集設(shè)備需滿足監(jiān)測(cè)精度需求，可動(dòng)態(tài)調(diào)整采樣和上傳頻率等參數(shù)，具有良好的穩(wěn)定性和可靠性，供電方式主要以高性能電池為主。目前主要的數(shù)據(jù)采集傳感器設(shè)備主要有雨量計(jì)、GNSS、裂縫計(jì)、傾角計(jì)、加速度計(jì)等，需根據(jù)不同地質(zhì)災(zāi)害類型、不同布設(shè)位置，選擇合適的數(shù)據(jù)采集傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集。

2.2 數(shù)據(jù)傳輸

數(shù)據(jù)傳輸主要有窄帶自組網(wǎng)、蜂窩物聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星、寬帶自組網(wǎng)等數(shù)據(jù)傳輸方式。窄帶自組網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸是指指利用窄帶無(wú)線鏈路實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸， 特點(diǎn)是低功耗、成本低。窄帶自組網(wǎng)方式適合數(shù)據(jù)量不大、更新頻次低傳感器類采集設(shè)備。蜂窩物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸主要利用2G、4G、NB-IOT、5G等蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行傳輸。

2.3 數(shù)據(jù)庫(kù)

地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)主要用于支撐地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)、預(yù)警業(yè)務(wù)，包含基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、預(yù)警業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)等，數(shù)據(jù)庫(kù)還應(yīng)注意解決異源異構(gòu)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)時(shí)效性、數(shù)據(jù)同步和安全性等問(wèn)題。數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)采用合適的數(shù)據(jù)組織方式，建立多類型、多尺度數(shù)據(jù)之間的邏輯關(guān)聯(lián)，元數(shù)據(jù)與相應(yīng)數(shù)據(jù)體之間也應(yīng)建立相應(yīng)的邏輯關(guān)聯(lián)。在功能和集成方面要根據(jù)監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)的功能設(shè)計(jì)進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)，包括日志管理、用戶管理、視圖管理、數(shù)據(jù)的導(dǎo)入導(dǎo)出、查詢與檢索等模塊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)管理、維護(hù)與分發(fā)等功能，并能將不同的功能模塊進(jìn)行集成。

2.4 監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)

地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)最基本要實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)對(duì)象的自動(dòng)、連續(xù)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)展示、監(jiān)測(cè)預(yù)警分析功能;平臺(tái)能根據(jù)信息采集及自動(dòng)分析決策，并根據(jù)預(yù)警級(jí)別和預(yù)警點(diǎn)位，通過(guò)短信、聲光報(bào)警等預(yù)警方式，及時(shí)的將預(yù)警信息發(fā)布給對(duì)應(yīng)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)區(qū)域相關(guān)責(zé)任人員和群眾，使相關(guān)責(zé)任人員及時(shí)啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，人民群眾及時(shí)采取避讓措施。

地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)主要由數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、業(yè)務(wù)層組成。數(shù)據(jù)層主要包括監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、預(yù)警數(shù)據(jù)及其他數(shù)據(jù)。服務(wù)層主要包括物聯(lián)網(wǎng)、服務(wù)、預(yù)警系統(tǒng)、視頻服務(wù)等平臺(tái)，提供基礎(chǔ)的業(yè)務(wù)服務(wù)，同時(shí)可以對(duì)外部提供API服務(wù)，便于第三方進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)用。業(yè)務(wù)功能主要采用 Web 形式可視化展示和操作相關(guān)業(yè)務(wù)功能，可以實(shí)現(xiàn)搜索、gis可視化、數(shù)據(jù)分析等功能，平臺(tái)具備數(shù)據(jù)綜合展示、監(jiān)測(cè)管理、監(jiān)測(cè)設(shè)備管理、查詢?yōu)g覽、統(tǒng)計(jì)分析、預(yù)警分析等基礎(chǔ)功能模塊。

2.5 預(yù)警方式

采用采集傳感器采集災(zāi)害體形位移、加速度、降雨等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)指標(biāo)的監(jiān)測(cè)方式，主要采用單參數(shù)預(yù)警方式與多參數(shù)綜合預(yù)警方式。單參數(shù)預(yù)警主要通過(guò)對(duì)單個(gè)設(shè)備直接獲取或計(jì)算得到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)分析判斷地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性。多參數(shù)綜合預(yù)警主要通過(guò)多個(gè)監(jiān)測(cè)設(shè)備的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行組合分析判斷地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性。

2.6 監(jiān)測(cè)預(yù)警級(jí)別

監(jiān)測(cè)預(yù)警級(jí)別主要根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害可能發(fā)生的時(shí)段、趨勢(shì)等，分為一級(jí)（風(fēng)險(xiǎn)極高）、二級(jí)（風(fēng)險(xiǎn)高）、三級(jí)（風(fēng)險(xiǎn)較高）、四級(jí)預(yù)警（風(fēng)險(xiǎn)一般）。一級(jí)為最高級(jí)別。一級(jí)（風(fēng)險(xiǎn)極高）、：地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性很大。二級(jí)（風(fēng)險(xiǎn)高）：地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性大。三級(jí)（風(fēng)險(xiǎn)較高）：地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性較大。四級(jí)預(yù)警（風(fēng)險(xiǎn)一般）：地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性小，有一定的變形特征，短期發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害可能性不大。

3 監(jiān)測(cè)預(yù)警體系的建設(shè)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)大大提高了地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警水平，但整個(gè)監(jiān)測(cè)預(yù)警體系的建設(shè)，仍需落實(shí)群專結(jié)合和點(diǎn)面結(jié)合，在實(shí)施監(jiān)測(cè)預(yù)警的同時(shí)，還需充分依靠當(dāng)?shù)厝簻y(cè)群防員開(kāi)展群測(cè)群防，組織群測(cè)群防責(zé)任人員參加監(jiān)測(cè)預(yù)警培訓(xùn)，落實(shí)人工巡排查和監(jiān)測(cè)設(shè)備的日常簡(jiǎn)單維護(hù)及預(yù)警響應(yīng)，真正做到技防和人防的有機(jī)結(jié)合。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)物聯(lián)網(wǎng)在地質(zhì)災(zāi)害防治工作中的應(yīng)用進(jìn)行了一定的探析。基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)，集成了傳感器技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)燃夹g(shù)，構(gòu)建了自動(dòng)化、智能化的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)，極大的提高了地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警的時(shí)效性和自動(dòng)化水平，提高了地質(zhì)災(zāi)害防治的信息化水平。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及地質(zhì)災(zāi)害防治關(guān)鍵技術(shù)的更進(jìn)一步研究和應(yīng)用，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警將會(huì)更加標(biāo)準(zhǔn)化和智能化，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害防治中起到更為重要的作用。

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