基于物聯(lián)網(wǎng)的滑坡地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

摘要：系統(tǒng)從降雨型滑坡的形成機(jī)理出發(fā)，利用物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)，設(shè)計(jì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)感知監(jiān)測(cè)區(qū)域的多維數(shù)據(jù)，并對(duì)各類誘發(fā)因子進(jìn)行定量分析。最后結(jié)合地質(zhì)條件聯(lián)合建模，對(duì)滑坡等地質(zhì)災(zāi)害實(shí)時(shí)預(yù)警，在指導(dǎo)防災(zāi)與減災(zāi)方面具有深遠(yuǎn)意義。
關(guān)鍵詞：滑坡地質(zhì)災(zāi)害；物聯(lián)網(wǎng)；傳感器；多維模型；實(shí)時(shí)預(yù)警

引言
在強(qiáng)降雨的誘發(fā)下，滑坡、崩塌、泥石流、塌陷等地質(zhì)災(zāi)害經(jīng)常發(fā)生，資料表明，由暴雨誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害的概率約占85％，其中近95％的滑坡等地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生在暴雨開始的10小時(shí)以后，86％的滑坡等地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生在強(qiáng)降雨開始的24小時(shí)以后。無論在暴雨過后多長(zhǎng)時(shí)間發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，往往和監(jiān)測(cè)區(qū)域的有效降水量、河道水流情況、地質(zhì)條件等密切相關(guān)。由于滑坡等地質(zhì)災(zāi)害具有突發(fā)性、隨機(jī)性，以及短時(shí)間內(nèi)能造成巨大損失的特點(diǎn)，傳統(tǒng)模型并不能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)監(jiān)測(cè)區(qū)域的危險(xiǎn)系數(shù)。本系統(tǒng)能根據(jù)降雨型滑坡形成機(jī)理，將無線傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)應(yīng)用到滑坡等地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)模型中，從而全面地感知監(jiān)測(cè)區(qū)域的多維數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)預(yù)警的同時(shí)提高了預(yù)警準(zhǔn)確性。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
針對(duì)山區(qū)復(fù)雜地形，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、無線傳感網(wǎng)等技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)，特提出基于物聯(lián)網(wǎng)的滑坡地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。該系統(tǒng)主要由前端無線感知網(wǎng)絡(luò)、中間傳輸網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)處理中心等組成。其中前端感知網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)感知監(jiān)測(cè)區(qū)域的動(dòng)態(tài)變化，為合理決策提供科學(xué)依據(jù)；中間傳輸網(wǎng)絡(luò)部分主要包括GPRS無線傳輸和IP網(wǎng)絡(luò)通信等，負(fù)責(zé)把前端無線感知網(wǎng)絡(luò)采集的數(shù)據(jù)包傳送至遠(yuǎn)端的數(shù)據(jù)處理中心；數(shù)據(jù)處理中心具有數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)建模、模糊判斷、數(shù)據(jù)共享等功能。同時(shí)，系統(tǒng)可以通過網(wǎng)站信息、應(yīng)急短信、電話、LED顯示屏發(fā)布相關(guān)預(yù)警信息。

根據(jù)資料分析與專家意見，將滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的影響因子主要?jiǎng)澐譃檎T發(fā)因子與地質(zhì)條件兩大類，具體的影響因子如表1所列。其中，外在誘發(fā)因子主要指有效降水量和水流情況，而內(nèi)在地質(zhì)條件主要包括斷層裂縫、靠近水域、地質(zhì)巖性、地貌起伏度、高程等。根據(jù)影響因子與相關(guān)技術(shù)建立有效的預(yù)警模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域的滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的實(shí)時(shí)預(yù)警。