地质灾害治理工程5G应用指南（试行）

地质灾害治理工程5G应用指南（试行）1总则1.1编制目的为规范第五代移动通信（5G）技术在地质灾害治理工程领域的应用，提升地质灾害治理工程施工智能化、监测自动化、预警精准化、应急高效化水平，保障治理工程运行安全，充分发挥5G技术大带宽、低时延、大连接的技术优势，解决传统通信方式下地质灾害治理工程存在的数据断传、响应滞后、管控盲区等问题，制定本指南。本指南为试行，供地质灾害治理工程立项、设计、建设、验收、运维各阶段5G应用参考使用。1.2适用范围本指南适用于新建、改扩建、运营阶段的滑坡、崩塌、泥石流、地面沉降、地裂缝、地面塌陷等各类地质灾害治理工程的5G应用，涵盖5G网络建设、感知终端接入、平台部署、场景应用、运行维护全流程，自然资源、应急管理、通信管理等部门及工程建设、设计、施工、运维单位可参照执行。1.3应用原则（1）需求牵引，按需建设：根据地质灾害治理工程的风险等级、规模、所处区域，合理确定5G应用建设内容，避免盲目投资，对高风险、特大型大型地质灾害治理工程优先配置5G应用，中小型工程按需选择。（2）技术适配，高效协同：根据不同业务场景的需求选择适配的5G技术，控制类低时延业务配uRLLC，视频类大带宽业务配eMBB，低功耗广连接监测业务配mMTC/5GNB-IoT，实现云边端协同，提升应用效率。（3）安全可控，标准兼容：严格落实网络安全、数据安全要求，保障数据不泄露、系统不中断，应用系统符合国家现有地质灾害防治相关标准，实现与各级自然资源主管部门现有地质灾害监测预警平台互联互通。（4）迭代升级，稳步推进：鼓励技术创新，结合应用实际逐步升级功能，优先推广成熟应用，逐步拓展新型场景，保障应用稳定性。1.4术语和定义（1）5G：即IMT-2020，是符合3GPPR15及后续版本标准的第五代移动通信技术，具备eMBB（增强移动宽带）、uRLLC（超高可靠低时延通信）、mMTC（海量机器类通信）三大应用场景。（2）5G网络切片：是在5G物理网络上虚拟出多个逻辑网络，为不同业务提供隔离的网络资源，满足不同业务的性能需求。（3）MEC边缘计算：是将计算、存储等算力资源下沉到网络边缘，部署在地质灾害治理工程现场附近，实现本地数据处理，降低传输延迟。（4）数字孪生：是对物理地质灾害治理工程进行数字化映射，实时同步工程状态数据，实现工程全生命周期可视化管控的技术。2总体架构地质灾害治理工程5G应用采用“云边端”一体化四层架构，自下而上分为感知层、网络层、平台层、应用层：2.1感知层感知层由各类前端感知设备组成，包括位移监测（GNSS接收机、InSAR接收机、倾角传感器）、应力应变监测（锚索应力计、抗滑桩应力传感器）、环境监测（雨量计、地下水位计、孔隙水压力计）、视频监控（高清摄像头、球机）、定位终端（人员UWB定位标签、设备定位芯片）、无人设备（无人机、无人巡检车、应急机器人）等，所有感知终端实现数据数字化采集，支持5G网络接入。2.2网络层网络层以5G网络为核心，根据需求配套备用通信网络（卫星通信），通过公网5G、专网5G、5G网络切片等方式，为不同业务提供满足性能要求的传输通道，实现感知层数据实时上传到平台层，平台层控制指令实时下发到感知终端。2.3平台层平台层采用云边协同架构，由中心云平台和边缘MEC平台组成，中心云平台负责全区域多工程数据汇总存储、大数据分析、预警信息统一发布，边缘MEC平台部署在工程现场附近，负责本地数据处理、本地预警、控制指令下发，降低端到端延迟，中小型地质灾害治理工程可依托省级自然资源主管部门现有云平台，不单独部署边缘MEC。平台层提供统一数据接口，实现与各级地质灾害防治平台互联互通。2.4应用层应用层面向地质灾害治理工程施工、监测、应急、运维全生命周期，针对不同业务需求打造智能化应用场景，满足各参与方的管理需求。3主要应用场景3.1施工过程智能化管控地质灾害治理工程多位于陡峭山区，施工本身面临较高的地质风险，传统施工方式存在安全管控难、质量监管不到位、隐蔽工程监管盲区等问题，5G技术可实现施工全流程可视化、智能化管控：（1）人员设备安全管控：在高风险施工区域（如危岩体清危作业面、滑坡体施工区）部署5G+UWB高精度定位系统，定位精度可达厘米级（≤0.3米），对人员、设备进行实时位置监控，当人员误入禁入区、设备进入预警区域，端到端告警延迟≤10毫秒，提前10秒触发声光告警，相比传统4G定位响应速度提升80%以上，可有效避免突发地质灾害导致的人员伤亡。针对大型施工机械（锚索钻机、清危挖掘机），通过5G实时采集机械所在区域的地表位移、倾角数据，当位移速率超过预警阈值，100毫秒内下发自动停机指令，防止机械随滑动体倾覆。（2）施工质量远程监管：针对锚索张拉、抗滑桩浇筑等关键工序，通过5G连接施工设备，实时采集张拉压力、锚索伸长量、混凝土浇筑温度等参数，每100毫秒上传一组数据，平台自动比对设计参数，当参数偏差超过5%立即触发告警，杜绝人工篡改数据，保证施工质量。针对隐蔽工程、高陡边坡作业，通过5G+4K/8K移动摄像头实现远程旁站监理，监理人员无需进入高风险区域即可全程监管施工，大幅降低监理作业风险，监管覆盖率从传统的60%提升至100%。（3）施工区地质动态监测：施工过程中对治理区及周边地质体进行实时监测，单工程可部署上百个监测点，5G支持每平方公里100万连接数，可满足大量监测点同时接入，数据断传率从传统4G的15%-25%降至2%以下，预警响应时间不超过1秒，可及时发现施工诱发的地质变形，提前疏散人员。3.2治理工程全生命周期监测预警地质灾害治理工程投入运行后，需要长期监测工程稳定性，及时发现工程病害，传统监测通信方式存在偏远区域信号覆盖差、数据传输不及时等问题，5G可大幅提升监测预警效能：（1）多源监测数据稳定传输：针对不同类型监测数据适配不同5G技术，低频次、低功耗的环境监测数据采用5GNB-IoT传输，终端续航时间可达5-10年，无需频繁更换电池，适合偏远无电网区域的监测点；高频次位移监测、视频监控数据采用eMBB传输，可支持暴雨期1分钟/次的高频数据采集，同时传输10路以上4K视频数据，根据国内多地应用统计，5G应用后地质灾害治理工程监测数据完整率从原来的78%提升至98%以上。（2）AI边缘智能预警：通过5G+MEC边缘计算，将AI识别预警模型下沉到本地，对监测数据、视频数据进行本地处理，无需将所有数据传输到远程中心云，大幅降低延迟。AI可自动识别滑坡体新增裂缝、拦挡坝淤堵、危岩体松动等异常，识别响应时间≤200毫秒，识别准确率≥90%，相比中心云处理延迟降低90%，实现“监测-识别-预警”全流程本地化快速响应。（3）分级预警精准推送：依托5G网络切片的优先级保障机制，预警信息分配最高网络优先级，避免网络拥堵导致预警信息延迟，红色预警信息从平台生成到推送至受影响用户、运维人员的延迟≤3秒，送达率达到100%，相比传统4G提升30个百分点，可有效保障预警信息及时触达。（4）数字孪生可视化管控：构建地质灾害治理工程的数字孪生模型，通过5G实时将监测数据同步映射到数字孪生模型，可视化展示治理工程的位移、应力、水位等参数，可模拟不同降雨强度、不同变形条件下工程的稳定性，提前预判工程病害，为运维决策提供支撑。3.3应急处置与救援支撑当治理工程出现险情或发生突发地质灾害，5G技术可大幅提升应急处置效率：（1）5G+无人设备快速勘察：险情发生后，危险区域禁止人员进入，采用5G无人机、5G无人巡检车、5G排险机器人进入现场，实时回传8K高清视频，通过5G传输点云数据，15分钟内即可生成现场1:500精度的三维实景沙盘，传统人工勘察建模需要4-6小时，效率提升10倍以上，可为应急指挥快速提供准确的现场数据。据2022-2023年四川、云南等地地质灾害应急处置统计，5G无人勘察可将应急方案制定时间从平均3小时缩短至40分钟以内。（2）远程会商与AR辅助指挥：依托5G大带宽低时延特性，可支持10路以上4K视频同时接入远程会商，指挥中心专家可通过AR技术看到现场救援人员的第一视角画面，远程标注危险区域、下发排险指令，指令延迟≤10毫秒，不会出现卡顿花屏，大幅提升远程指挥的准确性，解决专家无法第一时间到达现场的问题。（3）救援人员安全保障：为救援人员配备5G定位终端和生命体征传感器，实时传输人员位置、心率、血压等数据，定位精度优于1米，一旦救援人员遭遇险情，指挥中心可准确定位，快速开展救援，有效降低救援人员伤亡风险。3.4治理工程数字化运维管理地质灾害治理工程投入运行后，传统运维方式存在资产不清、病害发现不及时、效率低等问题，5G可实现运维数字化智能化：（1）资产全周期数字化管理：将治理工程所有构件（锚索、抗滑桩、拦挡坝、排水系统等）的设计、施工、验收数据录入平台，每个构件赋予唯一身份标识，运维人员通过5G移动终端扫码即可调取全周期档案，现场发现病害可实时上传照片、位置信息，平台自动生成运维工单，派单效率提升70%，大大缩短病害处置时间。（2）工程健康智能研判：平台汇集工程全生命周期监测数据，通过AI健康评估模型自动研判工程健康等级，当锚索应力损失超过设计值30%、位移速率连续3个月超过0.5mm/d，自动判定为中度病害，推送处置建议，健康研判准确率可达92%以上，相比人工研判效率提升5倍，实现病害早发现早处置。（3）群测群防协同联动：为群测群防员配备5G智能终端，支持一键上报险情、一键接收预警，位置实时共享，指挥中心可实时调度群防员开展巡查、预警转移，信息上报延迟从传统电话上报的平均120秒缩短至1秒以内，大幅提升协同效率。4关键技术性能要求4.15G网络建设要求（1）组网方式选择：①公网5G：适用于中小型地质灾害治理工程、施工周期小于1年的临时工程，监测点数量少于50个，公网信号覆盖满足要求的场景，成本较低，可快速部署；②5G公网切片：适用于大型、特大型地质灾害治理工程，需要网络隔离、优先级保障的场景，通过公网切片实现业务隔离，隔离度达到99.99%，相比独立专网成本降低60%以上；③独立专网：适用于涉及国家安全、高度敏感的特大型地质灾害治理工程，需要完全物理隔离的场景，独立部署核心网、基站，保障数据安全。（2）覆盖要求：治理工程施工区、监测区、应急通道等所有区域5G信号RSRP≥-105dBm，信号覆盖率≥99%，地下埋置的监测点（抗滑桩内部、排水涵洞内）采用5G漏缆、微型中继设备放大信号，消除覆盖盲区。（3）性能指标要求：①uRLLC类业务（控制指令下发、预警推送）：端到端延迟≤10毫秒，丢包率≤1×10^-5，可用性≥99.999%；②eMBB类业务（视频传输、无人机点云回传）：下行平均速率≥100Mbps，上行平均速率≥50Mbps；③mMTC类业务（低功耗监测点接入）：连接密度≥10万个/平方公里，终端待机时间≥5年。4.2感知终端接入要求（1）适配要求：所有接入终端需符合3GPP5G接入标准，根据业务类型选择对应模式，低功耗监测终端支持5GNB-IoT，高速传输终端支持eMBB，控制类终端支持uRLLC。（2）标准兼容：数据格式符合国家标准《地质灾害监测数据格式》（GB/T40138-2021）要求，提供标准API接口，可与各级自然资源主管部门的地质灾害监测预警平台互联互通，不允许私有数据格式封闭接口。（3）环境适应性：终端适应地质灾害治理工程野外高温、低温、高湿、高海拔环境，防护等级不低于IP67，平均无故障时间不低于50000小时。4.3平台建设要求（1）架构要求：特大型、大型地质灾害治理工程需部署边缘MEC，实现云边协同，中小型工程依托省级云平台，不单独部署MEC，平台支持弹性扩展，可根据监测点数量增加动态扩展存储计算资源。（2）功能要求：平台需具备数据接入与存储、实时监控、预警分析、应急指挥、运维管理五大核心功能，数据存储期限不低于工程设计使用年限（一般地质灾害治理工程设计使用年限为50年），支持历史数据查询、导出。（3）安全要求：平台符合《信息安全技术网络安全等级保护基本要求》（GB/T22239-2019）二级及以上要求，特大型工程平台需达到三级等保要求，实现数据传输加密、存储加密、身份认证、访问控制，关键数据异地备份，防止数据丢失。4.4应用功能性能要求监测预警响应时间≤1秒，人员定位精度室外优于1米、施工区优于0.3米，视频监控清晰度不低于1080P，应急场景不低于4K，AI异常识别准确率≥90%，预警信息送达率≥99%。5实施流程5.1需求分析阶段工程立项后，建设单位组织设计单位、通信运营企业开展需求调研，根据地质灾害规模、风险等级确定5G应用内容，按照《地质灾害分类分级》（GB/T40839-2021），特大型（滑坡体积≥1000×10^4m³、崩塌体积≥100×10^4m³、泥石流堆积体积≥100×10^4m³）地质灾害治理工程必须配置5G监测管控应用，大型（滑坡体积100×10^4~1000×10^4m³）地质灾害治理工程鼓励配置5G应用，中小型工程按需配置。5.2设计阶段设计单位将5G应用纳入地质灾害治理工程初步设计和施工图设计内容，做到与主体工程同步设计、同步预算、同步施工，5G应用投资占工程总投资的比例一般控制在1%~3%，特大型工程最高不超过5%。5.3建设阶段5G网络建设与主体工程同步施工，感知终端与治理工程构件同步埋置，如抗滑桩浇筑前埋设应力传感器、锚索安装时同步安装应力计，平台部署在主体工程完工前完成调试，所有设备安装完成后开展为期1个月的试运行，测试各项性能指标。5.4验收阶段5G应用作为地质灾害治理工程的专项内容纳入整体验收，验收前开展专项性能测试，测试指标包括信号覆盖率、数据传输延迟、丢包率、预警响应时间、准确率等，测试不合格的要求整改，整改合格后方可通过验收，验收资料纳入工程档案统一管理。5.5运行维护阶段运维单位建立常态化运维机制，每季度开展一次5G网络性能测试，每年开展一次感知终端校准、平台功能升级，数据每半年备份一次，建立故障响应机制，5G网络故障响应时间不超过4小时，终端故障修复时间不超过24小时，偏远区域不超过72小时，配置卫星通信作为备用通信方式，5G网络中断后自动切换，保障预警不中断。6安全管理要求6.1网络安全严格落实5G网络安全防护要求，定期开展漏洞扫描、入侵检测，每月更新系统安全补丁，5G切片