基于4G/北斗的地質災害預警系統方案

一、方案概述

自然變遷和人為破壞是地質災害的主要原因，主要災害形態(tài)包括滑坡、泥石流、崩塌、地面塌陷、地面沉降和地裂縫等，嚴重影響地區(qū)經濟建設和人民生命財產。

因此，建立一套科學完善的地質災害預警解決方案，實現地質災害動態(tài)監(jiān)測信息的科學化、信息化、標準化及可視化，為防災減災決策提供科學依據以及提高地質災害預警預報能力和應急救災快速反應能力，是防治山洪、泥石流、山體滑坡等地質災害的一項重要的非工程性措施。

二、系統組成

地質災害預警系統由GNSS位移監(jiān)測站、雨量水位監(jiān)測站、監(jiān)測云平臺、預警廣播系統三部分組成，利用傳感技術、GNSS技術、物聯網技術、云計算技術、大數據技術結合地質災害監(jiān)測設備，構建了實時監(jiān)測、預警預報、信息管理的綜合解決方案，廣泛應用于滑坡、泥石流、崩塌、地面塌陷、地面沉降和地裂縫等重點地質災害隱患點實時在線的自動監(jiān)測。

該系統應集現場數據采集、無線數據傳輸、中心數據處理于一體，現場實時位移監(jiān)測，通過無線網絡的方式及時準確地傳輸到中心數據平臺，中心數據平臺對回傳的數據進行處理分析，實時、準確地掌握現場的地質變化，及時生成預警信息。當地質災害發(fā)生時，系統能發(fā)布預警信號，提示當地民眾及時防范或撤離。

感知層：實時感知地質環(huán)境的狀態(tài)變化，如雨量傳感器、雷達液位計、空氣溫濕度傳感器、超聲波風速風向傳感器、遠程傾斜位移監(jiān)測儀、GNSS位移監(jiān)測站等前端感知設備；

網絡層：網關支持數據采集傳輸，連接下位機上位機，支持4G/北斗/LoRa等方式，實現現場數據的穩(wěn)定傳輸。感應設備可通過監(jiān)測云平臺的通訊方式，上行發(fā)送至監(jiān)測控制中心平臺。

平臺層：整合各層設備和系統功能，通過無線信號的連接，下發(fā)平臺對前端感應器的命令，上傳監(jiān)測數據的采集、處理、存儲和分析，實時聯動前端各大監(jiān)控設備。

應用層：開啟信息發(fā)布途徑，實時展示信息數據和預警信息。

三、系統功能

1、多種通信方式

公網通信：支持4G公網通信，支持同時向3個以上數據中心（省、市、縣）上報；

衛(wèi)星通信：支持北斗短報文通信，單條報文長度不小于1000個漢字，支持向數據中心上報數據。

本地組網：支持擴頻通訊自組網，實現采集數據上報和本地報警指令的發(fā)送。

2、位移實時感知

水平位移采集：水平方向上發(fā)生的位移量。

垂直位移采集：垂直方向上發(fā)生的位移量。

位置采集：采用北斗，GPS，GLONASS，準天頂和伽利略五星16頻GNSS模塊，可單衛(wèi)星系統定位，也可聯合RTK定位。

3、多要素監(jiān)測

雨量采集：壓電式雨量傳感器，采用沖擊測量原理對單個雨滴重量進行測算，準確到秒級的降雨時長監(jiān)測。支持翻斗式雨量計接入，多種分辨率可設；

水位采集：支持雷達/浮子/超聲波/無線電子水尺等多種水位傳感器接入。

氣象采集：支持空氣溫濕度、大氣壓力、風速風向、土壤含水量等多種傳感器接入。

4、預警數據及時上報

位移報警：GNSS位移監(jiān)測站內置現地預警閾值算法，具備數據預警值自動報警功能。

雨量報警：支持雨量報警閾值，具有注意報警；

水位報警：具備水位報警功能，具有注意、準備轉移、立即轉移三級報警。

5、一體化集成設計

采用一體化集成設計，公網傳輸模塊、北斗短報文模塊、自組網模塊、定位模塊及天線全部一體化集成，易安裝、易維護。

四、方案價值

地質災害監(jiān)測選址一般為偏遠山區(qū)，常規(guī)通信難以實現信號全覆蓋，無法實時更新監(jiān)測數據，通信專線的建設又存在成本高、維護費用貴等缺點，直接通過無線通信信道傳輸監(jiān)測數據，不受地面基建設施的影響。為地質災害監(jiān)測預警工作提供了一種全新的解決方案和使用途徑，定將發(fā)揮更大的社會效益，無線通訊強大的通訊能力，較低的建設成本，是保證偏遠山區(qū)條件下數據通信傳輸的重要方式。