物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支持條件下地震監(jiān)測平臺架構(gòu)研究

朱春露 劉璐

摘? ?要：本文在對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的概念以及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行概述的基礎(chǔ)上，從感知層、網(wǎng)絡(luò)層、支撐層以及應(yīng)用層四個層面，提出了構(gòu)建具有較強(qiáng)實(shí)用性的地震監(jiān)測平臺的思路，以期能夠?yàn)榈厥屑壱韵碌卣鸨O(jiān)測技術(shù)人員所參考。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)? 地震監(jiān)測平臺? 架構(gòu)

中圖分類號：P315? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）05（c）-0145-02

地震一直以來都是人類社會發(fā)展面臨的自然災(zāi)害難題之一，有效的監(jiān)測地震可以減少人員傷亡和財產(chǎn)損失。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為目前新興的智能化技術(shù)之一，如何充分發(fā)揮其技術(shù)的先進(jìn)性，將其更為深度地與地震監(jiān)測及災(zāi)后救援工作相結(jié)合，已成為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的新方向[1]。本研究在充分考慮當(dāng)前地震監(jiān)測平臺應(yīng)用與發(fā)的前提下，結(jié)合地市級以下區(qū)域防震減災(zāi)工作的客觀實(shí)際需要，從物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的角度，提出了構(gòu)建具有較強(qiáng)實(shí)用性的地震監(jiān)測平臺的思路，以期能夠?yàn)榈厥屑壱韵碌卣鸨O(jiān)測技術(shù)人員所參考。

1? 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的概念

物聯(lián)網(wǎng)總體上來說就是一種實(shí)物的互聯(lián)網(wǎng)，包括EPC 標(biāo) 簽部分、Savant服務(wù)器部分、ONS服務(wù)器系統(tǒng)以及諸多類型的數(shù)據(jù)庫等等。在物聯(lián)網(wǎng)框架下，技術(shù)人員可以借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，來實(shí)現(xiàn)物品的識別及其信息的實(shí)時共享。這種物品與互聯(lián)網(wǎng)的有效連接可以實(shí)現(xiàn)信息之間的相互交換和相互傳遞，從而為開展物品的智能化定位、追蹤和識別等目標(biāo)奠定基礎(chǔ)。由此可見，固定的信息數(shù)據(jù)傳輸通道、相應(yīng)的接收器、具備相應(yīng)的儲存功能以及有規(guī)定的操作系統(tǒng)等等都是搭建物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支持下的服務(wù)平臺所必需的條件。當(dāng)前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用范圍較為廣泛，主要包括智能家居、安全監(jiān)測、物流管理、醫(yī)療管理等諸多領(lǐng)域，并隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新，越來越多地實(shí)現(xiàn)了與社會生產(chǎn)和生活領(lǐng)域的融合發(fā)展[2]。

2? 物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵組成技術(shù)

2.1 RFID技術(shù)

RFID技術(shù)作為間接式的自動識別方式，其主要依托射頻信號對選取對象進(jìn)行識別，并以此而獲取目標(biāo)信息。RFID在進(jìn)行識別的過程中，可以自己動實(shí)現(xiàn)，不需要專門有人去進(jìn)行操作干預(yù)的，同時對于各種各樣的工作環(huán)境都具有較強(qiáng)的適用性。但是，從發(fā)射信號的射頻角度來看，目前標(biāo)準(zhǔn)并不統(tǒng)一，不同目標(biāo)下的射頻技術(shù)都有其對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容主要包括物理特性、功率、信號接口以及傳輸協(xié)議等[3]。

2.2 無線射頻識別技術(shù)

從無線射頻識別技術(shù)的工作原理角度分析，該項(xiàng)技術(shù)的特點(diǎn)在于可以利用無線射頻信號在空間耦合過程中的傳輸特性來實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)對象的有效辨識。無線射頻識別技術(shù)在應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)的過程中，可以根據(jù)具體的環(huán)境要求，在高速運(yùn)動的情況下高效對目標(biāo)對象進(jìn)行快速識別。因此，在不同的功能要求下使用無線射頻識別技術(shù)是有效建立物聯(lián)網(wǎng)體系的重中之重。無線射頻識別技術(shù)的識別對象較為廣泛，既可以是書、桌子、柜子等具體的物品，也可以是具體物件中的附著物，如貼著桌子的標(biāo)簽、書本中的文字等。

2.3 智能技術(shù)

智能技術(shù)也是促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展的一個重要因素。從智能技術(shù)應(yīng)用的過程來看，把物體納入到已有的智能化系統(tǒng)之后，該物體本身的智能性就會提高很多，可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)與其他客體之間的快速有效交流溝通。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用范圍的逐步拓展，智能化技術(shù)的研究方向也隨之而發(fā)生重要變革。從目前的發(fā)展態(tài)勢來看，智能化控制技術(shù)和人工智技術(shù)是智能技術(shù)應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)體系建設(shè)的新亮點(diǎn)。

2.4 納米技術(shù)

納米技術(shù)可以促進(jìn)各種物體與物體之間的智能化相互關(guān)聯(lián)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)的互相交換。而當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)體系的建設(shè)也越來越注重各種物體與物體之間的智能化相互關(guān)聯(lián)。因此，為了提高物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用效果可以運(yùn)用納米技術(shù)進(jìn)行多維度支持。就納米技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合方向來看，納米電子技術(shù)、納米材料技術(shù)、納米力學(xué)技術(shù)等可以從不同的角度來滿足物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用需求。

3? 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支持下的地震監(jiān)測平臺基本架構(gòu)

地震監(jiān)測平臺基本架構(gòu)主要是由底層、中層、上層三部分組成。其中底層是感知網(wǎng)絡(luò)層，該層面運(yùn)行的目的在于感知信號傳遞;中層是網(wǎng)絡(luò)傳輸層，該層面運(yùn)行的目的在于進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸;上層是云計算平臺，該層面運(yùn)行的目的在于為整個構(gòu)架的系統(tǒng)提供整體的云數(shù)據(jù)中心和總體性的云技術(shù)服務(wù)。地震監(jiān)測平臺基本架構(gòu)主要是圍繞感知、傳輸、支撐、應(yīng)用等等4個方面進(jìn)行組織構(gòu)建的。本研究是要建立一個基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的地震云平臺，并將該平臺作為地震應(yīng)急時的調(diào)度指揮技術(shù)核心，并且做到能夠全面覆蓋各級地震的系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)測掌控地震潛在情況的目的[4]。該監(jiān)測平臺建立之后，可以通過物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時進(jìn)行地震監(jiān)測數(shù)據(jù)的收集與匯總，從而為區(qū)域多位空間地震監(jiān)測提供有效的決策支持。圖1為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支持下的地震監(jiān)測平臺基本架構(gòu)示意圖。

3.1 感知層

感知層是該地震檢測平臺接受信息的第一渠道，如何能夠有效的識別物體是感知層建設(shè)的關(guān)鍵。平臺可以在監(jiān)測區(qū)域設(shè)置多樣化的智能設(shè)備設(shè)施來提高信息接受的精確度和全面性，常見的智能檢測設(shè)備主要包括：測震儀、強(qiáng)震動加速度儀、地下水探測儀、重力儀、氣壓儀、測地電阻儀、磁力儀等。通過這些智能化儀器的有效布設(shè)能夠?qū)崟r接收監(jiān)測區(qū)域內(nèi)地球物理場和化學(xué)場相關(guān)數(shù)據(jù)的變化情況，并以相應(yīng)的數(shù)據(jù)格式反饋至網(wǎng)絡(luò)層，進(jìn)而產(chǎn)生新形式的地震監(jiān)測信息的共享網(wǎng)絡(luò)[5]。

3.2 網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層是實(shí)現(xiàn)感知層采集數(shù)據(jù)面向各個部門進(jìn)行共享的關(guān)鍵。從構(gòu)成內(nèi)容方面來看，網(wǎng)絡(luò)層主要包括互聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)、有線和無線通信網(wǎng)、各種私有網(wǎng)絡(luò)等。通過上述網(wǎng)絡(luò)體系可以把采集到的經(jīng)過初步加工的數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆朴嬎銠C(jī)器的中心，從而實(shí)現(xiàn)通訊網(wǎng)、衛(wèi)星網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)共享。

3.3 支撐層

支撐層建設(shè)的主要目的在于對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、分析和傳遞。從功能實(shí)現(xiàn)的角度離來看，支撐層可分為服務(wù)中心和數(shù)據(jù)中心兩大模塊。該層主要由數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、前置接口服務(wù)器、數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器和安全保障體系等組成，是地震監(jiān)測數(shù)據(jù)應(yīng)用于分析的關(guān)鍵層面，同時也是整個平臺建設(shè)中最核心的部分。

3.4 應(yīng)用層

應(yīng)用層是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)和各級地震檢測機(jī)構(gòu)對接的平臺。在該平臺當(dāng)中，各級地震檢測機(jī)構(gòu)獲得相應(yīng)的權(quán)限之后，就可以進(jìn)入平臺的操作系統(tǒng)，在權(quán)限范圍之內(nèi)可以對已儲存的數(shù)據(jù)記性數(shù)據(jù)查閱或者調(diào)用，以供其進(jìn)行震情研判、科研分析等用途。通過應(yīng)用層的深度拓展及以應(yīng)用，可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在體系范圍內(nèi)的共享共用，提高震情決策的全面性和準(zhǔn)確性。

按照上述四大層面構(gòu)建起的地震監(jiān)測平臺的地震監(jiān)測平臺，既可以實(shí)現(xiàn)對震情重點(diǎn)監(jiān)測區(qū)域、震情監(jiān)測環(huán)境惡劣區(qū)域以及無法人工進(jìn)行監(jiān)測區(qū)域的自動化在線監(jiān)控，也可以各級地震監(jiān)測與應(yīng)急組織提供有力的決策支撐，從而提高地震應(yīng)急管理的反應(yīng)水平。

4? 結(jié)語

從發(fā)展態(tài)勢來看，目前國家地震監(jiān)測部門高度關(guān)注物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支持下的地震檢測平臺建設(shè)，在不斷增強(qiáng)資金投入的同時，還會提出了很多扶助政策，這十分有利于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與地震監(jiān)測事業(yè)的深度融合。未來，地方政府也應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮政策導(dǎo)向的能動性，通過科技成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化、自主研發(fā)設(shè)計、地震監(jiān)測平臺共享共建等多種方式，來逐步促進(jìn)監(jiān)管范圍內(nèi)地震監(jiān)測平臺技術(shù)服務(wù)效能的提升。相信隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與時俱進(jìn)的變化與創(chuàng)新，其服務(wù)于地震監(jiān)測平臺的范圍和作用會進(jìn)一步得到拓展，地震預(yù)測預(yù)警與抗震救災(zāi)也會由此而獲得更深層的技術(shù)幫助。

參考文獻(xiàn)

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