地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)

1、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)1.系統(tǒng)概述32.建設(shè)內(nèi)容33.無線傳感設(shè)備及視頻監(jiān)控系統(tǒng)（硬件）53.1.系統(tǒng)功能特點63.2.設(shè)備技術(shù)指標(biāo)74.地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)測系統(tǒng)（軟件）74.1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架74.2.系統(tǒng)功能特點84.3.主要功能模塊介紹94.3.1.三維地理信息模塊94.3.2.災(zāi)害數(shù)據(jù)管理模塊94.3.3.信息瀏覽查詢模塊94.3.4.預(yù)警管理模塊104.3.5.報表圖表模塊104.3.6.資料管理模塊104.3.7.公文管理模塊104.3.8.網(wǎng)上信息發(fā)布模塊104.3.9.用戶管理模塊104.3.10.基礎(chǔ)信息管理104.3.11.系統(tǒng)管理模塊114.3.12.日志管理模塊115.地質(zhì)災(zāi)害

2、監(jiān)測預(yù)測系統(tǒng)的成功應(yīng)用115.1.遠(yuǎn)程平臺115.1.1.北斗監(jiān)測115.2.會商平臺115.2.1.會商監(jiān)測111. 系統(tǒng)概述地質(zhì)災(zāi)害來源于自然和人為地質(zhì)作用對地質(zhì)環(huán)境的災(zāi)難性破壞，主要包括崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷和地裂縫等。我國是世界上地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)的地區(qū)之一，近年來，關(guān)于滑坡、泥石流類災(zāi)害的研究是行業(yè)研究的重點。地質(zhì)災(zāi)害的防治常常因為工作的分散，造成標(biāo)準(zhǔn)化程度較差，資源共享較難的問題。本系統(tǒng)基于遙感技術(shù)RS(Remote Sensing)、地理信息系統(tǒng)GIS（Geography Information System)和全球定位系統(tǒng)GPS(Global Positioning Syste

3、m)及地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測技術(shù)，以一定范圍（區(qū)域）的滑坡、泥石流及崩塌等地質(zhì)災(zāi)變體為監(jiān)測對象，對其在時空域的變形破壞信息和災(zāi)變誘發(fā)因素信息實施動態(tài)監(jiān)測（側(cè)重于時間域動態(tài)信息的獲?。?。通過對變形因素、相關(guān)因素及誘因因素信息的相關(guān)分析處理，對災(zāi)變體的穩(wěn)定狀態(tài)和變化趨勢做出判斷。同時，揭示滑坡、泥石流、崩塌的空間分布規(guī)律，對未來可能發(fā)生災(zāi)害的地段（點）做出預(yù)測。2. 建設(shè)內(nèi)容系統(tǒng)利用位移傳感器、雨量計、視頻網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測等相應(yīng)的專業(yè)設(shè)備，與地理信息系統(tǒng)相結(jié)合，配合、補充專業(yè)的地質(zhì)災(zāi)害中與預(yù)警、決策系統(tǒng)來構(gòu)建地質(zhì)災(zāi)害防測體系的新方法，對地質(zhì)災(zāi)害實施連續(xù)、實事、動態(tài)的監(jiān)測，及時獲取全面準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，滿足自動化的要求，從

4、而協(xié)助相關(guān)管理部門的地質(zhì)災(zāi)害業(yè)務(wù)工作能夠高效協(xié)調(diào)進(jìn)行，從而預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生，減少生命財產(chǎn)的損失。根據(jù)建設(shè)進(jìn)度要求以及結(jié)合災(zāi)害點實際情況，同時也考慮到地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)的各種原因，因此方案設(shè)計模塊總體系統(tǒng)總體框架圖如下:本系統(tǒng)在標(biāo)準(zhǔn)化、信息化的基礎(chǔ)上，對信息、安全化、結(jié)構(gòu)化進(jìn)行有效的管理，并準(zhǔn)確地做出判斷，提出解決問題、處理災(zāi)害的措施，能有效的緩解地質(zhì)災(zāi)害的危害性及突發(fā)性造成的損失。地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)的主要由一體化監(jiān)測站設(shè)備、現(xiàn)地通信設(shè)備、用戶自建的監(jiān)控中心配合基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計算的監(jiān)測與預(yù)警云服務(wù)平臺、用戶終端信息設(shè)備應(yīng)用軟件等主要組成部分。這樣設(shè)計模式有利于地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)的快捷性，方便性，

5、快捷性。系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)、分析預(yù)警子系統(tǒng)、綜合管理子系統(tǒng)、輔助決策子系統(tǒng)、信息發(fā)布子系統(tǒng)等七個子系統(tǒng)組成。 1） 綜合管理系統(tǒng) 可有效進(jìn)行用戶管理、數(shù)據(jù)管理、系統(tǒng)運行管理，確保系統(tǒng)安全和數(shù)據(jù)安全，可方便進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、狀態(tài)本地/遠(yuǎn)程瀏覽、數(shù)據(jù)本地/遠(yuǎn)程下載以及數(shù)據(jù)共享等。2） 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般由基準(zhǔn)站、監(jiān)測站以及包括野外電源和防雷裝置組成的保障支持系統(tǒng)組成，監(jiān)測站主要有GPS天線、GPS接收機、氣象終端、信息傳輸模塊及附件構(gòu)成。3） 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng) 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)可采用RS232、專線有線/無線Modem、TCP/IP、GPRS無線、CDMA無線、

6、3G無線、UHF無線電臺、無線網(wǎng)橋及其他無線網(wǎng)絡(luò)等方式，具體建設(shè)時可以按照總體方案的論證靈活選擇。 數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)主要硬件組成及連接模擬圖。4） 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可連續(xù)實時進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)解算可根據(jù)我省CORS系統(tǒng)的設(shè)計與運行模型和變形監(jiān)測的定位精度，待總體方案論證時選擇，確保系統(tǒng)運行穩(wěn)定及數(shù)據(jù)的可靠性。5） 分析預(yù)警系統(tǒng) 分析預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)有足夠的數(shù)據(jù)分析處理能力，分析要多角度、手段豐富，能計算三維位移分量及各向變形速率，自動生成變形歷時曲線、變形分布圖和多因素相關(guān)圖；能根據(jù)基礎(chǔ)地理信息或?qū)嵉氐匦螖?shù)據(jù)生成三維仿真圖形，并生成變形場等高圖和漸變色譜圖，有數(shù)據(jù)源的話應(yīng)能生成變形場實體

7、任意剖面圖；能綜合其他相關(guān)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析與評價；能根據(jù)預(yù)設(shè)警界值進(jìn)行風(fēng)險判別。6） 輔助決策系統(tǒng) 結(jié)合基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫，提供基于GIS的地質(zhì)災(zāi)害信息管理與決策支持系統(tǒng)建立地質(zhì)災(zāi)害防治決策支持的數(shù)據(jù)庫、模型庫、方法庫、知識庫及其管理平臺，建立有效的分析和決策機制。以地質(zhì)災(zāi)害的空間圖形信息和屬性信息為基礎(chǔ)，依托數(shù)學(xué)評價、預(yù)測和預(yù)報模型以及GIS系統(tǒng)的空間分析能力，形象地進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害和處置方案的風(fēng)險評估，為職能部門有效控制、防治、處置地質(zhì)災(zāi)害、降低地質(zhì)災(zāi)害造成的損失提供科學(xué)決策依據(jù)。7） 信息發(fā)布系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)通訊方式靈活，自動化程度高，可以方便實現(xiàn)遠(yuǎn)程信息發(fā)布與共享。預(yù)警發(fā)布形式靈活多樣，可根

8、據(jù)預(yù)警等級采用短信、網(wǎng)頁、郵件、聲音、大屏幕等方式和渠道進(jìn)行分級發(fā)布，預(yù)警信息的發(fā)布方便靈活,方便，快捷。3. 無線傳感設(shè)備及視頻監(jiān)控系統(tǒng)（硬件）我國地質(zhì)和地理環(huán)境復(fù)雜，氣候條件時空差異大，地質(zhì)災(zāi)害種類多、分布廣、危害大、是世界上地質(zhì)災(zāi)害中嚴(yán)重的國家之一，為實現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害的防治管理的科學(xué)系化、信息化、標(biāo)準(zhǔn)化和可視化，為防震決策提供科學(xué)的依據(jù)針對各個災(zāi)害點實際情況，選擇高科技探測設(shè)備探查清楚。視頻監(jiān)控系統(tǒng)一方面，在距離合適同時具備施工條件的情況下，采用鋪設(shè)光纖；另一方面，可以采用移動GPRS為無線傳輸通道，可對范圍廣，環(huán)境惡劣，技術(shù)、質(zhì)量要求高的地域進(jìn)行廉價、便捷、不受時間空間制約、長期地對地質(zhì)災(zāi)

9、害隱患點實施在線監(jiān)測。圖1系統(tǒng)構(gòu)成示意圖3.1. 系統(tǒng)功能特點Ø 基于GPRS無線傳輸和internet互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)或衛(wèi)星通訊方式構(gòu)建地質(zhì)環(huán)境自動化遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)。傳輸設(shè)備必須具備GPRS通道。Ø 所使用的監(jiān)測設(shè)備滿足如下工作環(huán)境條件：a) 環(huán)境溫度：-2050；b) 相對濕度：40時20%90%；c) 大氣壓力：79.5106.0kPa(海拔2000m及以下) d) 自動監(jiān)測儀、采集發(fā)射傳輸設(shè)備、中心控制設(shè)備之間通訊暢通，無丟失數(shù)據(jù)或“塞車”現(xiàn)象。Ø 采集發(fā)射傳輸設(shè)備接口通用，可接入地下水監(jiān)測儀、各種地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測儀、自動雨量計等多種監(jiān)測設(shè)備。3.2. 設(shè)備技術(shù)指標(biāo)&#

10、216; 高智能型電子測斜儀：測量維數(shù)為XY二維，測量范圍為±30°，分辨率為0.01°，工作溫度為-2080，自帶溫度補償及RS-232或RS-485數(shù)字輸出口。Ø 高智能裂縫寬度儀：量程200mm,分辨率0.01mm,精度0.1mm,工作溫度為-2080，自帶溫度補償及RS-232或RS-485數(shù)字輸出口。Ø 智能型雨量計：分辨力：0.1mm；降雨強度測量范圍：0.018mm/min(毫米/分)；測量準(zhǔn)確度(在0.018mm/min雨強范圍)：降水量<10mm，測量誤差：±0.2mm；降水量10mm，測量誤差： ±

11、(0.2mm+1%F.S)；輸出信號：RS-485接口，輸出實時累計降雨量、雨量編碼器真值、相關(guān)報警信號；雨量計本機存儲記錄容量：大于3000mm或大于1.5年。Ø 太陽能電池組：高質(zhì)量單晶硅太陽能電池板，功率50W；38Ah免維護蓄電池；光伏控制器帶電瓶低壓控制保護功能、輸出電流10A。Ø 太陽能支架，路燈廠家定制加工。錐形鋼桿，下面底座為地面積500×500mm   上面積為200×200mm   高為700mm 四棱臺，鋼板厚度5mm, 在底座里面安放太陽能蓄電池，傳輸終端等設(shè)備。支架固定在鋼筋混凝土墩上，高

12、度以不易遭破壞為宜。Ø 地質(zhì)災(zāi)害多參數(shù)采集傳輸儀：能采集數(shù)字輸出的任意監(jiān)測設(shè)備，單臺終端能接入8套以上數(shù)字輸出監(jiān)測設(shè)備，工作溫度為-2080，防潮防水，功耗低于300mA。對單體地質(zhì)災(zāi)害作多參數(shù)綜合采集傳輸預(yù)警，采集的傳感器數(shù)據(jù)，通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程傳輸監(jiān)測數(shù)據(jù)，可查詢監(jiān)測數(shù)據(jù)與曲線、曲線趨勢預(yù)警；應(yīng)用于崩塌、滑坡、泥石流單體災(zāi)害的綜合多參數(shù)實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)傳輸與遠(yuǎn)程報警。4. 地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)測系統(tǒng)（軟件）4.1. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架本系統(tǒng)基于ESRI ArcGIS平臺，以Microsoft.Net 2.0為開發(fā)平臺，選用C#語言，Web服務(wù)器采用IIS，在線數(shù)據(jù)通信部分在.Net平臺使

13、用C/S與B/S相結(jié)合的模式開發(fā)方式；系統(tǒng)的后臺數(shù)據(jù)庫選用Microsoft SQL Server 2005 Express或Oracle 10g數(shù)據(jù)庫。功能結(jié)構(gòu)框架圖如下：圖2 功能結(jié)構(gòu)框架圖4.2. 系統(tǒng)功能特點權(quán)限管理：根據(jù)用戶所在轄區(qū)和權(quán)限等級設(shè)定用戶不同的瀏覽查詢和操作權(quán)限；全面豐富靈活的用戶角色權(quán)限管理系統(tǒng)，將為系統(tǒng)管理提供安全保證。地圖展現(xiàn)：海量基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)分多級比例尺快速瀏覽，專業(yè)數(shù)據(jù)層數(shù)據(jù)實時更新并在圖上動態(tài)表示；提供數(shù)據(jù)空間查詢和在線編輯等復(fù)雜GIS功能。數(shù)據(jù)查詢：提供文本字段綜合模糊查詢功能，對用戶、站點、雨量等參數(shù)按權(quán)限、區(qū)域、時段顯示所有滿足條件的數(shù)據(jù)記錄。統(tǒng)計圖表：

14、根據(jù)數(shù)據(jù)可以實時生成日報表、月報表、降雨籠罩圖、雨情分布圖、等值線圖等相關(guān)統(tǒng)計專題圖表，為輔助決策提供重要參考資料。預(yù)警設(shè)置：提供自動預(yù)警和手動預(yù)警方式，預(yù)警中心可提供短信和電話預(yù)警。自動預(yù)警：各站點可按照參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)自定義設(shè)置預(yù)警參數(shù)，對達(dá)到預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)的站點執(zhí)行自動預(yù)警操作，向所設(shè)置的相關(guān)用戶發(fā)出短信或電話預(yù)警信息。手動預(yù)警：管理人員可以按照操作步驟手動操作預(yù)警流程，發(fā)布預(yù)警信息。移動操控：為持有移動終端的管理員用戶提供遠(yuǎn)程登錄、查詢、地圖瀏覽、預(yù)警管理、專題圖瀏覽等相關(guān)操作。數(shù)據(jù)集成：將位移傳感器、雨量計等在前端采集到的數(shù)據(jù)通過GPRS發(fā)回到監(jiān)測中心服務(wù)器，監(jiān)測中心服務(wù)器將全部監(jiān)測數(shù)據(jù)存儲到的監(jiān)

15、測數(shù)據(jù)庫中。當(dāng)系統(tǒng)客戶端要查看監(jiān)測信息時，則向系統(tǒng)服務(wù)器端請求統(tǒng)計圖表頁面，服務(wù)器端訪問監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，并查詢相應(yīng)監(jiān)測信息進(jìn)行統(tǒng)計和顯示。4.3. 主要功能模塊介紹4.3.1. 三維地理信息模塊包括基本的GIS功能：對各類影像數(shù)據(jù)、矢量數(shù)據(jù)及標(biāo)注圖層進(jìn)行管理，地圖的放大縮小、漫游，距離量測、面積量測和體積量測，POI信息點查詢定位，飛行和定位路線的錄制，坡度、坡向信息以及地形坡面分析。系統(tǒng)集成了基礎(chǔ)地理、基礎(chǔ)地質(zhì)、災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)、防治規(guī)劃等數(shù)據(jù)，以上數(shù)據(jù)分別來自WMS、ArcIMS等數(shù)據(jù)源，可為地質(zhì)災(zāi)害防治管理、決策提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。4.3.2. 災(zāi)害數(shù)據(jù)管理模塊主要針對處地質(zhì)災(zāi)害隱患點及重點防御監(jiān)測

16、點,建立其屬性信息數(shù)據(jù)表并與地理信息相關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)在三維視圖中的查詢、編輯。災(zāi)害點管理包括：空間信息管理、屬性信息管理、群測群防信息管理和“地質(zhì)災(zāi)害主要危險點防御預(yù)案表”的錄入、查詢以及備份。監(jiān)測點管理內(nèi)容包括：監(jiān)測點空間信息、屬性信息和監(jiān)測設(shè)備信息(每個監(jiān)測點可安裝一臺雨量計、一臺裂縫位移測量儀和兩部視頻監(jiān)控紅外攝像機)等。4.3.3. 信息瀏覽查詢模塊用戶可以在三維視圖上通過點選相應(yīng)的災(zāi)害點或監(jiān)測點進(jìn)行信息查詢,也可以通過關(guān)鍵字查詢定位地標(biāo)信息以及災(zāi)害信息。監(jiān)測儀器的實時和歷史數(shù)據(jù)。雨量計監(jiān)測數(shù)據(jù)分別以日降雨量和小時降雨量為單位統(tǒng)計為柱狀圖；裂縫位移測量儀監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示為曲線圖；監(jiān)控視頻查

17、看窗口能夠顯示監(jiān)測點的實時圖像，這樣即使是在中心機房也能全面系統(tǒng)地了解各個災(zāi)害點和監(jiān)控點的詳細(xì)情況。4.3.4. 預(yù)警管理模塊按照參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)自定義設(shè)置預(yù)警參數(shù)，對達(dá)到預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)的站點執(zhí)行自動預(yù)警操作，通過移動MAS服務(wù)器，系統(tǒng)使用者可以以手動或自動方式，向預(yù)先設(shè)置的職能部門領(lǐng)導(dǎo)及辦事人員發(fā)出短信或電話預(yù)警信息。4.3.5. 報表圖表模塊根據(jù)數(shù)據(jù)可以實時生成日報表、月報表、降雨籠罩圖、雨情分布圖、等值線圖等相關(guān)統(tǒng)計專題圖表，為輔助決策提供重要參考資料。4.3.6. 資料管理模塊本系統(tǒng)將文書、資料、科技成果等信息資源統(tǒng)一進(jìn)行管理，并按照權(quán)限分為無條件共享、條件共享和不予共享的三種分類，建立了對應(yīng)信息共

18、享機制：由管理員統(tǒng)籌制定文檔信息資源共享目錄，建設(shè)信息資源共享交流平臺。4.3.7. 公文管理模塊提供部門內(nèi)部公文的提交、審批、流轉(zhuǎn)、發(fā)送，系統(tǒng)提供流程管理工具，根據(jù)部門流程情況，用戶可自己設(shè)置每個部門的公文審批流程，并將發(fā)送后的公文歸檔入庫進(jìn)行統(tǒng)一管理。4.3.8. 網(wǎng)上信息發(fā)布模塊管理員通過本系統(tǒng)發(fā)布通知、公告、防汛信息等，用戶將在門戶網(wǎng)站，通知、公告欄中查看到當(dāng)前最新的通知、公告信息。4.3.9. 用戶管理模塊包括權(quán)限認(rèn)證和用戶信息管理兩個部分。用戶需要登錄才可以使用該系統(tǒng)，各個功能模塊也需要登錄后才可用。已登錄用戶可以添加、刪除、編輯和設(shè)置其屬性信息。系統(tǒng)會根據(jù)作業(yè)人員的操作產(chǎn)生操作日

19、志，詳細(xì)記錄操作人員所有操作動作，便于系統(tǒng)管理員進(jìn)行用戶查詢、管理；發(fā)生異常情況時，可及時追溯當(dāng)時操作人員，責(zé)任明確到個人。4.3.10. 基礎(chǔ)信息管理包括滑坡泥石流事件、穩(wěn)定狀況分布、災(zāi)害隱患點基本數(shù)據(jù)、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警短信發(fā)布對象數(shù)據(jù)、自動氣象站實時每分鐘雨量數(shù)據(jù)及其小時降水量、日降水量等基本信息，為系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。4.3.11. 系統(tǒng)管理模塊管理員通過對系統(tǒng)的各項參數(shù)和環(huán)境，進(jìn)行增加、修改、刪除操作，就能夠?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)的統(tǒng)一管理，方便快捷。4.3.12. 日志管理模塊日志記錄了誰（用戶）在什么地方(記錄機器IP)在什么時候進(jìn)行了什么操作；管理員可以對日志進(jìn)行查看，刪除操作。通過完善的日志系統(tǒng)記錄，記錄詳細(xì)的登錄信息，業(yè)務(wù)操作信息和錯誤信息，為系統(tǒng)管理提供良好的基礎(chǔ)。5. 地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)測系統(tǒng)的成功應(yīng)用5.1. 遠(yuǎn)程平臺5.1.1. 北斗監(jiān)測1. 可以綜合利用北斗（或GPS）外部形變監(jiān)測，內(nèi)部固定測斜儀形變監(jiān)測，裂縫計嚴(yán)