基于物聯網的滑坡地質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)，利用物聯網等先進技術，設計無線傳感器網絡節(jié)點實時感知監(jiān)測區(qū)域的多維數據，并對各類誘發(fā)因子進行定量分析。最后結合地質條件聯合建模，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；物聯網；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，以及短時間內能造成巨大損失的特點，傳統模型并不能實時準確地預測監(jiān)測區(qū)域的危險系數。本系統能根據降雨型滑坡形成機理，將無線傳感網、物聯網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)域的多維數據，實現動態(tài)預警的同時提高了預警準確性。

1 系統總體設計
針對山區(qū)復雜地形，結合物聯網、無線傳感網等技術的應用特點，特提出基于物聯網的滑坡地質災害預警監(jiān)控系統，其系統結構如圖1所示。該系統主要由前端無線感知網絡、中間傳輸網絡、數據處理中心等組成。其中前端感知網絡負責實時感知監(jiān)測區(qū)域的動態(tài)變化，為合理決策提供科學依據；中間傳輸網絡部分主要包括GPRS無線傳輸和IP網絡通信等，負責把前端無線感知網絡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，系統可以通過網站信息、應急短信、電話、LED顯示屏發(fā)布相關預警信息。

根據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。根據影響因子與相關技術建立有效的預警模型，實現對監(jiān)測區(qū)域的滑坡等地質災害的實時預警。