滑坡泥石流监测方案.ppt

滑坡泥石流监测方案 基于无线传感网络的山体滑坡监测系统 2010年12月 舟曲泥石流灾害五大成因 一是地质地貌原因 舟曲一带是秦岭西部的褶皱带 山体分化 破碎严重 大部分属于是炭灰夹杂的土质 非常容易形成地质灾害 二是 地震震松了山体 舟曲是 地震的重灾区之一 地震导致舟曲的山体松动 极易垮塌 而山体要恢复到震前水平至少需要 年时间 三是气象原因 今年舟曲遭遇严重干旱 这使岩体 土体收缩 裂缝暴露出来 遇到强降雨 雨水容易进入山缝隙 形成地质灾害 四是瞬时的暴雨和强降雨 由于岩体产生裂缝 点状暴雨和强降雨深入岩体深部 导致岩体崩塌 滑坡 形成泥石流 五是地质灾害自由的特征 地质灾害隐蔽性 突发性 破坏性强 今年国内发生的地质灾害有 是监控点以外发生的 隐蔽性很强 难以排查出来 然而一旦成灾 损失很大 滑坡监测常规方法包括简易排桩法观测 简易地表裂缝变形观测 建筑物倾斜观测 三角交汇法观测和横向视准线法等 对危害大 变形明显且有一定规模的滑坡采用先进的滑坡位移监测报警仪和GPS滑坡位移监测技术等进行定期观测 可提高监测精度 达mm级 泥石流监测项目主要有水源观测 土源观测 泥石流体观测 对泥石流的常规监测内容主要是泥石流运动要素观测 流域内的气候和雨量观测 泥石流的形成过程观测 沟道冲淤变化观测等 监测方法主要有有泥石流常规方法和先进的泥石流自动监测预警系统监测 滑坡和泥石流监测方法 滑坡监测项目和方法表 泥石流监测项目和内容 舟曲现有长江委预警系统 现有预警系统为 长江上游滑坡泥石流预警系统 的一部分 为长江水利委员会 水利部直属副部级单位 建设 技术部分由长江委水土保持局负责 汶川地震后国土资源部也给舟曲赠送过预警设备 本次泥石流发生地 四川为长江委责任范围 阿坝 绵阳 德阳 广元 甘肃为长江委和黄河委责任范围 甘南 陇南 天水 长江上游水土保持委员会于1991年开始筹建上游地区滑坡 泥石流预警系统 以便对滑坡 泥石流等灾害实施有效监测 预警和预报 至2001年底 长江上游滑坡 泥石流预警系统建有1个中心站 3个一级站 9个二级站 58个监测预警点和20个群测群防试点县 中心站设在长江委总部武汉 陇南市有一个一级站 舟曲县有一个二级站 三眼峪附近有锁儿头预警点 预警系统曾多次预报滑坡和泥石流 并于2006年在舟曲成功预报过一次 但本次泥石流 8 8 系统没有预警 事后8 12成功预警一起 长江委认为国家给预警系统投入过低 每年300 500万 监督员工资过低 600元 造成的监控系统老化 系统已工作十年 监控点不足和监控失位为本次预警失灵的主要原因 长江上游滑坡 泥石流预警系统 分区分级管理 长江委系统介绍 一 滑坡监测 1 滑坡变形监测系统滑坡裂缝变形自动化监测系统采用有线和无线相结合 以现场总线结构方式组建地质灾害监测网 系统主要由计算机 裂缝位移计以及供电 采集 传输等组件构成 长江委系统介绍 一 滑坡监测 2 滑坡GPS自动化监测预警系统GPS监测系统由三部分组成 监测单元 数据传输和控制单元 数据处理分析及管理单元 这三部分形成一个有机的整体 监测单元跟踪GPS卫星并实时采集数据 数据通过通讯网络传输至控制中心 控制中心的GPS软件对数据处理并分析 实时形变监测 长江委系统介绍 二 泥石流自动化监测 泥石流自动化监测系统是由综控中心 控制台 地声遥测 泥位遥测 雨量遥测 有线泥位等五个子系统共同作用对泥石流活动进行监测 无线传感网络法vs传统滑坡监测方法 传统滑坡监测主要是在现场布置固定的传感器或仪表后 通过汇总人工定时读取的数据来得到滑坡的安全状况 难以及时甚至无法捕捉到滑坡临近失稳前的最宝贵信息 因此不可能及时准确地对滑坡状况进行预测报警 而使用无线传感器网络可以得到山体滑坡实时监测数据 并据此确定出现山体滑坡的危险性 由于采用无线传输的方式 无线传感器网络可以很方便的进行初期的部署 数据的传输也不会因为地形的改变而中断 因此非常适合用于山体滑坡现场的环境监测 无线传感网络监测系统 工作原理 山体滑坡的监测主要依靠两种传感器的作用 液位传感器和倾角传感器 在山体容易发生危险的区域 将会沿着山势走向竖直设置多个孔洞 如下图所示 无线传感网络监测系统 工作原理 在每个孔洞最下端都会部署一个液位传感器 红色 由于该地区的山体滑坡现象主要是由雨水侵蚀产生的 因此地下水位深度是标识山体滑坡危险度的第一指标 在每个孔洞不同深度都会部署数个倾角传感器 蓝色 山体往往由多层土壤或岩石组成 不同层次间由于物理构成和侵蚀程度不同 其运动速度不同 通过这些倾角传感器获得的不同层的倾角数据 可以监测山体的运动状况 无线传感网络监测系统 工作原理 在无线传感网络获取到各个传感器的数据后 通过多传感器数据融合和专家系统的智能处理 本监测系统就可以据此判断出山体滑坡的趋势 强度和危险程度 如下图所示 无线传感网络监测系统 系统结构 监测网络架构 在实际部署时 采用分层网络的架构 每个目前监测区域内的无线传感器节点组成一个子网 子网内的节点依靠无线多跳自组织协议 通过多跳的方式把数据传递给基站 基站在进行数据预处理后 通过GPRS网络远距离把数据发送回中心服务器 监测系统构成 每个目标监测区域一般由10 20个节点构成 可依具体情况有所调整 整个项目则由数个监测区域构成 系统构成中的子网数目和网内节点数目都可以灵活调整 无线传感网络监测系统 系统结构 节点物理距离 每两个节点之间的距离大约是20至100米左右 节点数采周期 数据采集间隔也可以由中心服务器灵活控制 在旱季可以调整为每24小时采集并传递一次数据 从而节省能量且避免大量的旱季冗余数据 而在雨季危险期 其采集间隔可以密集至2分钟一次 从而保证实时监测预警功能 无线传感网络监测系统 节点终端 应用无线Mesh网络实现灵活的自组织自愈合每个节点都可以可靠传递数据采用太阳能供电无线节点不需要外部电源设施便于布署在野外山体孔洞配合蓄电池可使用6个月使用外部传感器总线 ESB 集成了4组通用接口可以直接连接2或3线传感器 数据采集系统 数据发布系统 当发生预警时可通过MAS服务器给周边居民发送告警信息 通知群众紧急疏散平时可作为公众信息披露由政府定期通知群众山体健康状况 中国移动物联网总体系统架构 5 1 物联网业务管理平台是物联网业务运营管理的核心2 物联网模组是物联网终端标准化的重要实现手段3 专用通信网络为客户提供