物聯網技術在地質災害防治中的應用

張強

摘 要：在現如今我國的經濟和科技發展的過程中，在地質災害防治信息化方面，可以充分利用物聯網技術提高地質災害防治工作信息化水平，特別是在地質災害監測預警方面，物聯網技術能夠更準確和更精準的對地質災害進行監測預警。

關鍵詞：地質災害;物聯網技術;應用

引言

地質災害是指在自然或者人為因素的作用下形成的，對人類生命財產造成的損失、對環境造成破壞的地質作用或地質現象。地質災害在時間和空間上的分布變化規律，既受制于自然環境，又與人類活動有關，往往是人類與自然界相互作用的結果。我國最常見的地質災害類型主要有崩塌、滑坡、泥石流等類型，地質災害所造成的的人員傷亡和財產損失較為嚴重，特別是我國的西南、西北、山陜等地。

隨著社會和經濟的發展，移動互聯網及物聯網技術也在高速發展。在地質災害防治的信息化方面，特別是地質災害監測預警工作方面，仍存在很多不足。將物聯網技術與地質災害防治相結合，可以使得地質災害監測預警體系更加完善，本文主要在地質災害防治中如何運用物聯網技術進行一定的探析。

1 需求分析

在國家《地質災害防治“十三五”規劃》中明確提出要充分依靠科技進步和管理創新，提高防治效率，全面提升地質災害防治能力，最大限度的避免和介紹地質災害造成的人員傷亡和財產損失。近年來，物聯網技術、移動互聯網技術、北斗衛星等技術得到迅猛發展，而基于物聯網技術的地質災害監測預警系統正是科技進步在地質災害防治中的重要應用之一。

在我國山區分布廣、地勢起伏大的地區，地質災害易發多發，要守住不發生重大地質災害底線的一個關鍵措施是加強對地質災害隱患點的監測預警。自然資源部在全國汛期地質災害防治工作部署會上，也明確要求在地質災害防治工作中加強科技手段應用，強化監測預警。

監測預警是在傳統的群測群防基礎上，安裝一定數量的監測設備，通過對監測數據的分析與研究，及時發現地質災害體存在的結構安全隱患， 通過監測數據變化動態掌握地質災害監測點降水、坡面位移變化，發現異常情況，及時發出告警信息，據此及時轉移撤離受威脅群眾，確保受威脅群眾生命財產安全，為地質災害防治工作保駕護航。

2 物聯網技術在地質災害監測預警中的應用

2.1 數據采集設備

數據采集設備分為兩種類型：高集成數據采集設備和低耦合數據采集設備，數據采集設備最起碼有傳感模塊、計算存儲模塊、通信模塊和供電模塊四個模塊。傳感模塊主要由一個或多個傳感器組成，利用不同技術原理將被監測物的監測指標由邏輯信號轉化為電信號，形成原始數據幀并發送到計算存儲模塊。計算存儲模塊主要將傳感器原始數據轉換為標準格式數據，在本地進行臨時存儲，并通過通信模塊發送到下一個服務模塊。通信模塊是將標準格式數據數據通過傳輸網絡，傳輸給應用平臺。供電模塊主要為設備提供電源支持。

數據采集設備需滿足監測精度需求，可動態調整采樣和上傳頻率等參數，具有良好的穩定性和可靠性，供電方式主要以高性能電池為主。目前主要的數據采集傳感器設備主要有雨量計、GNSS、裂縫計、傾角計、加速度計等，需根據不同地質災害類型、不同布設位置，選擇合適的數據采集傳感器進行監測數據采集。

2.2 數據傳輸

數據傳輸主要有窄帶自組網、蜂窩物聯網、衛星、寬帶自組網等數據傳輸方式。窄帶自組網數據傳輸是指指利用窄帶無線鏈路實現數據傳輸， 特點是低功耗、成本低。窄帶自組網方式適合數據量不大、更新頻次低傳感器類采集設備。蜂窩物聯網數據傳輸主要利用2G、4G、NB-IOT、5G等蜂窩通信網絡技術進行傳輸。

2.3 數據庫

地質災害監測預警平臺數據庫主要用于支撐地質災害監測、預警業務，包含基礎數據、監測數據、預警業務數據、監測業務數據等，數據庫還應注意解決異源異構數據、數據時效性、數據同步和安全性等問題。數據庫應采用合適的數據組織方式，建立多類型、多尺度數據之間的邏輯關聯，元數據與相應數據體之間也應建立相應的邏輯關聯。在功能和集成方面要根據監測預警平臺的功能設計進行軟件開發，包括日志管理、用戶管理、視圖管理、數據的導入導出、查詢與檢索等模塊，實現數據庫管理、維護與分發等功能，并能將不同的功能模塊進行集成。

2.4 監測預警平臺

地質災害監測預警平臺最基本要實現對地質災害監測對象的自動、連續、實時監測，有監測數據管理、數據實時展示、監測預警分析功能;平臺能根據信息采集及自動分析決策，并根據預警級別和預警點位，通過短信、聲光報警等預警方式，及時的將預警信息發布給對應地質災害危險區域相關責任人員和群眾，使相關責任人員及時啟動應急預案，人民群眾及時采取避讓措施。

地質災害監測預警平臺主要由數據層、服務層、業務層組成。數據層主要包括監測數據、預警數據及其他數據。服務層主要包括物聯網、服務、預警系統、視頻服務等平臺，提供基礎的業務服務，同時可以對外部提供API服務，便于第三方進行數據調用。業務功能主要采用 Web 形式可視化展示和操作相關業務功能，可以實現搜索、gis可視化、數據分析等功能，平臺具備數據綜合展示、監測管理、監測設備管理、查詢瀏覽、統計分析、預警分析等基礎功能模塊。

2.5 預警方式

采用采集傳感器采集災害體形位移、加速度、降雨等監測數據指標的監測方式，主要采用單參數預警方式與多參數綜合預警方式。單參數預警主要通過對單個設備直接獲取或計算得到的監測數據自動分析判斷地質災害發生的可能性。多參數綜合預警主要通過多個監測設備的監測數據進行組合分析判斷地質災害發生的可能性。

2.6 監測預警級別

監測預警級別主要根據地質災害可能發生的時段、趨勢等，分為一級（風險極高）、二級（風險高）、三級（風險較高）、四級預警（風險一般）。一級為最高級別。一級（風險極高）、：地質災害發生的可能性很大。二級（風險高）：地質災害發生的可能性大。三級（風險較高）：地質災害發生的可能性較大。四級預警（風險一般）：地質災害發生的可能性小，有一定的變形特征，短期發生地質災害可能性不大。

3 監測預警體系的建設

物聯網技術大大提高了地質災害監測預警水平，但整個監測預警體系的建設，仍需落實群專結合和點面結合，在實施監測預警的同時，還需充分依靠當地群測群防員開展群測群防，組織群測群防責任人員參加監測預警培訓，落實人工巡排查和監測設備的日常簡單維護及預警響應，真正做到技防和人防的有機結合。

4 結束語

本文對物聯網在地質災害防治工作中的應用進行了一定的探析。基于物聯網技術的地質災害監測預警平臺，集成了傳感器技術、物聯網技術、網絡傳輸等技術，構建了自動化、智能化的地質災害監測預警平臺，極大的提高了地質災害監測預警的時效性和自動化水平，提高了地質災害防治的信息化水平。隨著物聯網技術以及地質災害防治關鍵技術的更進一步研究和應用，基于物聯網技術的地質災害監測預警將會更加標準化和智能化，物聯網技術在地質災害防治中起到更為重要的作用。

參考文獻 ：

[1] 喬輝，汪滔，謝志遠.物聯網技術在地質災害防治中的應用[J].物聯網學報，2018：102-107.

[2] 彭英杰.物聯網技術在突發地質災害應急響應中的應用研究[J].建筑工程技術與設計，2018：2386.

[3] 石愛軍，馬娟，齊安文，薛躍明，黃喆，張斌.物聯網技術在突發地質災害應急響應中的應用研究[J].水文地質工程地質，2014：154-158.