基于物联网的地质灾害监测预警技术研究

郭 峰，李 娜，郑晓伟，黄文生，林 炎

（深圳市安泰数据监测科技有限公司，广东深圳 518000）

美国麻省理工学院于1998年首次提出物联网的概念。在技术层面，人们称之为“传感器网络”和“物联网”。物联网具有互联网、识别通信、智能等特点。我国存在滑坡、泥石流等多种地质灾害，其特点是分布广、发生频率高、危害大。一般来说，这些灾害是由地震和暴雨过程引起的，特别是滑坡和崩塌更为普遍和频繁。物联网灾害监测预警系统主要包括分散传感器，传感器数据感应控制处理器，用于传感器数据采集的通信网络，监控中心数据处理和信息公开系统软件。预警监测系统由区域预警监测系统和个体预警监测系统两部分组成。

1 新一代信息科技的特点

地质灾害预警是信息采集、传输和传播的过程，信息的实时性和可靠性是关键。科学地运用一些信息技术，将在预警监测和研究中发挥更大的作用。

根据表1，信息科技需要更快地收集数据，更科学地安排数据结构，甚至对大量数据进行分析和评估，以确保能及时取得基本资料。对于新一代的信息技术来说，它是由提供数据链路的通信技术、提供及时数据收集的网络技术、利用大型数据处理技术组织和处理数据，然后使用云技术收集基本数据，这项技术提供的支持需要整合现有潜在灾害点的信息，例如，变形迹象，精简数据结构，及时分析和收集基本信息。

表1 信息技术的主要特点

2 利用信息技术建立的地质灾害预警系统

监测和预警涉及内容较为广泛，基于现有的组织和数据管理平台，在此基础上整合实时监测信息，智能化处理分析，实现预警发布。由于监测风险因素的增加及监测资料的累积，整体架构已不能满足需要，特别是在及时收集和评估基本资料方面，需要通过新一代信息科技进一步完善和优化。结合以上对系统需求的分析，建立了系统配置的总体方案，如图1所示。

图1 系统总设计图

2.1 基于物联网技术的系统

传统的自然灾害监测主要是人工和半自动的，在范围比较广的地方，很难与一般的监测方法取得一致。最广泛使用的是基于物联网的无线传感器网络。在适当范围内安装传感器，并根据无线电通信协议构建本地系统。除了接收传感器收集的信息外，还可以集成信息，然后连接到远程传输网络并传输到服务器。如图2所示，基于灾害监测系统的技术通常以详细调查和综合分析为基础，并重新建立适当的传感器，以跟踪变形迹象和表面位移等因素。

图2 监测网络系统

2.2 大容量远程无线数据传输系统

目前，远程数据传输一般包括有线和无线设施，实用传输方法和基本参数见表2。至于电视传送，主要是透过流动通信渠道进行，包括CDMA 及GPRS。GPRS技术是GSM系统支持的业务，具有传输速度快、网络接入方便等特点。

表2 传输方式的对比

2.3 多维异构体综合监测数据系统

这可以反映在不同类型的异构中，例如网络结构和控制模型。因此，需要对传感器之间的信息和相互作用进行更仔细的分析。在异构网络环境下，开发了灾害监测信息编码系统，以整合多源数据。无论监测类型如何，有关数据都将作为18行的关键字提取，例如5201210001L0101，其中字母前的数据将被标记为灾害风险点。即520121001，YL01作为监测点，01表示数据类型。在此基础上建立了多维信息通信。对于多维异构，除了数据集成外，模型的研究和计算也很容易。

2.4 基于云计算的数据收集系统

在灾害监测预警方面，数据量大，数据结构不简单，如何根据海平面数据进行决策研究的基本信息在以往的操作数据库中都无法使用。云端数据采集通过建立服务器集群，以及通过并行计算进行数据协作研究，进一步研究现有的联系和寻找内部模式，可以保存灾害信息。因此，采用这些新技术快速提取核心数据具有显著优势。图3是数据提取流程图。显然，数据提取过程可以分为几个部分，如数据仓库的建立和应用研究。数据来源是为了建立一个信息数据库，使用适当的数据处理工具，可以创建复杂的数据连接，从而进行数据可行性分析，并及时提取基本信息。实际操作流程为，对原始数据进行预处理，执行相关操作，如数据采集和上传，并建立一个挖掘数据的平台，即所谓的数据仓库。因此，采用云量计算和OLAP 联合分析等方法提取了相关数据特征。显然，就数据提取而言，它是一个数据分析过程，具有一定的相关性，也就是说，它是一个数据挖掘过程，有一定的针对性，即海量数据，根据相关问题领域，进行组织和整合，而不是进行更多修改。因此，建立基于云计算的数据挖掘系统也是基于问题域的。

图3 数据挖掘流程

3 结束语

综上所述，地质灾害预警是一项覆盖面广的系统工程。对于地质灾害，除了现场勘察和形成机制外，还必须充分掌握网络传输等现代技术和方法。监控预警预警系统以核心技术为核心，接入内联网和大数据，处理控制信息采集、远程无线传输、数据融合，从核心思想中抽取时间和资金。利用信息和通信技术，建立了一个监测和预警系统，履行各种职能，如灾害信息检索、数据研究和预警。根据该系统在特定山泥倾泻事件中的应用经验，该系统的运作流程的可行性较强，可为有关部门的决策提供有力的技术支援，有效提高主动应变能力，提高应变水平。