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摘要：本文通過對典型區(qū)域地質災害進行論述，引出了傳感器監(jiān)測的重要性，文章著重圍繞地質災害監(jiān)測傳感器的布設方法展開探討，提出一些關鍵的工作思路以及要點。因地質災害的發(fā)生具有突發(fā)性，且伴有較強的破壞作用，需要合理應用地質災害自動化遠程監(jiān)測預警系統，覆蓋指定的災害區(qū)域做持續(xù)性的監(jiān)測，通過實時數據掌握監(jiān)測對象的具體變化，為防災工作的開展提供可靠的依據。

關鍵詞：地質災害；監(jiān)測傳感器；布設方法；信息傳輸

1典型區(qū)域地質災害監(jiān)測概述

滑坡、崩塌、泥石流等均是較為常見的地質災害，此類災害發(fā)生后會直接或間接威脅人們的生命和財產安全，因此加強監(jiān)測、預警、控制均極具必要性[1]。在地質災害監(jiān)測中，基于物聯網技術組建的傳感器網絡具有重要作用，可以采集環(huán)境監(jiān)測數據，通過各類傳感器的聯合應用將采集到的信息全面匯總并將其傳遞至災害監(jiān)控數據云平臺，從各類數據中通過專業(yè)算法剖析具有價值的內容，再結合監(jiān)測預警系統和風險評價系統模型，對總體狀況做出判斷，以便向管理決策部門提供參考依據，由相關人員高效開展應急處置工作。在地質災害監(jiān)測預警體系中，無線傳感器設備為關鍵的裝置，需要以合理的方法布設到位。首先，立足于待監(jiān)測區(qū)域的致災因子以及誘發(fā)條件，據此選擇合適類型的傳感器，按地質專業(yè)設計分區(qū)域、底層布置到位；隨后，充分考慮現場的地域通信條件，選擇具有可行性的傳感器組網通信方式（如4G、NB、LoRa等），使傳感器設備直接或通過智能網關穩(wěn)定地完成數據收發(fā)操作。傳感器在整個地質災害監(jiān)測預警系統中占據舉足輕重的地位，做好傳感器的選型、布設、運行等相關工作可以有效提升監(jiān)測預警系統的使用效果，從而為后續(xù)工作的開展提供重要的參考數據[2]。

2地質災害監(jiān)測傳感器的選擇思路

在選擇監(jiān)測傳感器時，密切關注地質災害的誘發(fā)因素以及裝置的實際運行環(huán)境，由此選擇具有可行性的監(jiān)測傳感器；此外，綜合考慮傳感器探頭、通信模塊、供電模塊等硬件條件合理選擇。在致災因子相同的前提下，盡可能選擇同型號的傳感器，利用此類裝置組織災害監(jiān)測工作，其特點在于可以消除監(jiān)測數據的異源問題。對于致災因子不同的情況，應盡可能選擇同一廠家的傳感器，或選擇在通信及數據制式具有一致性的傳感器，避免異源數據轉換成本，有利于提高預警系統的運行效率，高效處理傳感器采集數據，減輕云平臺資源開銷，通過大數據分析提取關鍵災害預警信息。不同災害場景的監(jiān)測要求存在較大差異性，所需采集信息的要素也有不同，需要應用不同類型的地質災害傳感器來監(jiān)測和采集大氣降水、采集地表位移、傾角、加速度、深部位移、傾角、加速度、結構物應力、地下水等信息。下文則著重考慮邊坡工程中的滑坡和崩塌兩類傳感器，對其應用特點、布設方法等內容展開探討。

2.1滑坡監(jiān)測傳感器

滑坡監(jiān)測時重點關注降雨量、主要裂縫、地下水、軟弱土層等較為薄弱的部位，在該監(jiān)測區(qū)域，通過選擇滑坡類監(jiān)測傳感器監(jiān)測降水、地表裂縫、深部位移、地下水位、滑坡體力學等指標。（1）局部地表裂縫和位移的監(jiān)測。在典型滑坡體監(jiān)測中，監(jiān)典型區(qū)域地質災害監(jiān)測傳感器布設方法梁軍（深圳市地質局廣東省深圳市518023）測點需要分布在各類薄弱的區(qū)域，較為關鍵的有主要裂縫處、滑帶處、軟弱夾層處等，選擇大量程水平位移計，利用該裝置測定地表裂縫和表面局部位移，在經過持續(xù)性的監(jiān)測后掌握關鍵部位的變形特性（在某個階段的變形量、變形速率等）。（2）地表的變形監(jiān)測?；麦w地表變形測量可采用空中傾斜攝影、地面三維激光掃描，經過不定期的監(jiān)測后得到地表變形數據，由此對地表變形特性展開分析；也可以通過高精度GNSS的定位系統實現對地表指定位置的持續(xù)性觀測。所提出的兩種方法均具有可行性，各自的監(jiān)測結果可以相互驗證與補充，保證了監(jiān)測數據的全面性與可靠性。（3）滑體內部的變形監(jiān)測。在典型地區(qū)滑坡的內部監(jiān)測工作中，則采取鉆探分析和滑坡勘察的方法，由此確定滑坡監(jiān)測的具體位置以及其產生的主滑動面。于指定位置合理設置鉆孔，各孔需分別在主、次級滑動面上安裝測斜儀傳感器和多點位移計，通過兩類裝置的聯合應用測定滑坡體內的變形數據，且尤其是滑動面的變形數據。摘要：本文通過對典型區(qū)域地質災害進行論述，引出了傳感器監(jiān)測的重要性，文章著重圍繞地質災害監(jiān)測傳感器的布設方法展開探討，提出一些關鍵的工作思路以及要點。因地質災害的發(fā)生具有突發(fā)性，且伴有較強的破壞作用，需要合理應用地質災害自動化遠程監(jiān)測預警系統，覆蓋指定的災害區(qū)域做持續(xù)性的監(jiān)測，通過實時數據掌握監(jiān)測對象的具體變化，為防災工作的開展提供可靠的依據。關鍵詞：地質災害；監(jiān)測傳感器；布設方法；信息傳輸圖2：泥石流監(jiān)測布設圖1：滑坡監(jiān)測布設示意圖依托于測斜儀、多點位移計多類裝置的應用得到多組監(jiān)測結果，對其做對比分析，選擇適用于滑體深層位移的監(jiān)測技術。（4）巖土體應力的監(jiān)測。通過多緯一體的位移、傾角、震動加速度設備的應用監(jiān)測巖土體內部的應力，根據該監(jiān)測數據判斷巖土體的應力變化特點，進一步剖析應力變化與滑體深部變形兩者間所具備的關聯，為滑坡預警提供可靠的參考依據。（5）地下水的監(jiān)測。在鉆孔內安裝地下水位（滲壓）計，利用此類儀器監(jiān)測地下水水位和孔隙水壓，根據監(jiān)測所得的數據探明地下水位的變化特點以及孔隙水壓所造成的影響（指的是其對斜坡移動和滑坡事故的發(fā)生所帶來的影響）。（6）降雨的監(jiān)測。在降雨監(jiān)測工作中，要求各滑坡分別有一個雨量計，由其監(jiān)測該處的降雨量，由此研究斜坡失穩(wěn)以及滑坡的特性。

2.2泥石流監(jiān)測傳感器

為保證泥石流監(jiān)測結果的準確性，在監(jiān)測時需選擇典型泥石流溝，適配泥石流監(jiān)測傳感器，綜合考慮泥石流本體以及環(huán)境因素進行全方位的分析。（1）降雨監(jiān)測。挑選典型泥石流溝的各個具有代表性的斷面，開展水位、流速、泥位的監(jiān)測工作。在各泥石流溝適配全自動雨量站，數量可控制在3～5個，具體根據實際監(jiān)測需求而定，其作用在于監(jiān)測雨量以及降雨強度，從而進一步得到與泥石流溝水位、泥位、雨量有關的各項信息，達到自動監(jiān)測泥石流實際特性的效；此外，還需得到流域內各關鍵部位的降雨值。在得到具體的監(jiān)測數據后構建分布式降雨-侵蝕模型，準確確定泥石流降雨閾值。（2）土層水分和孔隙水壓監(jiān)測。選取規(guī)格合適、性能穩(wěn)定的土層水分傳感器和張力計，將其安裝在全自動雨量站周邊的位置，在利用儀器監(jiān)測后得到土層水分和孔隙水壓的具體數據，根據所得數據分析在土層水分和孔隙水壓共同作用下所顯現出的泥石流發(fā)生特性。（3）水位、流速及泥位的監(jiān)測。在泥石流溝的分布范圍內選取三個測流斷面，盡可能將其分布在上、中、下游三個區(qū)段，適配壓差式水流檢測器和壓力式水位傳感器，經監(jiān)測得到具體的流量信息和水位信息。此外，在斷面上用標尺做泥位監(jiān)測，生成泥位數據。（4）固體物質供給監(jiān)測?？蛇x用的儀器包含地質雷達、地形掃描儀等，其均要具有高精度的特性，以便監(jiān)測泥石流溝內物源的情況以及溝道兩側可能會發(fā)生滑坡的規(guī)模。

3地質災害傳感器布設時的注重要點

典型地區(qū)地質災害傳感器布設是一項系統性較強、考慮要素較多的工作，在布設時應重點關注如下內容：（1）在明確監(jiān)測因子后，將合適類型的傳感器置于指定的位置，例如滑坡體后壁、裂隙、泥石流松散堆積物區(qū)域、河道中段等較為關鍵的部位，經過儀器的監(jiān)測后得到具有代表性的數據，對整體情況做出判斷。（2）在布設多點傳感器時，較為可行的方法是利用單點公網傳輸傳感器采集信息，也可以引入局域組網技術，由其構建無線傳感網絡，從而實現對采集數據的發(fā)送操作。若數據的發(fā)送依托于無線傳感器網絡而實現，則需要注重傳感器間網絡通信協議和網絡拓撲結構兩個方面的選擇與應用，要求所選擇的類型能夠與實際情況相符，同時以合理的方法應用。（3）在傳感器遠程數據收發(fā)工作中主要收集傳感器采集數據，將其完整傳輸至特定的地質災害自動化遠程監(jiān)測預警系統云平臺，在該通信機制中存在較多可供選擇的路徑，例如：①因特網傳輸路徑，在采取此類傳輸方法時應結合傳感器的特點，應用有線鏈接構成傳感器網絡，或通過對智能傳感器的應用形成傳感器專用網絡（如：NB-IoT、LoRa），在得到數據后將其統一發(fā)送至專用的數據收發(fā)儀器（如：智能網關）上，再進一步將該部分數據接入因特網；②衛(wèi)星鏈路傳輸路徑，其直接將采集數據傳至監(jiān)測預警服務器上，整個過程較為簡單，但在經濟效益性方面存在局限之處。受衛(wèi)星頻段、鏈路寬帶、數據量多重因素的限制，導致在實際監(jiān)測中所需投入的成本明顯偏多，其嚴重阻礙監(jiān)測預警系統的運行，因此在小規(guī)模項目以及成本吃緊的項目中缺乏可行性；③無線蜂窩通信移動網絡，其能夠利用傳感器采集數據并回傳，在整個過程中，信信號覆蓋范圍較廣、信號穩(wěn)定可靠、成本較低，且所需的智能傳感器的制作更為簡單，因此是地質災害監(jiān)測活動中較為重要的方法。在滑坡監(jiān)測中，根據致滑因子和地表位移狀況，可以分為兩個主要的監(jiān)測方向，即地表和地下的監(jiān)測，各自又包含多項細分的監(jiān)測內容。地表監(jiān)測重點指的是滑坡前緣傾斜和滑坡后壁裂縫兩個方面；地下監(jiān)測則重點包含土壤含水率、地下水位、土壓力、深部位移。對于地下監(jiān)測而言，為了準確掌握深部位移的具體數據，需要有效控制傳感器的布設位置，較為合適的是將其設置在滑坡體主滑動面以下的薄弱部位，于該處部署傳感器設備，得到更具真實性與全面性的數據，具體布設情況如圖1所示。泥石流監(jiān)測需要考慮到泥石流的各個階段，包含發(fā)生、發(fā)展，同時還需考慮其在各階段的運動過程。具體包含如下幾點：（1）上游水源與固體物源監(jiān)測，此方面的監(jiān)測指標包含地下水位、土壤含水率、降雨量等；（2）中游流量以及運動過程，較為關鍵的有降雨量、地下水位、泥位、流量流速、高清攝像頭等，監(jiān)測時需要全面覆蓋各項指標；（3）下游運動過程監(jiān)測，重點考慮的是流量流速、地聲、高清攝像頭等。泥石流監(jiān)測布設示意圖如圖2所示。

4結束語

地質災害是一類突發(fā)性的自然災害，其往往具有較強的破壞性作用，若未及時掌握實際情況則難以給防控及應對工作的開展提供重要的依據，出現方法不合理、操作滯后性強等問題，從而造成嚴重的破壞。傳感器的應用可以給工作的開展提供具有參考價值的監(jiān)測數據，工作人員根據數據對實際情況做出判斷。為充分發(fā)揮出傳感器的應用價值，必須合理布設傳感器，將其置于各關鍵的部位，并構建完善的設備組網和通信網絡，采集數據并實時處理，利用大數據平臺及時發(fā)出預警，減小地質災害所造成的不良影響。

參考文獻

[1]葉鵬.淺析地質災害的防治辦法[J].四川水泥,2015(12):26.

[2]劉志剛,張耀文,張振晗.典型區(qū)域地質災害監(jiān)測傳感器布設研究[J].科技資訊,2015(35):8-9.

作者：梁軍 單位：深圳市地質局