地质灾害治理工程物联网应用指南（试行）

地质灾害治理工程物联网应用指南（试行）1适用范围与规范性引用1.1适用范围本指南适用于新建、改建、扩建及已投入运行的滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷、地裂缝、地面沉降等各类地质灾害治理工程的物联网监测系统规划、建设、接入、运行、维护管理工作，为各级自然资源主管部门、工程建设单位、运维单位开展相关工作提供统一技术依据，指导地质灾害治理工程数字化、智能化升级。1.2规范性引用本指南引用下列文件中的条款，标注日期的引用文件仅标注版本适用于本指南，未标注日期的引用文件其最新版本适用于本指南：GB/T33703-2017物联网感知终端数据格式规范GB/T51330-2019地质灾害防治工程信息分类与编码规范GB/T18314-2009全球定位系统(GPS)测量规范GB/T22239-2019信息安全技术网络安全等级保护基本要求自然资源部《地质灾害监测预警技术要求（试行）》（2020版）2术语和定义2.1地质灾害治理工程物联网依托物联网技术，整合感知采集、网络传输、数据存储、智能应用各环节，对地质灾害治理工程的结构变形、受力状态、周边地质环境变化、触发因素等参数进行实时自动采集、传输、分析、预警的集成化智能监测系统。2.2感知终端部署于地质灾害治理工程关键部位，能够采集目标物理参数并转换为可传输数字信号的装置，包括GNSS接收机、测斜仪、倾角传感器、应力传感器、渗压计、雨量计、泥位计等。2.3边缘节点部署于感知终端集群附近，具备数据本地预处理、异常筛选、缓存、转发功能的物联网网关或边缘计算设备。2.4统一平台接入感知层采集的数据按照统一通信协议、数据格式传输至本级或上级自然资源主管部门地质灾害监测预警平台的过程。3总体架构地质灾害治理工程物联网采用“感知层-网络传输层-数据层-应用层”四层分层架构，各层功能如下：3.1感知层由各类感知终端、边缘节点组成，针对治理工程不同监测对象布设对应终端，完成多源参数的自动化采集，按照设定采样频率输出标准化数据，通过边缘节点完成本地预处理后向上传输。3.2网络传输层根据监测区域通信条件选择传输方式，公网覆盖区域采用NB-IoT、4G/5G公网传输，无公网覆盖的偏远区域采用北斗卫星通信，公网覆盖区域需配置北斗短报文作为冗余备用传输通道，保障网络中断后数据连续传输。要求公网传输成功率不低于99%，北斗短报文传输成功率不低于95%。3.3数据层分为边缘本地存储和云平台分级存储，边缘节点存储近期原始数据，省级自然资源主管部门建立统一的地质灾害物联网数据中心，存储全省所有治理工程的监测数据，实现数据统一管理、共享调用。3.4应用层面向自然资源主管部门、工程建设单位、运维单位、应急管理部门提供分级授权功能应用，实现治理工程全生命周期管理、运行状态评估、风险预警、应急支撑等核心功能。4感知终端布设与技术要求4.1布设基本原则4.1.1关键部位优先原则：优先在治理工程受力控制部位、变形敏感区域、风险高发部位布设监测点，如滑坡治理工程的锚索锚头、抗滑桩桩身、挡墙墙背、排水主洞出口等位置。4.1.2精度匹配原则：根据治理工程等级匹配监测精度，特大型、大型地质灾害治理工程监测精度要求高于中小型工程，受威胁人数超过1000人或者潜在经济损失超过1亿元的特大型工程，核心监测参数精度提高一个等级。4.1.3兼容扩展原则：所有感知终端支持标准物联网通信协议，预留扩展接口，支持后续新增监测点、新增监测参数的接入，避免系统重复建设。4.1.4环境适配原则：露天布设终端防护等级不低于IP67，埋入地下或水下终端防护等级不低于IP68，具备防雷、防腐蚀、防人为破坏能力，适应野外复杂环境。4.2不同监测参数布设要求与技术指标4.2.1结构变形监测（1）GNSS地表位移监测：特大型地质灾害治理工程布设不少于3个稳定基准站、不少于5个监测点，沿治理工程变形梯度布置于顶部、中部、底部关键区域，采样频率不低于1次/小时，静态监测水平精度满足±(2.5+1×10-6D)mm，高程精度满足±(5+1×10-6D)mm（D为基准站到监测点的距离，单位mm）。（2）深部测斜监测：抗滑桩桩身、挡墙基础深部必须布设测斜监测，每根控制型抗滑桩布设1个测斜孔，孔深超过桩底埋深不少于5m，采样频率不低于1次/2小时，测量精度不低于±0.1mm/500mm。（3）倾角监测：锚索锚头、挡墙墙面、崩塌治理工程的主控危岩块体布设倾角传感器，每10m挡墙不少于1个监测点，每个主控结构面不少于1个监测点，测量范围±15°，精度不低于0.01°，采样频率不低于1次/小时。（4）分层沉降监测：地面沉降治理工程分层布设沉降监测点，每平方公里不少于10个监测点，不同压缩性地层分别布设，精度不低于±1mm，采样频率不低于1次/天。4.2.2结构受力监测（1）锚索应力监测：特大型治理工程不少于30%的主控锚索安装应力传感器，中小型治理工程不少于10%的主控锚索安装，分辨率不低于0.1MPa，精度不低于±0.5%FS，量程不低于设计锚索张拉力的1.2倍，采样频率不低于1次/2小时。（2）桩身应变监测：大型及以上抗滑桩沿桩身布设应变传感器，每5m布设1个测点，桩身上、中、下部位各布设1组，精度不低于0.1με，量程不小于±1500με，采样频率不低于1次/2小时。（3）墙背土压力监测：沿挡墙墙背布设土压力盒，水平方向每10-15m布设1个，深度方向每4-6m布设1层，分辨率不低于0.1kPa，精度不低于±1%FS，采样频率不低于1次/小时。4.2.3水文与地下水监测（1）孔隙水压力监测：治理工程影响范围内的滑体、桩后排水区布设孔隙水压力监测孔，每平方公里不少于3个孔，孔深进入目标含水层不少于2m，分辨率不低于0.1kPa，精度不低于±0.5%FS，雨季采样频率不低于1次/15分钟，旱季不低于1次/小时。（2）雨量监测：泥石流治理流域、滑坡群治理区域每个独立流域布设1个雨量计，精度不低于±1%，分辨率0.1mm，采样频率不低于1次/5分钟。（3）排水设施流量监测：截排水隧洞、主排水沟出口布设流量监测设备，精度不低于±5%，流量大于1m³/s时精度不低于±3%，雨季采样频率不低于1次/10分钟。（4）泥位监测：泥石流治理工程的拦挡坝下游布设泥位监测，每处拦挡坝不少于1个监测点，测量精度不低于±1cm，采样频率不低于1次/分钟，泥位超过拦挡坝设计溢流高度80%时触发预警。4.2.4触发因素监测位于地震动峰值加速度0.1g及以上区域的大型及以上治理工程，布设地震动加速度传感器，测量范围±2g，精度不低于±1%FS，采样频率不低于100Hz，触发地震动后自动上传峰值加速度数据。4.3终端通用技术要求所有终端必须支持MQTT、HTTP等标准物联网协议，数据输出格式符合GB/T33703-2017要求，设备唯一编码符合GB/T51330-2019要求，野外无外接电源的终端采用低功耗设计，电池续航时间不少于3年，太阳能供电系统可满足连续阴雨天气不少于7天的供电需求。5网络传输与数据管理要求5.1传输要求5.1.1传输切换：公网覆盖区域以公网传输为主，公网中断后自动切换为北斗短报文传输，切换延迟不超过5分钟，保障数据不中断。5.1.2传输加密：所有传输数据采用SSL/TLS1.2及以上加密算法，设备与平台之间采用双向身份认证，防止数据篡改、伪造和非法窃取。5.1.3传输质量要求：数据丢包率不超过1%，单包数据传输延迟不超过10秒，满足预警信息实时发布要求。5.2数据存储与质量控制5.2.1分类编码：所有数据按照GB/T51330-2019分为基础信息类、监测数据类、预警信息类、工程管理类四类，每个监测点赋予唯一的18位识别编码，实现数据可追溯。5.2.2分级存储：感知终端本地缓存数据不少于7天，边缘节点缓存数据不少于30天，省级数据中心集中存储所有数据，原始监测数据存储期限不低于工程设计使用年限加10年，分析衍生数据永久存储。5.2.3质量控制：系统自动对采集数据进行预处理，剔除超过3倍标准差的异常噪声数据，异常数据标记后存储，不得随意删除，要求整体数据准确率不低于98%，单监测点连续数据缺失不超过24小时。6核心功能应用要求6.1全生命周期管理6.1.1基础信息管理：统一存储治理工程的勘查报告、设计图纸、施工档案、验收资料、变更记录等所有基础资料，电子化归档，支持关键词检索、在线调阅、权限共享。6.1.2施工过程监测：新建治理工程施工阶段，对锚索张拉、边坡开挖、抗滑桩浇筑过程中的变形、受力参数进行实时监测，参数超过施工控制阈值时自动预警，保障施工安全。6.1.3运行状态评估：系统定期自动生成治理工程健康评估报告，分为健康、亚健康、异常、危险四个等级，评估标准为：连续3个月变形速率小于0.5mm/月、应力变化小于设计值5%，判定为健康；变形速率0.5-2mm/月、应力变化5%-10%，判定为亚健康；变形速率2-5mm/月、应力变化10%-15%，判定为异常；变形速率大于5mm/月、应力变化超过15%，判定为危险。特大型工程每季度评估1次，大型每半年1次，中小型每年1次。6.2分级风险预警6.2.1阈值分级：设定蓝色（提示）、黄色（预警）、橙色（警报）三级预警阈值，蓝色预警：变形速率超过月允许值1倍、应力变化超过设计值8%；黄色预警：变形速率超过月允许值2倍、应力变化超过设计值12%；橙色预警：变形速率超过月允许值3倍、应力变化超过设计值15%。雨季当日降雨量超过100mm或3日累计降雨量超过200mm，自动提升一级预警等级。6.2.2分级发布：蓝色预警推送至运维单位，黄色预警推送至县级自然资源主管部门、乡镇人民政府，橙色预警推送至县级以上人民政府、应急管理部门，推送方式包括短信、APP推送、系统弹窗，预警处置完成后反馈处置结果，实现预警闭环管理。6.2.3趋势预测：基于长时序监测数据，采用机器学习预测模型预测未来7天、30天的变形发展趋势，提前预判潜在风险，预测准确率不低于85%。6.3应急处置支撑发生预警或险情时，系统自动调取治理工程基础信息、周边受威胁人员分布、应急资源、撤离路线等信息，生成初步应急处置方案，依托GIS可视化平台展示实时监测数据，每5分钟更新一次数据，为应急指挥决策提供动态支撑。6.4统计分析决策支持支持按照行政区域、工程等级、灾害类型、风险等级进行多维度分类统计，自动生成年度地质灾害治理工程运行状况报告，为自然资源主管部门开展治理工程风险排查、隐患升级治理提供决策依据。7系统安全保障要求7.1终端设备安全：所有野外布设终端具备防拆报警功能，终端被非法拆除时自动发送报警信息，终端固件采用加密存储，禁止未授权改写，终端周边设置防护围栏和警示标识，降低人为破坏概率。7.2网络安全：按照GB/T22239-2019网络安全等级保护要求，大型及以上治理工程物联网系统符合等保三级要求，中小型符合等保二级要求，部署防火墙、入侵检测、访问控制设施，每月开展1次漏洞扫描，每半年开展1次安全测评，及时修复安全漏洞。7.3数据安全：建立分级权限控制机制，不同层级用户分配不同访问权限，禁止越权访问，敏感数据脱敏存储，禁止违规向外泄露，每日进行1次数据增量备份，每周进行1次全量备份，备份数据异地存储，存储期限不少于6个月。7.4供电安全：野外终端采用太阳能+锂电池供电，太阳能电池板功率满足阴雨天气7天连续供电要求，锂电池容量满足低功耗模式下3年续航要求，定期检测电池容量，容量下降超过30%及时更换。8运行维护管理要求8.1责任分工：省级自然资源主管部门负责全省物联网系统的接入管理、监督考核，县级自然资源主管部门负责本行政区域内系统的日常监督，专业运维单位承担具体巡检、维修、校准工作，新建工程保修期内由建设单位负责运维，保修期届满后移交属地自然资源主管部门管理。8.2日常巡检：特大型治理工程每季度巡检1次，大型每半年巡检1次，中小型每年巡检1次，雨季前增加1次全面巡检，巡检内容包括终端外观、供电系统、通信模块、防护设施，发现损坏及时维修更换，做好巡检记录。8.3数据校准：每月对监测数据进行一次一致性核查，每年开展不少于1次人工比对校准，特大型工程每年不少于2次，人工比对偏差超过5%的，立即校准终端，确保监测精度符合要求。8.4故障处置：系统自动上报终端故障、通信中断告警，运维单位接到告警后，城区工程48小时内到场处置，偏远区域工程72小时内到场处置，故障排除后恢复数据传输，连续故障超过7天的，书面上报属地自然资源主管部门说明原因。8.5运维档案：建立完整的运维档案，记录每次巡检、维修、校准、故障处置情况，档案电子化归档，存储期限不低于工程设计使用年限。9验收与考核要求9.1验收条件：物联网系统建成后，连续试运行不少于3个月，所有监测点数据采集、传输正常，数据合格率不低于95%，成功接入省级地质灾害监测预警平台，竣工资料齐全，方可组织竣工验收。9.2验收