基于物聯(lián)網(wǎng)的滑坡地質(zhì)災害預警系統的設計

摘要：系統從降雨型滑坡的形成機理出發(fā)，利用物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)，設計無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)實(shí)時(shí)感知監測區域的多維數據，并對各類(lèi)誘發(fā)因子進(jìn)行定量分析。最后結合地質(zhì)條件聯(lián)合建模，對滑坡等地質(zhì)災害實(shí)時(shí)預警，在指導防災與減災方面具有深遠意義。
關(guān)鍵詞：滑坡地質(zhì)災害；物聯(lián)網(wǎng)；傳感器；多維模型；實(shí)時(shí)預警

引言
在強降雨的誘發(fā)下，滑坡、崩塌、泥石流、塌陷等地質(zhì)災害經(jīng)常發(fā)生，資料表明，由暴雨誘發(fā)的地質(zhì)災害的概率約占85％，其中近95％的滑坡等地質(zhì)災害發(fā)生在暴雨開(kāi)始的10小時(shí)以后，86％的滑坡等地質(zhì)災害發(fā)生在強降雨開(kāi)始的24小時(shí)以后。無(wú)論在暴雨過(guò)后多長(cháng)時(shí)間發(fā)生地質(zhì)災害，往往和監測區域的有效降水量、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)災害具有突發(fā)性、隨機性，以及短時(shí)間內能造成巨大損失的特點(diǎn)，傳統模型并不能實(shí)時(shí)準確地預測監測區域的危險系數。本系統能根據降雨型滑坡形成機理，將無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)應用到滑坡等地質(zhì)災害預測模型中，從而全面地感知監測區域的多維數據，實(shí)現動(dòng)態(tài)預警的同時(shí)提高了預警準確性。

1 系統總體設計
針對山區復雜地形，結合物聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)等技術(shù)的應用特點(diǎn)，特提出基于物聯(lián)網(wǎng)的滑坡地質(zhì)災害預警監控系統，其系統結構如圖1所示。該系統主要由前端無(wú)線(xiàn)感知網(wǎng)絡(luò )、中間傳輸網(wǎng)絡(luò )、數據處理中心等組成。其中前端感知網(wǎng)絡(luò )負責實(shí)時(shí)感知監測區域的動(dòng)態(tài)變化，為合理決策提供科學(xué)依據；中間傳輸網(wǎng)絡(luò )部分主要包括GPRS無(wú)線(xiàn)傳輸和IP網(wǎng)絡(luò )通信等，負責把前端無(wú)線(xiàn)感知網(wǎng)絡(luò )采集的數據包傳送至遠端的數據處理中心；數據處理中心具有數據分析統計、數據建模、模糊判斷、數據共享等功能。同時(shí)，系統可以通過(guò)網(wǎng)站信息、應急短信、電話(huà)、LED顯示屏發(fā)布相關(guān)預警信息。

根據資料分析與專(zhuān)家意見(jiàn)，將滑坡等地質(zhì)災害的影響因子主要劃分為誘發(fā)因子與地質(zhì)條件兩大類(lèi)，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。根據影響因子與相關(guān)技術(shù)建立有效的預警模型，實(shí)現對監測區域的滑坡等地質(zhì)災害的實(shí)時(shí)預警。