基于物联网的滑坡地质灾害预警系统的设计

摘要：系统从降雨型滑坡的形成机理出发，利用物联网等先进技术，设计无线传感器网络节点实时感知监测区域的多维数据，并对各类诱发因子进行定量分析。最后结合地质条件联合建模，对滑坡等地质灾害实时预警，在指导防灾与减灾方面具有深远意义。
关键词：滑坡地质灾害；物联网；传感器；多维模型；实时预警

引言
在强降雨的诱发下，滑坡、崩塌、泥石流、塌陷等地质灾害经常发生，资料表明，由暴雨诱发的地质灾害的概率约占85％，其中近95％的滑坡等地质灾害发生在暴雨开始的10小时以后，86％的滑坡等地质灾害发生在强降雨开始的24小时以后。无论在暴雨过后多长时间发生地质灾害，往往和监测区域的有效降水量、河道水流情况、地质条件等密切相关。由于滑坡等地质灾害具有突发性、随机性，以及短时间内能造成巨大损失的特点，传统模型并不能实时准确地预测监测区域的危险系数。本系统能根据降雨型滑坡形成机理，将无线传感网、物联网等技术应用到滑坡等地质灾害预测模型中，从而全面地感知监测区域的多维数据，实现动态预警的同时提高了预警准确性。

1 系统总体设计
针对山区复杂地形，结合物联网、无线传感网等技术的应用特点，特提出基于物联网的滑坡地质灾害预警监控系统，其系统结构如图1所示。该系统主要由前端无线感知网络、中间传输网络、数据处理中心等组成。其中前端感知网络负责实时感知监测区域的动态变化，为合理决策提供科学依据；中间传输网络部分主要包括GPRS无线传输和IP网络通信等，负责把前端无线感知网络采集的数据包传送至远端的数据处理中心；数据处理中心具有数据分析统计、数据建模、模糊判断、数据共享等功能。同时，系统可以通过网站信息、应急短信、电话、LED显示屏发布相关预警信息。

根据资料分析与专家意见，将滑坡等地质灾害的影响因子主要划分为诱发因子与地质条件两大类，具体的影响因子如表1所列。其中，外在诱发因子主要指有效降水量和水流情况，而内在地质条件主要包括断层裂缝、靠近水域、地质岩性、地貌起伏度、高程等。根据影响因子与相关技术建立有效的预警模型，实现对监测区域的滑坡等地质灾害的实时预警。