地質災害專群結合監測預警設備選型及預期成果

王 凱，陳永弟

（甘肅省地質礦產勘查開發局第一地質礦產勘查院，甘肅 天水 741020）

1 案例基本概況

2020年8月，甘肅省隴東南地區普遍遭遇大到暴雨，給秦州區16個鄉鎮造成了巨大的經濟損失。相關數據顯示，此次暴洪災害致使近2 000人無家可歸，同時造成經濟損失達760萬元，嚴重威脅了人民群眾的生命財產安全。對地質災害進行防治與監測，是災后恢復重建工作的重要內容[1]，目前地質災害監測工作主要依靠群測群防員的人工巡查和簡易監測，專業化和信息化程度較低，迫切需要運用新技術裝備手段用于監測預警。但由于成本過高、穩定性差、運行維護難度大、標準不統一等諸多因素的影響，現有監測預警裝備產業化水平較低，難以適應新時期地質災害防治需求。基于此，天水市秦州區開展地質災害監測預警項目，通對數據庫“普適性地質災害預測儀”的使用狀況進行分析后，探索出能夠實現地質災害監測預警技術信息化建設的具體方法，進而探索出更多能夠推動地質災害工作有效發展的新途徑。

2 測點位置的選擇及設備類型的確定

本項目實施的普適型儀器設備監測預警點共8處，其中6處滑坡、2處不穩定斜坡災害點。共建設普適性監測儀器31臺，監測內容以地表變形和降雨為主[2]，具體包括位移（如GNSS）、裂縫、雨量等測項。一般情況來說，專群結合監測預警的這類設備類型主要體現在如下幾個方面。

（1）普適型雨量監測站（壓電式）

一體化雨量監測站采用一體化設計，將數據采集、傳輸和電源控制集成于一體，數據遙測終端內置鋰電池，配合外部太陽能板可實現持續工作。具有多路數據接口，可同時接入雨量計、裂縫計和其他數字信號。遙測終端設備外殼采用ABS材質，設計防水結構，防護等級可達IP67。普適性雨量監測站具有雨量數據采集、長期固態存儲和遠距離傳輸功能，與其他監測設備可實現互聯互動，能夠適應野外惡劣環境（圖1）。技術參數如表1所示。

表1 普適性雨量監測站技術指標

圖1 普適型雨量監測站

（2）普適型裂縫監測站

普適型裂縫位移監測站用于野外滑坡等災害體的裂縫自動監測，具有裂縫數據智能采集，長期固態存儲和遠距離傳輸功能，可通過無線傳輸實現近距離顯示，人工置數及設備配置，采用一體化結構，具有體積小，安裝靈活方便，操作簡單、技術先進、功能齊全、運行穩定可靠等特點。由此可以看出，這是一款能夠適合惡劣環境下開展日常監測與管理的高性能監測產品（圖2）。技術參數見表2。

圖2 普適型裂縫監測站

表2 普適型裂縫監測站技術參數

（3）普適型GNSS 監測站

GNSS 形變監測設備為三星八頻，采用北斗/GPS高精度形變監測數據處理算法，低功耗設計，提供毫米級載波相位觀測值和后處理定位精度，支持芯片級多路徑抑制，以便用戶實時掌握被監測體的瞬時形變情況，可滿足用戶實時掌握被監測體瞬時形變的需求[3]。產品采用寬溫、全封閉式設計，外置接口均采用航空型接頭，可有效地實現抗高溫、防塵、防電磁干擾、防腐蝕等，在各種惡劣的現場環境下均能持續穩定工作（圖3）。技術參數見表3。

表3 普適型GNSS監測站技術指標

圖3 普適型GNSS監測站

（4）智能聲光報警器

當地質災害隱患點發生災害時，啟動智能聲光報警器通過聲音和各種光向隱患點附近居民發出示警信號，提醒受威脅居民立刻撤離地災害威脅范圍。技術參數見表4。

表4 智能聲光報警器技術指標

（5）設備安全防護及維護

第一，設備安全防護。

①設置主機箱防護。機箱內部與外設如圖4—圖5所示，對于使用機箱的設備來說，其機箱往往采用304不銹鋼材質。同時，機箱中的螺絲、螺帽等部件也均采用304不銹鋼材質。這一材質具有較強的防水性，禁止使用扎帶式抱箍。

圖4 機箱內部

圖5 機箱外部

②接線防護。所有線路必須通過立桿穿線，外漏部分需使用不銹鋼波紋管保護，并使用樹脂密封。所有線纜的接線處必須使用接線端子及線鼻子。

③圍欄、防護網防護。護欄和防護網安裝如圖6—圖7所示，所有安裝于戶外的監測預警設備需采用保護措施，對于保護要求較高的監測點，可修建圍欄、防護網等防止破壞。

圖6 護欄安裝示意圖

圖7 防護網安裝示意圖

第二，設備維護。

①試運行期的維護。在對設備進行安裝并成功調試完之后，需要先運行設備，判斷其運行過程中的順利程度。隨后，對其進行定期維護。維護工作過程中應開展如下內容：設備的巡檢，主要涉及到設備的調試、檢測以及維修等工作；通信線路的維護與調試；后臺軟件的維護與調試等。

實施方要為使用方制定詳細的培訓計劃，培訓內容包括系統原理、設備安裝操作、調試操作、軟件運行管理、故障排除及設備維修等內容。實施方在試運行期結束前完成對業主方的專業工程師、管理人員的技術培訓，保證項目驗收移交后，業主方能夠掌握系統的全部運行、操作、線路維護、故障分析處理、設備維修和保養等工作。

②質保期內的維護。質保期自驗收合格后開始計算。在這段時間，實施方與業主方共同進行項目的運維管理。具體運維內容及分工如下：使用方負責日常的軟件操作使用，在使用過程中，發現軟件問題，通知施工方遠程或來現場進行處理；在其質保期的范圍之內應及時對軟件進行更新，并為業主提供更加優質的服務。實施工作者應及時對其出現的故障進行診斷。同時，對于維修或施工過程中出現的各種費用，涉及到人工費、交通費、通信費、設備更換等費用時都必須由實施方自行承擔。對于實施方來講，應定期對現場設備進行管理和維護，一旦出現任何事故都必須對其進行診斷，結合實際情況展開維護，確保其設備的正常運行。

設備損壞后，立即到現場檢查并在96 h內完成維修工作；一旦設備發生一些問題或者異常狀況時都必須對其進行多角度派車。

③質保期外的維護。在質保期的范圍內，應確保使用方能夠開展相關的運營維護管理工作。具體涉及到如下內容：現場的管理、巡查及維護等；對通信線路的定期巡查及維護工作；對后臺進行有效維護和使用方法的傳遞。

④監測運行維護。對監測設備有效保護和正常的運轉將直接關系到監測數據的準確性、可靠性和連續性[4]。所以，監測設施安裝埋設后建立有效的保護措施十分重要。為此，應做到以下幾點：加強監測設施全員保護的宣傳力度，提高場地居民和流動人員的監測設施保護意識；監測設施為永久設施，對其保護工作各級地方政府主管部門必須予以足夠重視；監測設施埋設安裝，投入正常監測后，主管部門應立即介入，以便進行統一協調管理和有效保護；結合有關國家法律法規制定合理有效的地方監測設施保護法規體系；監測實施單位配合地方主管部門建立必要的永久性監測設施保護措施，設立協調統一的醒目保護警示標記。

3 結語

根據要求，地質災害防治專群結合監測預警項目預期成果主要包括監測預警報告、監測專題圖件、數據附表、監測設備安裝記錄等，所有資料成果均提供數字化成果。

現代化的地質災害專群結合監測預警模式的有效應用能夠大大提升地質災害預警效果，有效降低災害破壞程度，降低對人們生命財產安全的威脅。本研究主要以甘肅省天水市秦州區地質災害專群結合監測預警建設為例，闡述設備選型以及相應的預期成果方面的內容，通過研究能夠對專群結合監測預警設備選型提供一定參考和幫助，對于推動此類預警系統建設具有現實意義。