浅谈地质灾害监测系统设计与应用范文

摘要：针对传统地质灾害监测方法预警不及时的问题，提出基于测绘技术的地质灾害监测系统设计，并进行应用分析。通过ZZIN无线通信芯片和传感器节点等硬件系统设计实现地质灾害监测数据的传输和接收，在此基础上，对地质灾害监测数据采集，并在监测软件中设置预警值，进行地质灾害预警，实现地质灾害监测及时报警提醒，最后通过应用分析，证明了此系统设计的有效性。

关键词：地质灾害；测绘技术；无线通信芯片

我国国土面积广大，自然条件复杂多变。不同地区人类活动性质和强度各不相同，造成地质灾害的类型、强度也大不相同，主要的地质灾害包括滑坡、泥石流、崩塌、沉降等等，这些地质灾害活动频繁，日渐严重，严重影响社会经济发展。传统的地质灾害监测多采用人工方式进行监测，这种方法不能将所得到的数据进行快速、准确的传输和处理，并且监测成本高、预警不及时[1]。随着国家的发展，对地质灾害监测提出了更高的要求，基于此，提出基于测绘技术的地质灾害监测系统设计及应用。测绘技术是指在工程实施过程中，对所建筑区域的地质、建筑物以及各种设备、材料进行勘测设计和组织管理的技术。从地质灾害监测系统的实时性、智能性和易用性等要求入手，对地质灾害监测系统进行设计，通过对系统的硬件设计和软件设计，能够实现快速获取灾害信息，并将获取的信息及时进行传输，及时掌握灾害发展动态和发展趋势，为地质灾害提供预警和决策支持，以下为系统设计的具体过程。

1基于测绘技术的地质灾害监测系统硬件设计

此次设计的地质灾害监测系统硬件包括A/D转换接口、ZZIN无线通信芯片、传感器节点、电源、大容量磁盘、收发器等。其中ZZIN无线通信芯片[2]主要完成监测数据的无线收发，其特点是近距离、复杂程度低、低功耗、低成本，并且支持自组网模式，在不同节点之间可以选择自身的优化算法，自动寻找相近的节点进行数据传输，而且不会影响传输效率。在传输过程中，无线数据传输所消耗的能量非常大，所以选用ZZIN无线通信芯片实现低功耗要求。传感器节点的作用是负责采集地质灾害的现场数据，通过网络传输到数据监控中心，主要包括雨量传感器、位移传感器、含水率传感器等，其低功耗、低成本，通过系统硬件设计实现地质灾害监测数据的传输和接收，在此基础上，对地质灾害监测系统进行软件设计。

2基于测绘技术的地质灾害监测系统软件设计

（1）地质灾害监测数据采集。在硬件系统各个功能模块初始化后，建立无线通讯网络，实时监测硬件系统传来的入网请求，如果有请求消息，则判断其位置并将其加入到网线通讯网络中。在各个被监测区域设置若干个监测节点，对监测区域的温度、湿度等地质灾害数据进行采集，将采集的数据由传感器进行发送。通过SST软件对数据进行采集，并将数据发送到远程监控中心，保证与监控中心保持实时连接状态，随时等待监控中心的接收或发送命令，在收到命令后，唤醒路由器节点，将发送过来的采集数据转发到监控中心，冰洁这些数据进行存储，方便查询历史数据和实时查看，为地质灾害处理提供完整的数据信息。（2）地质灾害预警。在监测软件中设置预警值，在监测时如果发现现场某一点采集的数据超过预警值时则发出报警消息，在正常进行判断是否超出预警值时，观测数据中会出现粗差而影响计算结果，则首先对粗差进行计算，其算法原理为，采用抗差自适应滤波器对观测相差进行处理，此处异常的观测噪声，以获得最优状态，其计算公式为。式中，Bc代表监测数据的观测值，Nm代表异常的观测噪声，i∂代表自适应滤波器初始值，此次计算不做定向分析。在对粗差进行计算后，对地质灾害数据进行计算，假设设置的预警值为Xi，则监测数据的计算公式为：式中，Pn为接收数据值，bx为网络传输参数，Rimo为判断异常数据参数，此次计算只做参数引进，不做定向分析。在上述计算后，如有超出预警值的数据则进行报警提醒，通过ESR短信通知该点的监测负责人员，实现地质灾害预警。并将监测到的数据进行转发到监测平台，实现与监测平台的通信，将所接收到的数据进行存储并进行图像化显示，监测平台的工作人员可以通过网页界面查看本人管辖的监测数据，对其进行分析，及时发现地质灾害。

3基于测绘技术的地质灾害监测系统应用分析

（1）地质灾害监测系统应用。为保证本文系统设计具有实际应用意义，对地质灾害监测系统进行实际应用，采取某地工程实施路段，将监测系统中的硬件软件进行安装，在测试过程中，将监测到的数据进行无线传输并保存到系统数据库，采用人为改变被测值的方式，使检测值超过预警值，发现在调节后，系统立即做出了报警提醒并及时发送报警的短信，在人为恢复被测值到正常状态后，监测数据则立刻恢复到正常数据。在电脑访问的数据中通过曲线图像化显示，可以直观的看到各项监测数据的状态记录。（2）实验论证。为保证本文系统设计的有效性，将传统监测方法与本文监测方法进行对比，主要对比两者对于异常情况的提醒速度，结果如下所示。通过对图1的分析可知，传统的监测方法对于异常情况提醒时间较长，且监测时情况不稳定，而本文监测系统在监测时，对于异常情况在短时间内就能对异常情况进行报警提醒，通过上述实验，基本能够证明本文监测系统的有效性，实现了监测系统实时性、智能性和易用性等的要求。

4结语

综上所述，地质灾害监测在社会经济发展中占有重要位置，以往的监测方法跟不上时代所需，通过基于测绘技术的地质灾害监测系统的设计，能够实现对地质灾害实时监控，并对异常数据进行报警提醒，很大程度上减少了人力、物力、财力的损失，并通过应用分析，证明了本文系统设计的有效性，希望通过本次系统设计，能够为地质灾害监测方面提供帮助。

参考文献

[1]赵俊三,柯尊杰,陈国平,等.基于多源空间数据的地质灾害监测预警系统研究——以云南省德钦县为例[J].地理信息世界,2017,24(3):35-41.

作者：赵青峰 单位：寿光市测绘有限公司