國土資源地質災害物聯網應急解決方案

摘 要：大唐電信集團國土資源地質災害物聯網應急解決方案根據地質災害應急業務的實際需求，綜合運用WSN、M2M、3G無線通信和云計算技術在全國范圍內建設了一張完整的地質災害監測專用網絡。該網絡可通過人工智能技術對海量數據進行記錄、統計、分析，以實現災害提前預測、災害遠程監控、災情動態推演、智能預案自動匹配、應急處置輔助決策等功能，最后通過應急通信平臺實現全天候應急指揮。

關鍵詞：地質災害；物聯網；應急；解決方案

大唐電信集團國土資源地質災害物聯網應急解決方案根據地質災害應急業務的實際需求，綜合運用WSN、M2M、3G無線通信和云計算技術在全國范圍內建設一張完整的地質災害監測專用網絡，在各個災害易發點布設大量傳感器及專業采集儀器實時采集多種地質環境數據，運用M2M網關實現數據加密和在專用網絡（結合短距離傳感網、有線、無線、短波、衛星等多種通信方式）上的數據傳輸，將采集的各種地質環境數據匯集到各級應急中心，由中心平臺統一進行數據處理，結合地質災害專家模型，通過人工智能技術對海量數據記錄、統計、分析，實現災害提前預測、災害遠程監控、災情動態推演、智能預案自動匹配、應急處置輔助決策等功能，最后通過應急通信平臺實現全天候應急指揮。

系統分為前端監測系統、傳輸網絡、應用平臺三個層級，整體結構如圖1所示。

圖1 系統整體結構

1 前端監測系統

前端監測系統由群測群防子系統、專業監測傳感器設備、視頻監測系統、無線感知網、M2M管理平臺等組成。圖2所示是本系統的前端監測系統總體架構圖。

圖2 前端監測系統總體架構設計

1.1 群測群防子系統

系統由前端群測群防自動化監測系統和后臺群測群防數據管理平臺構成。前端設備可以自動采集群測群防的監測數據以及圖像，并根據需求實時上傳至群測群防數據管理平臺，實現數據管理與信息發布。

1.2 專業監測傳感器設備

本系統用專業監測設備（如雨量計、位移計等）實現感知信息采集并將監測信息通過RS232方式傳送給無線感知網節點設備，節點通過ZigBee協議將數據信息傳輸到無線感知網網關設備。

1.3 視頻監測系統

系統由前端視頻采集設備和后臺視頻處理設備組成。前端攝像頭實時采集地質災害現場情況，并完成編解碼工作，將數據通過GPRS、3G、北斗或者有線等通信方式傳輸到后臺的視頻服務器。

1.4 無線感知網

無線感知網包括節點設備、中繼設備和網關設備。網關將匯聚的監測數據信息通過GPRS、3G、北斗或者有線等方式上傳給M2M管理平臺。

1.5 M2M管理平臺

支持不同通信方式和數據傳輸協議、適配不同傳感器數據格式、實時指標預警，實現對監測點數據采集、傳輸、控制、存儲、實時處理等功能的統一支撐。數據經過規范化處理后，通過北向接口提供給地質災害應急物聯網平臺。使用者通過手機短消息方式接收監測預警消息。

2 傳輸網絡

利用已建成國土資源主干網絡應急衛星網絡資源，依托公共網絡資源，結合地質災害應急響應、監測預警等物聯數據傳輸需要，搭建應急響應物聯網平臺項目的數據傳輸網絡。實現應急物聯網平臺與示范區、監測點的突發地質災害野外現場間的信息傳輸，確保應急處置、監測預警時通信聯絡的安全、可靠、暢通。

數據傳輸網絡主要由主干傳輸網和移動傳輸網絡構成，網絡架構如圖3所示。

圖3 網絡架構圖

3 應用平臺

通過省（市）級建立的地質災害應急物聯數據庫，支撐省（市）級應用系統和示范區應用的數據需求。

通過統一建設的物聯網應用支撐平臺，支撐省（市）級應用系統、示范區應用的物聯應用需求。

建設業務應用系統，實現地質災害應急物聯網平臺在基礎信息管理、監測預警與輔助決策等方面的職能。

應用系統邏輯架構如圖4所示。

圖4 應用系統邏輯架構

3.1 物聯網數據庫

物聯數據庫建設分為數據收集、數據整合、數據維護管理三個模塊。其總體框架圖如圖5所示。

圖5 地質災害應急物聯數據庫總體框架圖

3.2 物聯網支撐平臺

物聯網應用支撐平臺為各級物聯網應用提供從應用開發到應用接入使用的全過程支撐服務，針對物聯網應用特性，提供監測終端到業務應用之間的通信通道，提供機器與機器之間聯動控制的邏輯，實現不同業務應用和不同終端設備的融合，實現不同終端的統一管理，提供行業內用戶業務應用快速定制開發的能力。

物聯網應用支撐平臺的功能架構如圖6所示。

圖6 物聯網應用支撐平臺功能架構

3.3 業務應用子系統

業務應用子系統包括基礎信息管理子系統、監測預警子系統、輔助決策子系統、系統維護與運行管理子系統等系統。圖7所示是其應用系統功能架構圖。

通過建設地質災害應急物聯網系統，可以有效提高地質災害調查評價、監測預警的精度和效率，提升專群結合的監測預警水平；實現突發災害的有效協同應對，提高災情險情監控和應急處置能力。

4 方案特色

（1）本系統采用WSN（無線傳感網）技術實現各類監測數據的智能感知和匯聚，可實現地質災害監測預警從群測群防向群專結合轉變。

（2）本系統采用動態適配技術實現異構傳感設備的統一接入和服務管理，能建立具有海量數據處理能力的地質災害監測數據融合和共享服務，實現異構、多源終端的統一接入和適配管理。

（3）本系統采用基于SOA的服務集成框架，實現平臺服務與業務應用的能力解耦，可使監測管理人員通過平臺監控服務的健康狀態和可用性；業務平臺開發方可通過平臺提供的服務開發與交付環境，完成業務服務的創建、測試與交付運行。

（4）采用多維的數據指標建模和綜合分析及展現技術，可實現地質災害監測數據和已有數據有效融合，為應急響應和評估提供輔助決策。

（5）基于本方案已推出行業應用物聯網標準、統一終端接入技術和管理規范，可為后續地質災害監測預警應急規模應用提供標準支撐。