地質災害專群結合監(jiān)測預警設備選型及預期成果

王 凱，陳永弟

（甘肅省地質礦產勘查開發(fā)局第一地質礦產勘查院，甘肅 天水 741020）

1 案例基本概況

2020年8月，甘肅省隴東南地區(qū)普遍遭遇大到暴雨，給秦州區(qū)16個鄉(xiāng)鎮(zhèn)造成了巨大的經濟損失。相關數據顯示，此次暴洪災害致使近2 000人無家可歸，同時造成經濟損失達760萬元，嚴重威脅了人民群眾的生命財產安全。對地質災害進行防治與監(jiān)測，是災后恢復重建工作的重要內容[1]，目前地質災害監(jiān)測工作主要依靠群測群防員的人工巡查和簡易監(jiān)測，專業(yè)化和信息化程度較低，迫切需要運用新技術裝備手段用于監(jiān)測預警。但由于成本過高、穩(wěn)定性差、運行維護難度大、標準不統(tǒng)一等諸多因素的影響，現有監(jiān)測預警裝備產業(yè)化水平較低，難以適應新時期地質災害防治需求。基于此，天水市秦州區(qū)開展地質災害監(jiān)測預警項目，通對數據庫“普適性地質災害預測儀”的使用狀況進行分析后，探索出能夠實現地質災害監(jiān)測預警技術信息化建設的具體方法，進而探索出更多能夠推動地質災害工作有效發(fā)展的新途徑。

2 測點位置的選擇及設備類型的確定

本項目實施的普適型儀器設備監(jiān)測預警點共8處，其中6處滑坡、2處不穩(wěn)定斜坡災害點。共建設普適性監(jiān)測儀器31臺，監(jiān)測內容以地表變形和降雨為主[2]，具體包括位移（如GNSS）、裂縫、雨量等測項。一般情況來說，專群結合監(jiān)測預警的這類設備類型主要體現在如下幾個方面。

（1）普適型雨量監(jiān)測站（壓電式）

一體化雨量監(jiān)測站采用一體化設計，將數據采集、傳輸和電源控制集成于一體，數據遙測終端內置鋰電池，配合外部太陽能板可實現持續(xù)工作。具有多路數據接口，可同時接入雨量計、裂縫計和其他數字信號。遙測終端設備外殼采用ABS材質，設計防水結構，防護等級可達IP67。普適性雨量監(jiān)測站具有雨量數據采集、長期固態(tài)存儲和遠距離傳輸功能，與其他監(jiān)測設備可實現互聯(lián)互動，能夠適應野外惡劣環(huán)境（圖1）。技術參數如表1所示。

表1 普適性雨量監(jiān)測站技術指標

圖1 普適型雨量監(jiān)測站

（2）普適型裂縫監(jiān)測站

普適型裂縫位移監(jiān)測站用于野外滑坡等災害體的裂縫自動監(jiān)測，具有裂縫數據智能采集，長期固態(tài)存儲和遠距離傳輸功能，可通過無線傳輸實現近距離顯示，人工置數及設備配置，采用一體化結構，具有體積小，安裝靈活方便，操作簡單、技術先進、功能齊全、運行穩(wěn)定可靠等特點。由此可以看出，這是一款能夠適合惡劣環(huán)境下開展日常監(jiān)測與管理的高性能監(jiān)測產品（圖2）。技術參數見表2。

圖2 普適型裂縫監(jiān)測站

表2 普適型裂縫監(jiān)測站技術參數

（3）普適型GNSS 監(jiān)測站

GNSS 形變監(jiān)測設備為三星八頻，采用北斗/GPS高精度形變監(jiān)測數據處理算法，低功耗設計，提供毫米級載波相位觀測值和后處理定位精度，支持芯片級多路徑抑制，以便用戶實時掌握被監(jiān)測體的瞬時形變情況，可滿足用戶實時掌握被監(jiān)測體瞬時形變的需求[3]。產品采用寬溫、全封閉式設計，外置接口均采用航空型接頭，可有效地實現抗高溫、防塵、防電磁干擾、防腐蝕等，在各種惡劣的現場環(huán)境下均能持續(xù)穩(wěn)定工作（圖3）。技術參數見表3。

表3 普適型GNSS監(jiān)測站技術指標

圖3 普適型GNSS監(jiān)測站

（4）智能聲光報警器

當地質災害隱患點發(fā)生災害時，啟動智能聲光報警器通過聲音和各種光向隱患點附近居民發(fā)出示警信號，提醒受威脅居民立刻撤離地災害威脅范圍。技術參數見表4。

表4 智能聲光報警器技術指標

（5）設備安全防護及維護

第一，設備安全防護。

①設置主機箱防護。機箱內部與外設如圖4—圖5所示，對于使用機箱的設備來說，其機箱往往采用304不銹鋼材質。同時，機箱中的螺絲、螺帽等部件也均采用304不銹鋼材質。這一材質具有較強的防水性，禁止使用扎帶式抱箍。

圖4 機箱內部

圖5 機箱外部

②接線防護。所有線路必須通過立桿穿線，外漏部分需使用不銹鋼波紋管保護，并使用樹脂密封。所有線纜的接線處必須使用接線端子及線鼻子。

③圍欄、防護網防護。護欄和防護網安裝如圖6—圖7所示，所有安裝于戶外的監(jiān)測預警設備需采用保護措施，對于保護要求較高的監(jiān)測點，可修建圍欄、防護網等防止破壞。

圖6 護欄安裝示意圖

圖7 防護網安裝示意圖

第二，設備維護。

①試運行期的維護。在對設備進行安裝并成功調試完之后，需要先運行設備，判斷其運行過程中的順利程度。隨后，對其進行定期維護。維護工作過程中應開展如下內容：設備的巡檢，主要涉及到設備的調試、檢測以及維修等工作；通信線路的維護與調試；后臺軟件的維護與調試等。

實施方要為使用方制定詳細的培訓計劃，培訓內容包括系統(tǒng)原理、設備安裝操作、調試操作、軟件運行管理、故障排除及設備維修等內容。實施方在試運行期結束前完成對業(yè)主方的專業(yè)工程師、管理人員的技術培訓，保證項目驗收移交后，業(yè)主方能夠掌握系統(tǒng)的全部運行、操作、線路維護、故障分析處理、設備維修和保養(yǎng)等工作。

②質保期內的維護。質保期自驗收合格后開始計算。在這段時間，實施方與業(yè)主方共同進行項目的運維管理。具體運維內容及分工如下：使用方負責日常的軟件操作使用，在使用過程中，發(fā)現軟件問題，通知施工方遠程或來現場進行處理；在其質保期的范圍之內應及時對軟件進行更新，并為業(yè)主提供更加優(yōu)質的服務。實施工作者應及時對其出現的故障進行診斷。同時，對于維修或施工過程中出現的各種費用，涉及到人工費、交通費、通信費、設備更換等費用時都必須由實施方自行承擔。對于實施方來講，應定期對現場設備進行管理和維護，一旦出現任何事故都必須對其進行診斷，結合實際情況展開維護，確保其設備的正常運行。

設備損壞后，立即到現場檢查并在96 h內完成維修工作；一旦設備發(fā)生一些問題或者異常狀況時都必須對其進行多角度派車。

③質保期外的維護。在質保期的范圍內，應確保使用方能夠開展相關的運營維護管理工作。具體涉及到如下內容：現場的管理、巡查及維護等；對通信線路的定期巡查及維護工作；對后臺進行有效維護和使用方法的傳遞。

④監(jiān)測運行維護。對監(jiān)測設備有效保護和正常的運轉將直接關系到監(jiān)測數據的準確性、可靠性和連續(xù)性[4]。所以，監(jiān)測設施安裝埋設后建立有效的保護措施十分重要。為此，應做到以下幾點：加強監(jiān)測設施全員保護的宣傳力度，提高場地居民和流動人員的監(jiān)測設施保護意識；監(jiān)測設施為永久設施，對其保護工作各級地方政府主管部門必須予以足夠重視；監(jiān)測設施埋設安裝，投入正常監(jiān)測后，主管部門應立即介入，以便進行統(tǒng)一協(xié)調管理和有效保護；結合有關國家法律法規(guī)制定合理有效的地方監(jiān)測設施保護法規(guī)體系；監(jiān)測實施單位配合地方主管部門建立必要的永久性監(jiān)測設施保護措施，設立協(xié)調統(tǒng)一的醒目保護警示標記。

3 結語

根據要求，地質災害防治專群結合監(jiān)測預警項目預期成果主要包括監(jiān)測預警報告、監(jiān)測專題圖件、數據附表、監(jiān)測設備安裝記錄等，所有資料成果均提供數字化成果。

現代化的地質災害專群結合監(jiān)測預警模式的有效應用能夠大大提升地質災害預警效果，有效降低災害破壞程度，降低對人們生命財產安全的威脅。本研究主要以甘肅省天水市秦州區(qū)地質災害專群結合監(jiān)測預警建設為例，闡述設備選型以及相應的預期成果方面的內容，通過研究能夠對專群結合監(jiān)測預警設備選型提供一定參考和幫助，對于推動此類預警系統(tǒng)建設具有現實意義。