基于物聯網的山洪地質災害預警系統﹡

張傳武， 公 岷

（西南民族大學 電氣信息工程學院，四川 成都 610041）

0 引言

中國地域遼闊，地貌類型復雜多樣，尤其是作為我國長江和黃河上游的西部地區具有河流多、山勢高、河谷深，其地勢起伏大、地表風化物和松散堆積物厚、谷坡不穩定等特點；同時，我國廣大地區處于東亞季風區，降雨時段較為集中；加之我國人口眾多、分布不均勻，人類社會經濟活動劇烈，導致山洪災害頻發且地域差異明顯。任洪玉等在研究我國山洪災害成因后指出：地形地質條件是山洪災害形成的基礎，降雨是山洪災害形成的激發因素和主導因素，不合理的人類經濟社會活動加速加劇了山洪災害的發生和危害程度[1]。從而將山洪災害成因歸結為地質地形、降雨和人類活動等3個因素。西南地區是我國溪河洪水誘發的泥石流災害和滑坡災害高發區和多發區。在占東部季風區山洪災害防治區24. 89%的面積上，泥石流溝個數和暴發次數占47.77%和39.45%。本區山洪災害防治區僅占全國防治區面積的16.97%，但泥石流溝個數和暴發次數占36.99%和31.06%?；聻暮υ跂|部季風區和全國滑坡總數中所占的比例分別高達48.04%和42.23%[2]。

所以，在西南地區建立以縣域為基礎的山洪地質災害預警系統對山洪地質災害的綜合防治是我國可持續發展的重要保障，對我國經濟發展、社會穩定具有重要意義。公用網絡的SIM卡、網絡地址等完成；網絡層的功能是將感知數據從信息監測子系統傳輸到數據信息處理子系統，并將控制信號從數據信息處理子系統傳輸到信息監測子系統；而應用層完成對感知數據信息的處理、向信息監測子系統發生命令，并向預警子系統發生相應的感知信息處理預案。

圖2 物聯網的體系結構

1 山洪地質災害預警系統

山洪地質災害預警系統由監測子系統、數據信息傳輸子系統、數據信息處理子系統和預警子系統構成。其中監測子系統是由雨量、水情和山體移位等監測傳感設備組成的傳感網絡，其功能是收集有關雨量、水情和山體移位等信息，并將其轉換為電信號；數據信息傳輸子系統的主要功能是將監測子系統收集的數據信息傳輸至數據信息處理子系統，傳輸通道可以是公用網絡或專用網絡提供，其具有網絡功能的數據信息傳輸子系統加上監測子系統即傳感器網絡便構成了物聯網的基本模型；數據信息處理子系統主要是利用綜合監測區域各要素構建的模型（如溝渠模型等）對監測區域的雨量、水情和移位等數據信息進行處理，為山洪地質災害處理提供決策支持的必要數據信息；預警子系統的功能是通過相應的預警程序將可能出現的山洪地質災害準確、及時的傳達給災害可能危及區域的相應人員，使其可以根據山洪地質災害預防預案、及時采取相關的災害預防和處理措施。圖1為山洪地質災害預警系統的組成圖。

圖1 山洪地質災害預警系統組成

在山洪地質災害預警系統中，信息監測子系統是由大量傳感設備構成的、完成信息的實時采集和終端標識，這實質上是物聯網的實踐。在供應鏈管理等領域中的物聯網多是基于RFID方式，但RFID只是一種近距離無線通信方式，針對山洪地質災害預警系統中雨量傳感設備、水位傳感設備、移位傳感設備與數據采集終端之間雖然距離短，但其位置是長期固定不變的，所以從經濟、可靠等角度采用有線方式通信更合理，但其雨量傳感設備、水情傳感設備和移位傳感設備利用EPC碼標識，從而納入物聯網的范疇。典型的物聯網的體系結構如圖2所示[3]。

在物聯網體系結構中，感知層的功能主要包括特定區域、特定信息的感知及其標識，其信息感知主要由相應的傳感器完成，其標識則可以由RFID、

在物聯網的體系結構中將其延展為信息感知的數據采集終端、信息傳輸的網絡和信息處理的數據處理中心便可得到如圖3所示的基于物聯網的山洪地質災害預警系統的體系結構。

圖3 基于物聯網的山洪災害預警系統的體系結構

在基于物聯網的山洪地質災害預警系統中，通過傳感設備中的傳感器采集雨量、水情和山體移位等信息，并將數據傳輸給數據采集終端；數據采集終端通過諸如專網、公眾電話網和互聯網等通信方式傳輸到遠端的數據處理中心；數據處理中心從傳輸網絡中獲取各數據采集終端傳輸的雨量、水情和山體移位等信息，并采用預先建立的模型對數據進行處理，并根據數據處理的結果和設置的預案向相應的預警子系統發送相應的預警預案報警，以便預警子系統準確及時的采取預警預案。其中感知層感知的信息的數據格式與數據處理中心應用層的數據格式需要實現關聯，以保證數據表示信息的語法和語義的正確。

3 結語

物聯網技術作為實現物物相連和信息處理自動化的技術已廣泛應用于供應鏈管理[4]、智能家居[5]等領域，成為繼計算機網絡、傳感網絡之后具有潛力的信息技術。對基于物聯網的山洪地質災害預警系統的體系結構的分析研究有助于快速有效的構建山洪地質災害預警系統，對于地質災害多發的西南地區的社會穩定、經濟發展具有重要的意義，是可持續發展的重要保障。

[1] 任洪玉,鄒翔,張平倉.我國山洪災害成因分析[J].中國水利,2007(14):18-20.

[2] 張平倉,任洪玉,胡維忠,等.中國山洪災害區域特征及防治對策[J].長江科學院院報,2007,24(02):9-12,21.[3] LIU Jihong, YANG Li.Application of Internet of Things in the Community Security Management[C]//2011 Third International Conference on Computational Intelligence, Communication Systems and Networks.[s.l.]:[s.n.],2011: 314-318.

[4] 趙紅梅.EPC 物聯網技術在供應鏈管理中應用研究[J].通信技術,2012,45(04):57-59.

[5] 鐘科,陳向東.基于物聯網的智能家居服務網關的設計[J].通信技術,2012,45(08):65-67.