山体滑坡监测预警系统是一种综合性的软硬件集成系统,从最底层的监测设备终端到最顶层的云端数据服务,每一个环节都紧密连接,不可缺少。本文尽量用最直白易懂的方式向大家介绍如何从零搭建一套可用的山体滑坡监测预警系统。
山体滑坡监测预警系统的搭建主要分为两部分,硬件部分和软件部分,以下进行逐条说明。
一、硬件部分
监测设备
在搭建前期首先要对监测项做好规划,也就是这个系统主要监测山体哪些方面的数据(以哪些数据作为依据去判定滑坡的发生和预测滑坡何时将要发生)。常见的山体滑坡监测系统主要监测这些数据:
1、山体表面位移
山体滑坡事故多是由山体上层土壤层发生位移造成的,当土壤层位置发生改变时,即可以判定滑坡的发生。常用设备是表面位移传感器,有拉线式、拉杆式、激光打标式等。
2、山体内部形变
有些山体滑坡是由山体坡脚塌方引发,最先造成的可能是山体内部被抽离,随之引发山体表面位移,此时山体内部形变能第一时间反馈滑坡的发生。常用设备是形变传感器。
3、土壤压力变化
滑坡发生前,由于土壤向前推挤,会造成前方土壤压力明显增大,后方土壤压力明显减小。常用设备是土壤压力传感器。
4、山体裂缝变化
如果山体存在裂缝,当裂缝逐渐变大时,意味着滑坡即将发生。常用设备是裂缝传感器。
5、山体角度变化
当滑坡发生时,坡面角度会发生倾斜,需要对坡面或内部角度做监测。常用设备是角度传感器。
6、土壤含水率变化
土壤含水率是引发山体滑坡的重要因素,当土壤中水分逐渐增大时,会使土壤稳定性下降,当水分浸入到土壤层与岩石层接触面时,会使土壤层与岩石层之间的摩擦力减小,不利于土壤层的附着。常用设备是土壤含水率传感器。
7、孔隙水压力变化
山体内部孔隙水压力对山体表面的稳定性有巨大作用,当水压增高时,容易导致土壤层分裂,从而引发滑坡。常用设备是水压传感器。
数据采集传输设备
上述监测设备主要用于数据现场采集,也就是说数据只存在于采集设备里面,是无法被人看到的,如果想利用这些数据做滑坡的判断或预测,需要将数据从设备内部采集(读取)出来,这就需要一个数据采集传输设备,该设备可以同时采集传输多种格式(协议)的设备数据。
数据服务器
数据传输的终点。传感器采集的数据通过传输设备传输至数据服务器,用于数据的保存。保存数据的意义在于,可以对长期的数据进行汇总分析,发现一些规律或趋势,例如根据山体数据历史趋势,去预测滑坡事故可能发生的时间。
计算服务器
对保存在数据服务器里面的数据进行加工处理,使其能够被理解。由于采集设备传来的数据大多是十六进制数据(数据进制的一种,我们日常使用的是十进制数据),十六进制数据在传输的过程中可以有效地节省网络带宽,效率更高,但是十六进制数据是无法被常人一眼就能看懂的,因此需要转换成常人能看懂的十进制,然后还需要进行各种公式化处理或单位换算,使其最终成为可以代表实际意义的数据,用于展示到电脑上或移动应用上。
数据展示设备
常用的有电脑显示器、监控大屏、手机等,用于展示上述计算服务器算好的数据。
二、软件部分
软件部分通常是用于数据采集、传输、处理等业务逻辑,例如从采集设备端采集的数据,要进行不同协议的转换,传输到数据服务器之后要进行数据的存储,计算服务器从数据服务器里拿数据进行数据的逻辑处理,处理完毕后要展示到展示设备上形成用户易于直观查看的图形界面,这些都是需要用代码来实现,这就是所谓的软件部分。
硬件设备是数据的载体,软件部分是数据的的加工器。
软件部分要处理大量的业务需求,最终目的就是利用采集到的设备数据去做计算,判断滑坡的发生,预测滑坡的发生。
以上便是一套山体滑坡监测预警系统完整的搭建思路,此文目的不在于阐述具体实现逻辑,在于阐明整体思路,具体实现可根据思路做整理。希望本文对您有所帮助,欢迎大家在留言区留言讨论,由于笔者见识所限,不正确的地方还请各位多多包涵,也欢迎大家进行批评指正。