滑坡監測系統的設計范文

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《地質災害與環境保護雜志》2015年第一期

1監測系統工作原理和構成

監測系統主要是由數據采集模塊、傳輸模塊、管理模塊組成。

1．1采集模塊采集模塊由監測樁和靶標樁組成。為準確反映滑坡的變化情況，需要確保系統跨越滑坡邊界，在跨越邊界兩端布設一組激光測距監測裝置。通過固定在監測樁上的激光測距儀測量滑坡坡體與滑坡體外靶標樁之間的距離變化，得出滑坡的滑動位移數據，從而判斷滑坡的變化程度和發展趨勢。

1．2傳輸模塊傳輸模塊基于開發的手機APP軟件，監測員使用手機客戶端通過GPRS網絡與至縣級地質災害服務器通信，實現實時報送。為確保監測員應盡的責任義務，利用手機自帶AGPS功能進行定位，數據發送地點必須位于滑坡坐標范圍1km內，否則手機將自動報警提醒。

1．3管理模塊管理模塊由縣級地質災害服務器和開發的管理軟件組成，可實現數據發送、接收、分析、報警和管理等多項功能。

2監測系統建設

為驗證該套系統的有效性，技術人員在鎮安縣開展群測群防實驗區建設。實驗區內采用鎮安縣群測群防監測系統為主，規范群測群防監測工作的操作方法，架設縣級地質災害服務器，并要求群測群防員的手機安裝群測群防手機客戶端。

2．1采集模塊建設采集模塊的樁體均采用農村極易見到的建筑用PVC管道，內部加有螺紋鋼筋以提高強度，放置在40cm×40cm×40cm的基坑內，灌注混凝土固定。將建筑用激光測距儀通過萬向節固定在滑坡上的樁體，設為監測樁。在滑坡區域外設置噴有靶標的反射板的靶標樁（圖2）。通過不斷測量監測樁和靶標樁之間的絕對距離，獲取滑坡的地表位移變化量，從而反饋坡體的滑動情況。所選取的激光測距儀精確度可達到0．02mm，足以滿足群測群防監測的需求。

2．2傳輸模塊建設開通監測員的手機GPRS功能，并安裝專用信息客戶端，并調試其與服務器的通訊，保證信息可以及時有效傳送至服務器。

2．3管理模塊建設架設縣級地質災害服務器，錄入各監測點的原始屬性和監測員信息。

2．4對照系統建設為獲得更多對照數據，每個點位同時采用埋樁法、裂縫伸縮儀、裂縫報警器、雨量計和宏觀巡查的常規監測方法。監測系統為主，傳統方法為輔，新舊結合，便于對照參考。

2．5監測系統運行流程監測員定期使用采集模塊開展監測工作，并將采集到監測數據通過GPRS網絡將所在上所屬的監測點監測數據（位移、雨量等）直接上報至地質災害服務器，服務器將自動啟動統計分析功能，當變化量大于基于經驗值所設置的閾值時，將啟動自動報警，以盡快撤離受威脅人員。同時短信通知專業技術人員趕赴現場，開展地質災害應急排險。專業技術人員也可通過服務器發送信息至監測員的手機客戶端，與監測員互動，實現信息雙向互通。同時服務器可呈現實驗區內所有監測點的屬性和變化情況，便于地質災害主管部門開展管理。

3監測實例

以實驗區內的鎮安縣二中滑坡監測點所發回的數據分析為例。

3．1監測點建設概況鎮安縣二中滑坡監測系統于2012年9月7日安裝完成，共安裝6處監測點，分別為3組監測樁、2處傳統埋樁法觀測點和1處簡易雨量觀測點。點位布置（圖3）。圖中JG為激光測距監測點，DL為傳統埋樁法監測點，YL為雨量計監測點。該處地質災害隱患點所設置的監測點位中，JG01點位在2013年5月因修建設施遭到破壞，其他監測點均運行正常。汛期（5月～10月）平均每月觀測4次，其他月份平均每月觀測1次，可滿足監測頻次要求。

3．2監測數據分析圖4為各監測點累計位移與時間的過程曲線。2013年6月～7月期間，滑坡體前緣激光測距儀JG02測值發生了突變，位移量達25．816mm，超過系統所設置的20mm閾值。接到數據后，服務器自動觸發報警，技術人員立即趕赴現場，撤離警告，同時密切關注其他監測點。發現各監測點測值也發生了不同程度的位移突變，但突變量大小不一。結合監測點上所設置的簡易雨量計數據分析，原因為這期間降雨量較大，其中2013年5月31日當日降雨量達200mm，分析其原因為雨水一方面潤滑滑動面，另一方面靜水壓力作為滑動推力，加速滑坡的變形［5］。此后JG02號測點在2013年7月位移量發生了縮小往復，這可能與秦巴山區膨脹土特性有關。JG04號監測點位于滑坡后緣，該測點的位移量較小，累計位移量為9．574mm，分析認為該滑坡為牽引式，后緣變化量不明顯，因此變化量較其他部位較小［5］。DL03和DL05的變形量也較大，同時期裂縫拉裂寬度同步加大，與激光測距監測系統變化一致。但其他月份均出現不同程度的往復，可能是監測時的人為誤差造成，導致曲線出現波動。根據監測數據，鎮安縣二中滑坡位移量與降雨量有密切的關系，該滑坡在強降雨期最大位移量可以達到3mm／d左右，參考以往同類型滑坡的經驗數值，符合本地區滑坡變化的誘因和規律。各監測點在2013年6月～10月波動大，其時間段符合汛期強降雨造成的雨水入滲誘發地質災害蠕動的規律。

4效果評測

基于對監測數據的分析，技術人員對監測員走訪并對監測數據進行對比分析，相比傳統監測方法，鎮安縣群測群防系統具有諸多優勢。（1）對監測員的技能要求低，無需專業培訓即可較為熟練的利用所配置的監測儀器進行測量和數據傳輸工作，適應基層群測群防員的選擇范圍。（2）監測系統設備獲取便利，維護方便，且成本較低。除手機APP軟件和后臺管理軟件為專業開發外，其他所需設備均可以在絕大多數的市場采購。數據采集端中價格最高的激光測距儀價格僅為數百元，其余所使用的PVC管道、混凝土等建材在山區很常見，使得后期的運行維護工作方便快捷。（3）數據傳輸迅速快捷，可在第一時間避讓撤離。利用GPRS網絡可實現數據實時傳輸，服務器自動分析判別，并發出警報，解決了農村特別是山區監測點，傳統方法的監測資料匯交難，預警慢的問題。（4）數據質量好，精度高。傳統埋樁法監測點因監測工具限制和監測員個人原因，會導致某個時間段的監測數值波動，且精度較低，僅為mm甚至cm級，容易導致誤判。而該監測系統采集端所使用的激光測距儀誤差為0．02mm，極大的提高了數據精度，并避免了監測員的人為誤差。經地方基層地質災害管理部門使用一年后的反饋，鎮安縣群測群防監測系統曾成功預報數起災情和險情，基于該監測系統的低成本、高精度、易維護的特點，地質災害管理部門愿意并有能力承擔監測系統的運行和維護。

5結語

本次監測方法的示范研究，在短時間內取得相當的成效，為地質災害群測群防工作提供了新方法。激光測距監測系統的應用，很大程度上契合基層地質災害防治工作投入小、收效快、效果好的需求，具有一定的推廣意義。

作者：張新宇 高帥 單位：陜西省地質環境監測總站