基于4G/北斗的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)方案

一、方案概述

自然變遷和人為破壞是地質(zhì)災(zāi)害的主要原因，主要災(zāi)害形態(tài)包括滑坡、泥石流、崩塌、地面塌陷、地面沉降和地裂縫等，嚴(yán)重影響地區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生命財(cái)產(chǎn)。

因此，建立一套科學(xué)完善的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警解決方案，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害動(dòng)態(tài)監(jiān)測信息的科學(xué)化、信息化、標(biāo)準(zhǔn)化及可視化，為防災(zāi)減災(zāi)決策提供科學(xué)依據(jù)以及提高地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)能力和應(yīng)急救災(zāi)快速反應(yīng)能力，是防治山洪、泥石流、山體滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的一項(xiàng)重要的非工程性措施。

二、系統(tǒng)組成

地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)由GNSS位移監(jiān)測站、雨量水位監(jiān)測站、監(jiān)測云平臺(tái)、預(yù)警廣播系統(tǒng)三部分組成，利用傳感技術(shù)、GNSS技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)結(jié)合地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測設(shè)備，構(gòu)建了實(shí)時(shí)監(jiān)測、預(yù)警預(yù)報(bào)、信息管理的綜合解決方案，廣泛應(yīng)用于滑坡、泥石流、崩塌、地面塌陷、地面沉降和地裂縫等重點(diǎn)地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)實(shí)時(shí)在線的自動(dòng)監(jiān)測。

該系統(tǒng)應(yīng)集現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、無線數(shù)據(jù)傳輸、中心數(shù)據(jù)處理于一體，現(xiàn)場實(shí)時(shí)位移監(jiān)測，通過無線網(wǎng)絡(luò)的方式及時(shí)準(zhǔn)確地傳輸?shù)街行臄?shù)據(jù)平臺(tái)，中心數(shù)據(jù)平臺(tái)對(duì)回傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地掌握現(xiàn)場的地質(zhì)變化，及時(shí)生成預(yù)警信息。當(dāng)?shù)刭|(zhì)災(zāi)害發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)能發(fā)布預(yù)警信號(hào)，提示當(dāng)?shù)孛癖娂皶r(shí)防范或撤離。

感知層：實(shí)時(shí)感知地質(zhì)環(huán)境的狀態(tài)變化，如雨量傳感器、雷達(dá)液位計(jì)、空氣溫濕度傳感器、超聲波風(fēng)速風(fēng)向傳感器、遠(yuǎn)程傾斜位移監(jiān)測儀、GNSS位移監(jiān)測站等前端感知設(shè)備；

網(wǎng)絡(luò)層：網(wǎng)關(guān)支持?jǐn)?shù)據(jù)采集傳輸，連接下位機(jī)上位機(jī)，支持4G/北斗/LoRa等方式，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸。感應(yīng)設(shè)備可通過監(jiān)測云平臺(tái)的通訊方式，上行發(fā)送至監(jiān)測控制中心平臺(tái)。

平臺(tái)層：整合各層設(shè)備和系統(tǒng)功能，通過無線信號(hào)的連接，下發(fā)平臺(tái)對(duì)前端感應(yīng)器的命令，上傳監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集、處理、存儲(chǔ)和分析，實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)前端各大監(jiān)控設(shè)備。

應(yīng)用層：開啟信息發(fā)布途徑，實(shí)時(shí)展示信息數(shù)據(jù)和預(yù)警信息。

三、系統(tǒng)功能

1、多種通信方式

公網(wǎng)通信：支持4G公網(wǎng)通信，支持同時(shí)向3個(gè)以上數(shù)據(jù)中心（省、市、縣）上報(bào)；

衛(wèi)星通信：支持北斗短報(bào)文通信，單條報(bào)文長度不小于1000個(gè)漢字，支持向數(shù)據(jù)中心上報(bào)數(shù)據(jù)。

本地組網(wǎng)：支持?jǐn)U頻通訊自組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)上報(bào)和本地報(bào)警指令的發(fā)送。

2、位移實(shí)時(shí)感知

水平位移采集：水平方向上發(fā)生的位移量。

垂直位移采集：垂直方向上發(fā)生的位移量。

位置采集：采用北斗，GPS，GLONASS，準(zhǔn)天頂和伽利略五星16頻GNSS模塊，可單衛(wèi)星系統(tǒng)定位，也可聯(lián)合RTK定位。

3、多要素監(jiān)測

雨量采集：壓電式雨量傳感器，采用沖擊測量原理對(duì)單個(gè)雨滴重量進(jìn)行測算，準(zhǔn)確到秒級(jí)的降雨時(shí)長監(jiān)測。支持翻斗式雨量計(jì)接入，多種分辨率可設(shè)；

水位采集：支持雷達(dá)/浮子/超聲波/無線電子水尺等多種水位傳感器接入。

氣象采集：支持空氣溫濕度、大氣壓力、風(fēng)速風(fēng)向、土壤含水量等多種傳感器接入。

4、預(yù)警數(shù)據(jù)及時(shí)上報(bào)

位移報(bào)警：GNSS位移監(jiān)測站內(nèi)置現(xiàn)地預(yù)警閾值算法，具備數(shù)據(jù)預(yù)警值自動(dòng)報(bào)警功能。

雨量報(bào)警：支持雨量報(bào)警閾值，具有注意報(bào)警；

水位報(bào)警：具備水位報(bào)警功能，具有注意、準(zhǔn)備轉(zhuǎn)移、立即轉(zhuǎn)移三級(jí)報(bào)警。

5、一體化集成設(shè)計(jì)

采用一體化集成設(shè)計(jì)，公網(wǎng)傳輸模塊、北斗短報(bào)文模塊、自組網(wǎng)模塊、定位模塊及天線全部一體化集成，易安裝、易維護(hù)。

四、方案價(jià)值

地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測選址一般為偏遠(yuǎn)山區(qū)，常規(guī)通信難以實(shí)現(xiàn)信號(hào)全覆蓋，無法實(shí)時(shí)更新監(jiān)測數(shù)據(jù)，通信專線的建設(shè)又存在成本高、維護(hù)費(fèi)用貴等缺點(diǎn)，直接通過無線通信信道傳輸監(jiān)測數(shù)據(jù)，不受地面基建設(shè)施的影響。為地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警工作提供了一種全新的解決方案和使用途徑，定將發(fā)揮更大的社會(huì)效益，無線通訊強(qiáng)大的通訊能力，較低的建設(shè)成本，是保證偏遠(yuǎn)山區(qū)條件下數(shù)據(jù)通信傳輸?shù)闹匾绞健?/span>