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基于4G/北斗的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)方案

2024-04-28 09:36

一、方案概述

自然變遷和人為破壞是地質(zhì)災(zāi)害的主要原因,主要災(zāi)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(yán)重影響地區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生命財產(chǎn)。

因此,建立一套科學(xué)完善的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警解決方案,實(shí)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害動態(tài)監(jiān)測信息的科學(xué)化、信息化、標(biāo)準(zhǔn)化及可視化,為防災(zāi)減災(zāi)決策提供科學(xué)依據(jù)以及提高地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警預(yù)報能力和應(yīng)急救災(zāi)快速反應(yīng)能力,是防治山洪、泥石流、山體滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的一項(xiàng)重要的非工程性措施。

地質(zhì)災(zāi)害模型圖.png

二、系統(tǒng)組成

地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)GNSS位移監(jiān)測站、雨量水位監(jiān)測站、監(jiān)測云平臺、預(yù)警廣播系統(tǒng)三部分組成,利用傳感技術(shù)、GNSS技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計算技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)結(jié)合地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測設(shè)備,構(gòu)建了實(shí)時監(jiān)測、預(yù)警預(yù)報、信息管理的綜合解決方案,廣泛應(yīng)用于滑坡、泥石流、崩塌、地面塌陷、地面沉降和地裂縫等重點(diǎn)地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)實(shí)時在線的自動監(jiān)測。

該系統(tǒng)應(yīng)集現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、無線數(shù)據(jù)傳輸、中心數(shù)據(jù)處理于一體,現(xiàn)場實(shí)時位移監(jiān)測,通過無線網(wǎng)絡(luò)的方式及時準(zhǔn)確地傳輸?shù)街行臄?shù)據(jù)平臺,中心數(shù)據(jù)平臺對回傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析,實(shí)時、準(zhǔn)確地掌握現(xiàn)場的地質(zhì)變化,及時生成預(yù)警信息。當(dāng)?shù)刭|(zhì)災(zāi)害發(fā)生時,系統(tǒng)能發(fā)布預(yù)警信號,提示當(dāng)?shù)孛癖娂皶r防范或撤離。

圖片1.png

感知層:實(shí)時感知地質(zhì)環(huán)境的狀態(tài)變化,如雨量傳感器、雷達(dá)液位計、空氣溫濕度傳感器、超聲波風(fēng)速風(fēng)向傳感器、遠(yuǎn)程傾斜位移監(jiān)測儀、GNSS位移監(jiān)測站等前端感知設(shè)備;

網(wǎng)絡(luò)層:網(wǎng)關(guān)支持?jǐn)?shù)據(jù)采集傳輸,連接下位機(jī)上位機(jī),支持4G/北斗/LoRa等方式,實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸。感應(yīng)設(shè)備可通過監(jiān)測平臺的通訊方式,上行發(fā)送至監(jiān)測控制中心平臺。

平臺層:整合各層設(shè)備和系統(tǒng)功能,通過無線信號的連接,下發(fā)平臺對前端感應(yīng)器的命令,上傳監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集、處理、存儲和分析,實(shí)時聯(lián)動前端各大監(jiān)控設(shè)備。

應(yīng)用層:開啟信息發(fā)布途徑,實(shí)時展示信息數(shù)據(jù)和預(yù)警信息。

地質(zhì)災(zāi)害 拓?fù)鋱D2.jpg

三、系統(tǒng)功能

1、多種通信方式

公網(wǎng)通信:支持4G公網(wǎng)通信,支持同時向3個以上數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)中心上報數(shù)據(jù)

本地組網(wǎng):支持?jǐn)U頻通訊自組網(wǎng),實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)上報和本地報警指令的發(fā)送。

2、位移實(shí)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,GPSGLONASS,準(zhǔn)天頂和伽利略星16頻GNSS模塊,可單衛(wèi)星系統(tǒng)定位,也可聯(lián)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(jìn)行測算,準(zhǔn)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(shè);

水位采集:支持雷達(dá)/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(fēng)速風(fēng)向、土壤含水量等多種傳感器接入。

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4、預(yù)警數(shù)據(jù)及時上報

位移報警:GNSS位移監(jiān)測內(nèi)置現(xiàn)地預(yù)警閾值算法,具備數(shù)據(jù)預(yù)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(zhǔn)備轉(zhuǎn)移、立即轉(zhuǎn)移三級報警。

5、一體化集成設(shè)計

采用一體化集成設(shè)計,公網(wǎng)傳輸模塊、北斗短報文模塊、自組網(wǎng)模塊、定位模塊及天線全部一體化集成,易安裝、易維護(hù)。

四、方案價值

地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測選址一般為偏遠(yuǎn)山區(qū),常規(guī)通信難以實(shí)現(xiàn)信號全覆蓋,無法實(shí)時更新監(jiān)測數(shù)據(jù),通信專線的建設(shè)又存在成本高、維護(hù)費(fèi)用貴等缺點(diǎn),直接通過無線通信信道傳輸監(jiān)測數(shù)據(jù),不受地面基建設(shè)施的影響。為地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)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(qiáng)大的通訊能力,較低的建設(shè)成本,是保證偏遠(yuǎn)山區(qū)條件下數(shù)據(jù)通信傳輸?shù)闹匾绞健?/span>

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