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

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(shù)，設(shè)計無線傳感器網(wǎng)絡(luò)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(jié)合地質(zhì)條件聯(lián)合建模，對滑坡等地質(zhì)災(zāi)害實時預(yù)警，在指導(dǎo)防災(zāi)與減災(zāi)方面具有深遠意義。
關(guān)鍵詞：滑坡地質(zhì)災(zāi)害；物聯(lián)網(wǎng)；傳感器；多維模型；實時預(yù)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(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小時以后，86％的滑坡等地質(zhì)災(zāi)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(zhì)災(zāi)害，往往和監(jiān)測區(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(yù)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(shù)應(yīng)用到滑坡等地質(zhì)災(zāi)害預(yù)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(yù)警的同時提高了預(yù)警準確性。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計
針對山區(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，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(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，負責把前端無線感知網(wǎng)絡(luò)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(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)害的影響因子主要劃分為誘發(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，實現(xiàn)對監(jiān)測區(qū)域的滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的實時預(yù)警。