基于4G/北斗的地质灾害预警系统方案

一、方案概述

自然变迁和人为破坏是地质灾害的主要原因，主要灾害形态包括滑坡、泥石流、崩塌、地面塌陷、地面沉降和地裂缝等，严重影响地区经济建设和人民生命财产。

因此，建立一套科学完善的地质灾害预警解决方案，实现地质灾害动态监测信息的科学化、信息化、标准化及可视化，为防灾减灾决策提供科学依据以及提高地质灾害预警预报能力和应急救灾快速反应能力，是防治山洪、泥石流、山体滑坡等地质灾害的一项重要的非工程性措施。

二、系统组成

地质灾害预警系统由GNSS位移监测站、雨量水位监测站、监测云平台、预警广播系统三部分组成，利用传感技术、GNSS技术、物联网技术、云计算技术、大数据技术结合地质灾害监测设备，构建了实时监测、预警预报、信息管理的综合解决方案，广泛应用于滑坡、泥石流、崩塌、地面塌陷、地面沉降和地裂缝等重点地质灾害隐患点实时在线的自动监测。

该系统应集现场数据采集、无线数据传输、中心数据处理于一体，现场实时位移监测，通过无线网络的方式及时准确地传输到中心数据平台，中心数据平台对回传的数据进行处理分析，实时、准确地掌握现场的地质变化，及时生成预警信息。当地质灾害发生时，系统能发布预警信号，提示当地民众及时防范或撤离。

感知层：实时感知地质环境的状态变化，如雨量传感器、雷达液位计、空气温湿度传感器、超声波风速风向传感器、远程倾斜位移监测仪、GNSS位移监测站等前端感知设备；

网络层：网关支持数据采集传输，连接下位机上位机，支持4G/北斗/LoRa等方式，实现现场数据的稳定传输。感应设备可通过监测云平台的通讯方式，上行发送至监测控制中心平台。

平台层：整合各层设备和系统功能，通过无线信号的连接，下发平台对前端感应器的命令，上传监测数据的采集、处理、存储和分析，实时联动前端各大监控设备。

应用层：开启信息发布途径，实时展示信息数据和预警信息。

三、系统功能

1、多种通信方式

公网通信：支持4G公网通信，支持同时向3个以上数据中心（省、市、县）上报；

卫星通信：支持北斗短报文通信，单条报文长度不小于1000个汉字，支持向数据中心上报数据。

本地组网：支持扩频通讯自组网，实现采集数据上报和本地报警指令的发送。

2、位移实时感知

水平位移采集：水平方向上发生的位移量。

垂直位移采集：垂直方向上发生的位移量。

位置采集：采用北斗，GPS，GLONASS，准天顶和伽利略五星16频GNSS模块，可单卫星系统定位，也可联合RTK定位。

3、多要素监测

雨量采集：压电式雨量传感器，采用冲击测量原理对单个雨滴重量进行测算，准确到秒级的降雨时长监测。支持翻斗式雨量计接入，多种分辨率可设；

水位采集：支持雷达/浮子/超声波/无线电子水尺等多种水位传感器接入。

气象采集：支持空气温湿度、大气压力、风速风向、土壤含水量等多种传感器接入。

4、预警数据及时上报

位移报警：GNSS位移监测站内置现地预警阈值算法，具备数据预警值自动报警功能。

雨量报警：支持雨量报警阈值，具有注意报警；

水位报警：具备水位报警功能，具有注意、准备转移、立即转移三级报警。

5、一体化集成设计

采用一体化集成设计，公网传输模块、北斗短报文模块、自组网模块、定位模块及天线全部一体化集成，易安装、易维护。

四、方案价值

地质灾害监测选址一般为偏远山区，常规通信难以实现信号全覆盖，无法实时更新监测数据，通信专线的建设又存在成本高、维护费用贵等缺点，直接通过无线通信信道传输监测数据，不受地面基建设施的影响。为地质灾害监测预警工作提供了一种全新的解决方案和使用途径，定将发挥更大的社会效益，无线通讯强大的通讯能力，较低的建设成本，是保证偏远山区条件下数据通信传输的重要方式。