基于物聯(lián)網(wǎng)的滑坡地質災害預警系統(tǒng)的設計

摘要：系統(tǒng)從降雨型滑坡的形成機理出發(fā)，利用物聯(lián)網(wǎng)等先進技術，設計無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點實時感知監(jiān)測區(qū)域的多維數(shù)據(jù)，并對各類誘發(fā)因子進行定量分析。最后結合地質條件聯(lián)合建模，對滑坡等地質災害實時預警，在指導防災與減災方面具有深遠意義。
關鍵詞：滑坡地質災害；物聯(lián)網(wǎng)；傳感器；多維模型；實時預警

引言
在強降雨的誘發(fā)下，滑坡、崩塌、泥石流、塌陷等地質災害經(jīng)常發(fā)生，資料表明，由暴雨誘發(fā)的地質災害的概率約占85％，其中近95％的滑坡等地質災害發(fā)生在暴雨開始的10小時以后，86％的滑坡等地質災害發(fā)生在強降雨開始的24小時以后。無論在暴雨過后多長時間發(fā)生地質災害，往往和監(jiān)測區(qū)域的有效降水量、河道水流情況、地質條件等密切相關。由于滑坡等地質災害具有突發(fā)性、隨機性，以及短時間內(nèi)能造成巨大損失的特點，傳統(tǒng)模型并不能實時準確地預測監(jiān)測區(qū)域的危險系數(shù)。本系統(tǒng)能根據(jù)降雨型滑坡形成機理，將無線傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等技術應用到滑坡等地質災害預測模型中，從而全面地感知監(jiān)測區(qū)域的多維數(shù)據(jù)，實現(xiàn)動態(tài)預警的同時提高了預警準確性。

1 系統(tǒng)總體設計
針對山區(qū)復雜地形，結合物聯(lián)網(wǎng)、無線傳感網(wǎng)等技術的應用特點，特提出基于物聯(lián)網(wǎng)的滑坡地質災害預警監(jiān)控系統(tǒng)，其系統(tǒng)結構如圖1所示。該系統(tǒng)主要由前端無線感知網(wǎng)絡、中間傳輸網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)處理中心等組成。其中前端感知網(wǎng)絡負責實時感知監(jiān)測區(qū)域的動態(tài)變化，為合理決策提供科學依據(jù)；中間傳輸網(wǎng)絡部分主要包括GPRS無線傳輸和IP網(wǎng)絡通信等，負責把前端無線感知網(wǎng)絡采集的數(shù)據(jù)包傳送至遠端的數(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、數(shù)據(jù)建模、模糊判斷、數(shù)據(jù)共享等功能。同時，系統(tǒng)可以通過網(wǎng)站信息、應急短信、電話、LED顯示屏發(fā)布相關預警信息。

根據(jù)資料分析與專家意見，將滑坡等地質災害的影響因子主要劃分為誘發(fā)因子與地質條件兩大類，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)在地質條件主要包括斷層裂縫、靠近水域、地質巖性、地貌起伏度、高程等。根據(jù)影響因子與相關技術建立有效的預警模型，實現(xiàn)對監(jiān)測區(qū)域的滑坡等地質災害的實時預警。