崩塌滑坡实时专业监测技术

一、内容概述

1成果简介

实时监测（Real-Time Monitoring，RTM）就是远程连续即时观测，实时监测技术即实现实时监测所依赖的技术集合。RTM最主要的特点是实时性，即远程的管理层（或公众）能够在第一时间获取灾害体的所有监测信息，快速分析并做出科学决策。这些信息的获取过程是自动的，无须人工干预。显而易见，实时监测技术可以最大限度地解放劳动力，减小观测误差，降低运营成本。由于RTM具有全程自动化的特点，因此可以轻易做到连续、跟踪观测，将数据的采集周期设置得很短，如1h，或者更短，这对于跟踪崩塌、滑坡等突发性地质灾害的变形过程，提高预警时效性，避免重大伤亡具有重要的意义。同时，密集连续的多元监测数据能够为灾害体变形机理认识、力学机制分析及防治对策研究提供大量有价值的信息，从而支撑重大科学问题研究。

2003～2005年，中国地质调查局水文地质环境地质调查中心在三峡库区巫山县新城建立了国土资源部地质灾害实时监测预警示范站（简称“巫山示范站”），解决了实时监测系统建设中数据自动采集、远程无线传输、网络实时发布等系列关键技术问题，搭建了具移植性、扩展性的实时监测系统平台，对数个滑坡实施了长期实时监测。在不断改正完善后，实时专业监测技术逐步成熟，具备了向其他领域和区域推广的条件。

2基本原理

如图1所示，实时监测系统由监测网点、数据采集系统、数据传输系统、数据处理与发布系统以单链结构组成。

图1 实时监测系统架构

数据采集系统用于收集和临时储存各类监测数据，由与监测仪器配套的采集仪或通用型数据采集设备来实现。其前端连接各种监测仪器，后端可通过标准接口，直接下载监测数据，或通过数据传输系统与远程控制中心通信。数据采集系统在接受监控中心的控制指令后，调节采集参数，定时采集并及时向监控中心发送数据，其角色相当于一个“中转站”。为了保证数据安全，采集系统要对原始数据进行备份。

数据传输系统用于完成数据采集仪—监控中心—管理层（公众）之间的数据“搬运”任务。实际上，监控中心—管理层（公众）之间通常利用国际互联网，通过发布系统来实现（图1），所以狭义上的数据传输指数据采集仪—监控中心之间（即灾害体至监控中心）的数据传递。按照灾害体和监控中心空间距离的长短，数据传输分为近距离数据传输（一般低于1km）和远程数据传输两种类型。按传输介质，数据传输分为有线传输和无线传输两种方式。常用的远程数据传输方法如图2所示。有线传输由于要架设通信线缆，线网零乱，易损难修，在距离较长时信号的衰减还可能导致传输失败，弊端甚多，因而逐渐被无线传输方式取代。远程无线传输的最大优势在于不受空间距离限制，依托现代无线通信技术，监控中心可以设立在全球任何地点，系统可以做到无限扩展，信息可以得到集中处理、公布，从国家层面来说，这种优势所带来的意义是巨大的。数据传输的可靠性取决于无线网络的信号强度、速度和控制程序的容错能力。实践证实，在无线网络覆盖、信号强度良好的情况下，传输的错误率和稳定性是能够符合要求的。

图2 常用远程数据传输方法

监测数据在监控中心服务器上集中处理，包括原始数据转换计算、数据库录入、二次加工、综合分析评价等，利用数据伺服处理程序来实现。为保证信息能够得到即时处理并快速反馈出去，需要建立相应的监测信息管理分析系统和网络实时发布系统。底层数据库是信息管理分析系统的基础支撑，用于管理监测台站、监测钻孔、监测点等基础信息和各种类型的监测数据，以B/S架构为信息发布系统实时提供源数据；监测信息发布系统以WEB主页的方式为管理层（或公众）提供灾害体的全部信息，其中最核心的是实时监测数据、曲线等动态信息。

需要特别指出的是，实时监测技术的目的是提高监测的时效性，而非有效性。合理有效的监测网始终是监测系统的核心，其有效性取决于设计者对滑坡的研究与认识程度。崩滑灾害常用的监测方法包括变形监测、压（应）力监测、地下水动态监测、影响因素监测和宏观地质观测，需视灾害体地质条件有针对性地进行监测方法组合和监测网络布设。

3技术特点与技术指标

实时监测技术通过系列技术集成，使监测数据采集、传输、处理、发布等过程自动化，并相互配合、协同工作，具有如下主要技术特点：

1）全程自动化，无须人工值守。

2）信息滞后时间极短，一般小于1h，所见即所得，可连续跟踪监测。

3）无人工误差，错误率低。

4）可在全球任意地点实时查看监测数据，下达采集控制指令，远程遥测。

5）具移植性，系统可方便移植至其他行业开展实时监测。

6）具扩展性，实时监测系统平台可不断纳入新的监测站点。

7）运行成本低，省时省力。

二、应用范围及应用实例

1应用范围

实时监测技术除应用于崩塌、滑坡等突发性地质灾害监测预警外，亦可用于火山、地震、泥石流、地面塌陷、地裂缝、地面沉降等地质灾害监测和早期预警。在大气环境、海洋环境、矿山环境、断裂构造活动、地下水动态及污染防控等领域均可移植应用。

实时监测技术在巫山示范站示范应用后，在雅安、哀牢山、华蓥山、延安等多个地质灾害预警示范区得到了不同程度的应用；在三峡库区望霞危岩、羊角危岩体应急监测中，充分利用中国地质调查局水文地质环境地质调查中心实时监测平台，做出了两次成功的预测预报，取得了良好的减灾效果，发挥了显著的技术及社会效益；在研究库水位波动对滑坡变形及稳定性影响等重要科学问题中实时监测系统平台亦发挥了重要的基础支撑作用。

2应用实例

巫山示范站是我国首个地质灾害实时监测示范站，位于长江三峡库区腹地、长江左岸。该区地质构造极为复杂，地质灾害十分发育，是我国地质灾害危害最为严重的地区之一。通过论证对比，在该区27个较大滑坡（崩塌）中，选择了变形相对较为明显、危害较为严重的向家沟滑坡等4个滑坡，开展实时监测应用示范（图3）。2003年始建，2005年基本完成，运行至今。

图3 巫山示范站主要监测对象（滑坡）分布图

通过地质分析，确定监测的内容主要为滑坡的地表、深部（滑带）位移，孔隙水压力，含水量、降雨量，库水位等，同时收集工程活动信息，加强重点时期重点部位的宏观地质现象调查。为了体现示范站的先进性，测定滑坡蠕滑变形阶段的微小位移，选择了高精度、高可靠性、高稳定性（适用性）、高自动化程度的监测方法和监测仪器（表1）。除GPS因建设成本、人文环境等原因采取定期观测外，其余监测方法均为实时监测。

表1 巫山示范站监测方法

图4 示范站数据采集系统硬件连接方式示意图

固定式钻孔倾斜仪、TDR、孔隙水压力监测仪、自动雨量计等监测仪器均具备配套的数据采集仪。其中TDR的数据采集仪为一个工业控制机（PC），示范站充分利用了这一点，将其作为另几种采集仪的上位机，下载、存储、传输数据。通过多串口扩展，监测仪器、数据采集仪、GPRS-MODEM等按图4 所示的方法相连接。2009年后，改进为应用通用数据采集设备（Datalogger）统一采集传输，并将供电系统由原交流供电改进为太阳能供电（图5）。图6为通用数据采集设备传感器接入实物照片。

示范站监控中心目前位于河北省保定市中国地质调查局水文地质环境地质调查中心办公大楼，距滑坡距离1500 km，其间采用GPRS/CDMA网络无线传输监测数据。传输硬件为商业GPRS/CDMA-MODEM，传输控制软件自主编写完成。

图5 改进后的数据采集系统硬件连接方式示意图

图6 通用数据采集传输仪传感器接入实物照片

示范站信息处理与发布系统硬件由2台小型服务器和2台PC终端组成（图7），通过专线光纤接入Internet。其中数据库服务器（Database Server）用来存储、管理监测数据，WEB服务器（WEB Server）用来接收、处理监测数据并面向Internet发布监测信息，二者之间以1000M带宽的对等网连接，保证了数据的交换速度和对外安全。其连接方式如图8所示。

WEB服务器上重要的应用程序包括：传输控制程序，数据伺服处理及入库程序，基于GIS的巫山示范区地质灾害综合信息系统（含底层数据库系统，图9），主页程序（图10）等，均为自主开发。

巫山示范站于2005年建成后，逐步纳入了望霞危岩、羊角危岩及库水位波动对滑坡变形影响研究的5个典型滑坡的实时监测系统，采集各类监测数据近千万条，网站点击量33万人次，接待国内外考察团体20余次，取得了良好的示范效果。随着技术的不断改进，实时监测系统运行的稳定性显著增强，系统年故障率小于5次，能够满足对崩滑灾害实时监测的要求，具备了向其他领域和地域推广应用的条件。

图7 示范站信息处理与发布中心一角

图8 信息发布系统硬件设备连接方式示意图

图9 示范站底层数据库系统构成框图

图10 巫山示范站信息发布主页

三、推广转化方式

实时监测技术的本质是数据采集、传输、处理、分析和发布技术的集合，是为了提高崩滑灾害监测预警时效性的整体解决方案，因此，其推广转化方式主要为技术咨询、人员培训、现场服务等。为使该技术尽快发挥效益，还需加强宣传报道，并通过会议交流的方式进一步提升技术水平。

技术依托单位：中国地质调查局水文地质环境地质调查中心

联系人：高幼龙

通讯地址：河北省保定市七一中路1305号

邮政编码：071051

联系电话：0312-5908255，13503368925，13315272715

电子邮件：gemcgao@163com

物联网平台并没有一个标准的定义，就如物联网并不是一项新技术，而是已有技术在新情景和新用例中的应用。每一个行业巨头都可以根据自己的业务特点，整合业务和产品线，抽离共性技术、业务流程等重组出一个“业务平台”，并称之为物联网平台。例如，系统服务/软件厂商通过开放开发工具、API来搭建一个AEP平台；工业巨头将某一细分领域的Kown-how数字化并封装成一套解决方案，便能够提供一个工业互联网平台。

当然，一个平台的构建并没有说的那么简单，它是一个系统的工程，需要上下游的资源整合优化，以及根据业务需求和顶层规划进行有逻辑的重组，而不是简简单单的叠加。

基于平台供应商数量众多的现实，大多数的供应商只能提供平台能力的一部分。实际上，这类公司并不能称为物联网平台提供商。如果仅仅提供连接管理或者应用使能这类简单功能，那么只能被称为连接管理平台或者应用使能平台，而不能称为综合性物联网平台。

物联网平台基于IaaS（基础设施即服务）、PaaS（平台即服务）、SaaS（软件即服务）三种云计算服务模型，逐步完善了其功能体系，即ICP（基础设施云服务平台）、CMP（连接管理）、DMP（设备管理平台）、AEP（应用使能平台）、BAP（业务分析平台）等。

互联网领域 :

阿里云|Link物联网平合、腾讯|QQ物联、百度云|天工智能物联网平台

京东|京东微联、小米|小米IOT开发者平台

通信领域 ：

中国移动| OneNeT、中国联通| 物联网平台20、中国电信|ctwing

华为|Ocean Connect、中兴通讯 |Thing Cloud兴云、中国通信服务|CCS开放物联网平台

刘伯承的事迹：

刘伯承辛亥革命时期从军，1926年加入中国。相继参加了北伐战争、八一南昌起义、土地革命战争、长征、抗日战争、解放战争等。

建国后，历任中共中央西南局第二书记，西南军政委员会主席，中国人民解放军军事学院院长兼政委，中央人民政府人民革命军事委员会副主席。

1955年被授予元帅军衔,。1986年10月7日在北京逝世，终年94岁，刘伯承为中华民族和中国人民的解放事业建立了不朽功勋。

为我国的国防建设和社会主义建设事业作出了杰出贡献，对我军向正规化、现代化迈进作出了卓越的贡献。

扩展资料：

1945年，国民党在上党对我军发起了进攻。刘伯承作为军事主官毫不害怕，将来犯的阎锡山部队11个师及1个纵队共35万余人悉数消灭。

国民党部队不死心，又发动了平汉战争。刘伯承采取了分而治之的战法，争取高树勋起义，令敌军阵脚大乱，进了刘伯承事前准备好的埋伏圈。此役我军一举消灭敌人23万人。

两场战争打完，国共双方坐到了谈判桌上。刘伯承率领一个二十多人的代表团，到国民党军驻扎的新乡，参与马歇尔、张治中、周恩来三人组成的谈判小组谈判。

当时，国民党新乡最高总指挥王仲廉打算把刘伯承扣下当人质。他的意图十分明显：没有了刘伯承的指挥，部队还能打什么仗。

不料，刘伯承理直气壮地说你们别以为不放我回去，我们就不能打胜仗，这你们可想错了，要知道邓小平比我更会指挥打仗，王仲廉只好乖乖地把刘伯承放了回去。

参考资料来源：百度百科—刘伯承

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