物联网技术在山洪灾害监测预警系统中的应用

梁国涛 吴洪丽 李富芸 石春

摘要：我国多数山区频繁发生山洪灾害，当地相关部门以物联网技术为基准制定出山洪灾害预警系统。这套系统有预警的功能，可以在最大限度上保护周围人民群众的生命财产安全。该篇文章中，笔者首先对无线传感设备、RFID技术、物联网技术等电子信息技术进行探讨，其次细化分析山洪预警系统的重点要求、预警机制结构与功效，最后阐述了系统的软硬件措施和具体方针策略。希望对研究山洪灾害的相关工作人员提供工作指导意见。

关键词：物联网技术;山洪灾害;监测预警系统;无线传感器

中图分类号：TP391      文献标识码：A        文章编号：1009-3044（2018）35-0236-02

我国地域面积辽阔，每个地区都有不同的地形地貌，其中多数丘陵地区通常有地表风化物多、地表起伏大、河流弯曲等地形特点，每当雨季来临，就成为洪灾和泥石流的高发季节，严重损害周围人民群众的生命财产安全。由于其地质的特殊性，加上降雨、人群活动等，山洪灾害因此无法避免。对于此，当地政府部门将物联网技术、电子通信技术有效结合，研发出山洪灾害监测预警系统，目的是在山洪来临之时，对山洪灾害可能涉及区域的居民住户发出预警提示，并尽快撤离，达到保护人民生命财产安全的目的。

1 山洪地质灾害监测预警系统采用的科学技术

1.1 无线传感设备

无线传感设备是在进行网络传输工作的基础上，还可以进行数据计算的设备。多个无线传感设备相互串联，彼此协助完成工作，可以加速收集并及时处理被测对象的有关信息，同时将检测结果实时传送至总部，总部再以无线传感器的反馈信息为依据对被测对象实施相应的措施。

1.2 RFID技术

RFID就是射频识别技术，是利用无线射频信号识别物体的技术。RFID在工作期间，由阅读器发送特定射频信号，当电子标签进入阅读器发送射频信号的范围，电子标签获得能量并自行向阅读器发送参数信息，阅读器录取相关参数信息之后，再将其发送至计算机系统，进行数据处理工作。

1.3 物联网技术

物联网就是在现有网络的基础上，与无线传感设备和RFID技术相结合的新型网络应用技术。物联网技术自投入使用至今，一直受到行业内工作人员的追捧和支持。物联网的运行结构主要由感知层面、传输层面、处理层面、应用层面组成。感知层面一般会通过使用无线传感器和RFID技术共同采集参数信息，将采集到的参数信息通过现有通信网络（如WAN、LAN等）传送至处理层面进行数据处理工作，最后再将处理好的数据应用到实际生活当中。

在山洪灾害多发地区，使用将无线传感设备和RFID技术相结合的方式检测山洪灾害，在一定程度上节省了人力、财力和时间，取代了传统人工巡查的方式，也对工作人员的人身安全有了保障，并且该设备收集的消息数据更具准确可靠性。

2 对山洪灾害监测预警系统的设计

2.1 预警系统需求

对于山洪灾害，我国政府的主要应对原则是“防护为主”。山洪灾害与其他地质灾害有所不同，其具有成灾速度快、破坏力度大等特点，对于此，此套预警系统需要提升发布预警信息的及时准确性，为了在灾害来临之前，使得人民群众可以及时转移，至少达到保障人身安全的要求。

2.2 预警系统体系结构

山洪灾害监测预警系统首先以物联网技术为基础，在进行系统设计工作时综合运用其所包含的四个“层面”：

1）感知层面。将无线传感设备和RFID技术相结合，从而达到实时监测丘陵地形的雨水量、地表变化情况的目的。

2）传输层面。利用当地的有线局域网络、无线局域网络、互联网等渠道将感知层面收集的信息数据安全的传输至数据处理层面。为了确保传输层面工作的安全可靠性，结合当地实际条件，给传输网络的设备增添相应的防护措施，以保证数据传输通道的安全通畅性。

3）处理层面。对收集的数据信息进行全方位分析处理，为其后期具体应用提供合理有效的支撑。

4）应用层面。该层面主要与用户进行对接，及时将收集的山洪预警信息发送至用户端，从而达到预警目的。

2.3预警系统功能

不但要在山区安置大量的传感器设备和RFID设备，还要保证传输线路的通畅性。在终端应用层研制出较为人性化的人机界面，保证当山洪灾害来临时，山洪灾害监测预警系统能够及时发送预警信息。整个系统的主要功能包括基础数据、实时监控、内部预警、发布信息、应急响应、系统管理等功能，其具体内容如下：

1）基础数据。记录历年来当地的降雨量、地质受灾情况，可作为实时更新的参考。

2）实时监控。通过实时查看传感器设备和RFID设备传回的数据信息，有效防止信息的突变，确保及时采取有效措施应对。

3）内部预警。当实时监测达到预警级别，但还未形成地质灾害时，要及时通知主管人员，使其做好心理准备。与此同时山洪灾害出现的可能性还不算太大，如果反复通知群众撤离但实际并未发生灾害，就会使群众对预警部门失去信任。之后当真正的山洪灾害来临，人民群众也不会及时提起注意。所以这就需要监控部门内部确保发布预警信息的及时性和准确性，提前做好准备，以应对各种危急情况。

4）发布信息。当监测信息达到山洪灾害的预警级别时，立刻通过敲响警铃、打电话等方式对受灾地区发出预警提示。

5）应急响应。发送预警信息之后，时刻关注相关地区人民群众转移的情况。

6） 系统管理。对山洪灾害有关责任部门、管理人员和工作人员的个人信息进行系统管理和有效维护。

3 山洪灾害监测预警系统的实现

3.1 预警系统的软硬件措施

由于山洪灾害的易发性和破坏力度大等特点，相关工作人员一定要确保无线传感设备和RFID设备的安全可靠性。除此之外，尤其是在陰雨天气，要对丘陵地区进行实时监控，保证线路传输数据的可靠性，存储设备要够强大，数据需要得到及时处理，设备的分析处理性能也要满足预警系统标准。比如，本篇文章中对硬件的描述主要以NRF24LE1型号的RFID设备为例，在满足山洪灾害预警的前提下，服务器采用的硬盘存储空间2 T以上，内存8 G以上，CPU频率2.8 GHz以上;在软件方面以SQL2010存储数据库为例，开采工具使用VS2010，B/S模式，前台使用ASP.NET语言，后台使用C#语言，采用WEBGIS地图控件。

3.2 内部预警模块

内部预警是当山洪灾害还未到来，但已经达到预警级别，其有很大可能形成山洪，这就要引起相关工作人员的重视，不能造成群众恐慌，还要及时通知相关部门人员，快速做好一切準备工作。内部预警模块主要是通过发送内部短信、显示屏文字提醒主管人员。其主要核心代码如下：

RTSH = false ;MSComm2.InputLen = 0 ;

MSComm2.Output = "AT+CMGL=＼"ALL＼"＼r＼n" ;

Thread.Sleep（5000）;string CommIn = "";

int i1 = 0，i2，i3 ;string sNgsm = "";string strRc = "";

CommIn = MSComm2.Input.ToString（）;if（CommIn.IndexOf（"OK"）== 0）

richTextBox1.Text = DateTime.Now.ToString（）+“短信故障，请重启初始化”;

i1 = CommIn.IndexOf（"+CMGL ："）;

if（i1 >0）{i2 = CommIn.IndexOf（"，"，i1 + 7）;if（i2 >0）{sNgsm = CommIn.Substring（i1 + 7，i2 - i1 - 7）;#ifDispSMSInforichTextBox1.Text =”读取短信：”+sNgsm+”...＼r＼ n”+richTextBox1.Text ;#endif}

4 结束语

综上所述，山洪灾害是一种破坏性极大的自然地质灾害，目前人们只能使用一些预警策略尽量降低山洪暴发的概率，但还不能在根本上杜绝这一灾害的发生，尤其是丘陵地区。使用山洪灾害监测预警系统，可以提前预知山洪灾害发生的时间，给人民群众尽力争取转移的时间，从而达到保护群众生命财产安全的目的。物联网技术的发展，进一步保证了人民群众的生命财产安全，为我国丘陵地区的经济发展做出巨大奉献。

参考文献：

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[2] 马朝.浅谈物联网技术在水文监测信息系统中的应用[J].中国水利，2015（17）：49-51.

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[4] 石爱军，马娟，齐安文，等.物联网技术在突发地质灾害应急响应中的应用研究[J].水文地质工程地质，2014，41（5）：148-152.

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