淺析宜昌市地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警點(diǎn)布設(shè)技術(shù)

余杰 俎全磊 吳迓璽

摘要 基于地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)，選取位移監(jiān)測、裂縫監(jiān)測等普適型設(shè)備，利用物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，采用專業(yè)監(jiān)測和群測群防監(jiān)測相結(jié)合的監(jiān)測手段，對(duì)區(qū)域內(nèi)365處地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)開展群專結(jié)合監(jiān)測預(yù)警設(shè)計(jì)，提高宜昌市地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警水平、管理服務(wù)成效和防災(zāi)減災(zāi)能力，完善地質(zhì)災(zāi)害綜合防治體系，逐步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測、智能化預(yù)警、信息化管理和精準(zhǔn)化服務(wù)，服務(wù)宜昌市地質(zhì)災(zāi)害防治和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

關(guān)鍵詞 監(jiān)測預(yù)警；地質(zhì)災(zāi)害；設(shè)備

中圖分類號(hào)：P694 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2023）07–0323-03

截至2021年，宜昌市現(xiàn)有在冊(cè)監(jiān)測點(diǎn)587處，通過地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警，可以實(shí)現(xiàn)多部門信息共享和資源共

享[1]。目前，已建監(jiān)測點(diǎn)運(yùn)行良好，取得了較好的監(jiān)測效果。但是，隨著區(qū)域內(nèi)公路、水廠、水庫等重要工程或基礎(chǔ)設(shè)施點(diǎn)相繼建成，以往的監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)情況需要進(jìn)一步評(píng)估。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，具有人工智能化的監(jiān)測設(shè)備被廣泛應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測[2]。在前人研究的基礎(chǔ)上，因地制宜地對(duì)不同類型設(shè)備進(jìn)行了布設(shè)，并提出了合理化建議，以期為其他監(jiān)測設(shè)備布設(shè)提供參考。

1 宜昌市地質(zhì)災(zāi)害基本概況

宜昌市氣候?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，處于中亞熱帶和亞熱帶交匯地帶。年平均氣溫在15.2～18 ℃之間。年降水量942.8～1 343.4 mm，年日照時(shí)數(shù)1 203.4～1 628.2 h。

宜昌市境內(nèi)大地構(gòu)造位置大部分屬楊子準(zhǔn)地臺(tái)上揚(yáng)子臺(tái)坪，只有東南部枝江一帶屬揚(yáng)子淮地臺(tái)兩湖斷拗的江陵凹陷。區(qū)內(nèi)地層發(fā)育齊全，自上太古下元古界至第四系的地層均有分布，主要出露巖性為斜長角閃巖、片麻巖、微晶白云巖、含硅質(zhì)或錳質(zhì)微晶白云巖等組成[3]。

在長期地史發(fā)展過程中，宜昌產(chǎn)生了不同時(shí)期、不同規(guī)模、不同方向的斷裂，彼此相互交切、相接，構(gòu)成有規(guī)律的網(wǎng)絡(luò)狀格局。主要深大斷裂有北北東向的新華斷裂、北西向的霧渡河斷裂、通城河斷裂、遠(yuǎn)安斷裂、仙女山斷裂、天陽坪——監(jiān)利斷裂。

2 監(jiān)測預(yù)警點(diǎn)布設(shè)的亮點(diǎn)

2.1 布設(shè)原則

2.1.1 適應(yīng)性原則 根據(jù)監(jiān)測對(duì)象的不同、變形特點(diǎn)及部位的不同，在設(shè)計(jì)采用具體監(jiān)測手段時(shí)，應(yīng)有較強(qiáng)的針對(duì)性。應(yīng)優(yōu)先采用技術(shù)成熟的普適型監(jiān)測系統(tǒng)。

2.1.2 經(jīng)濟(jì)性原則 系統(tǒng)建設(shè)的造價(jià)應(yīng)經(jīng)濟(jì)、合理，應(yīng)采用性價(jià)比高的儀器設(shè)備；同時(shí)，應(yīng)盡量可能考慮整套系統(tǒng)采用同一廠家的產(chǎn)品，以提高系統(tǒng)的兼容性、完整性，便于管理、維護(hù)和節(jié)約經(jīng)費(fèi)。

2.1.3 準(zhǔn)確性原則 系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)應(yīng)準(zhǔn)確，精度要滿足相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求，在更換零部件時(shí)，不影響數(shù)據(jù)的連續(xù)性。

2.1.4 可靠性原則 設(shè)備選擇應(yīng)優(yōu)先考慮技術(shù)先進(jìn)、成熟，且通過多個(gè)現(xiàn)場環(huán)境長期考核、質(zhì)量合格的產(chǎn)品。設(shè)備應(yīng)長期穩(wěn)定、故障率低、性能可靠，具備在野外雷電、暴雨、高溫、嚴(yán)寒、潮濕等環(huán)境的抗干擾能力。有故障自檢、自判、自動(dòng)報(bào)警的能力。

2.1.5 開放性原則 整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)具備良好的開放性和兼容性，包括開放系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集單元的控制命令和數(shù)據(jù)格式，以及接入的多類標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)傳感器。系統(tǒng)應(yīng)易于操作，界面簡潔友好。

2.1.6 統(tǒng)一性原則 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與信息管理系統(tǒng)應(yīng)相互兼容，支持不同廠家的數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測信息的統(tǒng)一管理。

2.1.7 安全性原則 系統(tǒng)的集成應(yīng)保證信息資料的安全和保密，對(duì)監(jiān)測系統(tǒng)的運(yùn)行、操作提供安全和保密措施。

2.2 監(jiān)測設(shè)備性能的完善與優(yōu)化

為監(jiān)測網(wǎng)點(diǎn)提供數(shù)據(jù)接收服務(wù)，并對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析；依托專業(yè)的數(shù)據(jù)模型為專業(yè)技術(shù)人員和行政管理人員提供符合實(shí)際工作需求的趨勢(shì)數(shù)據(jù)分析報(bào)告；提供完善的監(jiān)測數(shù)據(jù)查詢功能；提供專業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能；提供手機(jī)客戶端。

監(jiān)控系統(tǒng)通過互聯(lián)網(wǎng)、3G、4G、5G網(wǎng)，利用網(wǎng)絡(luò)連接自動(dòng)化監(jiān)測設(shè)備，并實(shí)現(xiàn)與省廳的互聯(lián)互通，同時(shí)收集到的數(shù)據(jù)全部匯總至數(shù)據(jù)中心。形成的各項(xiàng)業(yè)務(wù)服務(wù)依托監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲取相關(guān)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。

2.2.1 監(jiān)測點(diǎn)數(shù)據(jù)接收服務(wù)建設(shè) 建立與前端監(jiān)測網(wǎng)（點(diǎn)）自動(dòng)化檢測設(shè)備對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)接收體系，按照宜昌市國土管理部門和技術(shù)支撐單位的要求構(gòu)建自動(dòng)化監(jiān)測設(shè)備的數(shù)據(jù)接收機(jī)制。同時(shí)，對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類匯總，為各類服務(wù)對(duì)象提供數(shù)據(jù)分析功能。

2.2.2 趨勢(shì)分析報(bào)告服務(wù)建設(shè) 以行業(yè)內(nèi)公認(rèn)的地質(zhì)模型為基礎(chǔ)，結(jié)合災(zāi)害點(diǎn)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，對(duì)收集到的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的整理匯總，形成具有針對(duì)性的趨勢(shì)分析報(bào)告，為不同類型的用戶提供服務(wù)，為用戶的下一步工作提供指導(dǎo)意見。

2.2.3 監(jiān)測數(shù)據(jù)查詢服務(wù)建設(shè) 通過監(jiān)測數(shù)據(jù)查詢服務(wù)，建立標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)查詢服務(wù)模式，不同級(jí)別和不同需求的用戶可以根據(jù)自身的實(shí)際工作需求，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)查詢服務(wù)，獲取自己所需的監(jiān)測數(shù)據(jù)。這樣有利于對(duì)監(jiān)測數(shù)據(jù)的合理利用，同時(shí)避免了無用數(shù)據(jù)和實(shí)際需求數(shù)據(jù)以混合堆砌的方式出現(xiàn)在用戶面前，實(shí)現(xiàn)了對(duì)監(jiān)測數(shù)據(jù)的分類管理，為今后更多自動(dòng)化監(jiān)測點(diǎn)數(shù)據(jù)的查詢提供標(biāo)準(zhǔn)化的管理模式。

2.2.4 監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)服務(wù)建設(shè) 通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)服務(wù)，建立各種標(biāo)準(zhǔn)化的統(tǒng)計(jì)服務(wù)模式，不同級(jí)別和不同需求的用戶可以根據(jù)自身工作范圍和業(yè)務(wù)工作的實(shí)際需求，通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)服務(wù)，形成不同類型的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果和各種統(tǒng)計(jì)圖表，形成的統(tǒng)計(jì)結(jié)果和圖表更具有專業(yè)性和時(shí)效性，能更方便地為各類用戶提供標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)服務(wù)。

2.2.5 手機(jī)客戶端服務(wù)建設(shè) 以上服務(wù)主要依托臺(tái)式電腦（PC）實(shí)現(xiàn)服務(wù)的具體功能，但目前智能手機(jī)已能夠?qū)崿F(xiàn)電腦的大部分業(yè)務(wù)功能。通過3G和4G無線上網(wǎng)功能實(shí)現(xiàn)手機(jī)的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)接入，需要實(shí)現(xiàn)在手機(jī)端部署的服務(wù)如下：監(jiān)測數(shù)據(jù)查詢服務(wù)和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)服務(wù)。

本次專業(yè)監(jiān)測點(diǎn)建設(shè)實(shí)施后，需采用無人機(jī)拍攝完工后的隱患點(diǎn)全貌，制作安裝監(jiān)測預(yù)警工程警示牌（圖1、圖2），監(jiān)測設(shè)備也需要安裝設(shè)備警示牌（圖3）。

2.3 監(jiān)測預(yù)警平臺(tái)的建設(shè)與管理

2.3.1 設(shè)備清單 設(shè)備廠商用戶可以查看已登記的所有監(jiān)測設(shè)備的統(tǒng)計(jì)情況，查詢已登記的監(jiān)測設(shè)備信息，包括設(shè)備類型、設(shè)備SN碼、設(shè)備編碼、登記時(shí)間、登記狀態(tài)、地理位置信息。功能界面如圖4所示。

2.3.2 型號(hào)備案 設(shè)備廠商用戶可以對(duì)未備案的設(shè)備型號(hào)進(jìn)行備案。包括監(jiān)測類型、監(jiān)測對(duì)象、監(jiān)測方法、設(shè)備類型、設(shè)備型號(hào)、采集形式、傳輸協(xié)議信息等。功能界面如圖5所示。

2.3.3 設(shè)備登記 設(shè)備廠商用戶可以對(duì)新的監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行登記。登記設(shè)備型號(hào)、設(shè)備名稱、設(shè)備SN碼、登記人等信息，可查詢已登記的設(shè)備信息列表，并選擇設(shè)備進(jìn)行測試驗(yàn)證，測試完成可提交啟用申請(qǐng)。功能界面如圖6所示。

2.3.4 型號(hào)備案管理 監(jiān)測設(shè)備管理用戶可對(duì)已備案的廠商、設(shè)備類型、設(shè)備型號(hào)、備案資料等信息進(jìn)行查詢。功能界面如圖7所示。

2.3.5 設(shè)備庫管理 監(jiān)測設(shè)備管理用戶可對(duì)已登記設(shè)備的生產(chǎn)廠家、設(shè)備類型、設(shè)備型號(hào)、設(shè)備名稱、SN編碼、設(shè)備編號(hào)、登記時(shí)間等相關(guān)信息進(jìn)行查詢。功能界面如圖8所示。

2.3.6 設(shè)備授權(quán) 監(jiān)測設(shè)備管理用戶可對(duì)所有已登記的設(shè)備進(jìn)行權(quán)限控制，通過測試系統(tǒng)能否接收到設(shè)備傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，以驗(yàn)證設(shè)備協(xié)議對(duì)接是否成功，對(duì)已可正常傳輸監(jiān)測數(shù)據(jù)的設(shè)備進(jìn)行啟用操作。功能界面如圖9所示。

2.3.7 運(yùn)行維護(hù) 運(yùn)行維護(hù)功能以分布圖的形式展示全省地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測設(shè)備的運(yùn)行情況。功能界面如圖10所示。

3 結(jié)束語

在原有監(jiān)測點(diǎn)的基礎(chǔ)上精選365個(gè)點(diǎn)作為研究對(duì)象，因地制宜地對(duì)災(zāi)害點(diǎn)設(shè)計(jì)設(shè)備監(jiān)測，尤其是對(duì)區(qū)域內(nèi)的新建旅游公路、水廠、水庫等重要基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行全方位地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測設(shè)備布設(shè)，并建立監(jiān)測預(yù)警平臺(tái)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測，為地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警設(shè)備布設(shè)提供參考。

參考文獻(xiàn)

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Analysis of Layout Technology of Geological Hazard Monitoring and Early Warning Points in Yichang City

Yu Jie et al（Hubei Provincial Key Laboratory of Resources and Ecological Environment Geology， Wuhan， Hubei 430034）

Abstract Based on the current situation and development trend of geological hazard hidden danger points， universal equipment such as displacement monitoring and crack monitoring are selected， and monitoring methods combining professional monitoring and group measurement and prevention monitoring are adopted using technologies such as the Internet of Things. We will carry out a group specialized monitoring and early warning design for 365 geological hazard hidden danger points in the region， improve the level of geological hazard monitoring and early warning， management service effectiveness， and disaster prevention and reduction capabilities of Yichang City， improve the comprehensive prevention and control system of geological hazards， gradually achieve automated monitoring， intelligent early warning， information management， and precision services， and serve the prevention and control of geological hazards and social and economic development of Yichang City.

Keywords Monitoring and warning; Geological hazards; Equipment