地质灾害监测系统的研究与实现范文

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【摘要】地质灾害的有效监测和预测预警关系着人民群众的生命与财富安全，监测数据的及时获取、灾害信息的准确预警已经变得至关重要，传统手工监测预警不具备数据监测的实时性与灾害预警的准确性。本文以影响地质灾害发生的因素以及地质灾害监测预警模型为研究对象，提出了基于C#开发平台的地质灾害监测预警系统。本文首先完成了地质灾害监测关于形成条件、影响因素及监测内容的可行性分析，详细介绍了监测预警相关核心算法与应用模型。其次，文章着重研究了运用RTU设备(传感器)采集灾害现场数据传至地质灾害监测预警系统进行解析并分析结果，以及实时传递展现地质灾害现场的信息。最后，不仅可以解决地质灾害的漏报情况还可以使监测点产生的误报信息得到解决，对于各个灾害点在未来某个时段是否发生地质灾害做出预测。

【关键词】地质灾害监测；预警；传感器

1研究背景与意义

到目前为止，地质灾害突已经在世界上的各种各样的地方发生了，其中我国就是灾害发生做多数的国家。一般而言，我们对地质灾害发生的处理中最常用的手段和方法就是对地质灾害发生的监测和预测。由于监测技术人员在灾害活动地区中是缺乏人身安全保障这就会导致监测预警的效率大大降低，不能够实现对灾害地区的实时监控、自动监控、数据传输以及及时预报。例如，遇到夜晚或者连续大雨时发生灾害，这些情况就更不方便有关部门和专业人员实时的了解灾害现场的监测结果，这样就不能迅速的拟定灾害来临的处理和解决方案。随着各种各样的技术和各种各样的理论的成熟，在灾害监测方面许许多多的技术都已经得到了应用。地质灾害其实就是指的是岩土体的移动事件，导致地质灾害发生的原因就是在大自然以及人为因素的影响下，破坏了地质灾害监测因素的条件，致使这些地质灾害的发生。地质灾害的发生将会对人民群众以及一些公共设施造成大规模的破坏。一般而言，地质灾害发生的过程分为六个阶段，分别是孕育、发生、发展、衰亡以及稳定的过程。地质灾害发生的最终后果就是在许许多多的地方出现靠近山体的滑坡，大多数土壤松弛的地方出现泥石流、土壤水分过大的地方水土流失等等的现象。这些现象严重影响了人类的生命安全以及财产安全。

2地质灾害监测的需求分析

2.1硬件需求

现实中地质灾害监测的硬件系统设计是我们整个地质灾害监测系统的基石，因为我们设计硬件系统的效率将会直接影响到我们设计的地质灾害监测系统的性能，易用性，可扩展性。按照监测内容，至少应该含有雨量计、渗压计、形变计、含水率等，其次为了应用预测预报警模型，硬件还必须包括短信猫和预警机，当采集的数据大于设定的预值时短信猫会给预警机发送短信以达到报警功能。

2.2软件需求

此次设计和开发的地质灾害监测系统软件按照开发需求需要对地质灾害监测点灾害现场RTU设备中各种传感器所采集到的采集数据进行接收、按照一定的协议进行解析、做出一定需求的报表进行统计、将数据上报给有关单位和部门进行分析进而做出决断的一个监测系统，此监测软件所具备的功能是对灾害点的动态实时监测、接收采集数据的数据管理、对监测点的测站管理、整个监测点的系统设置、灾害发生时的视频拍摄、对安保人员的短信报警、对采集到的历史数据提取等等多项功能。采用C/S架构的设计，设计出地质灾害监测系统，在实际应用中用户或者客户只需要安装本系统的客户端就可以访问该系统，这样不仅能确保该系统的安全性也能给客户或者监察员提供一个简单明了、直观的操作平台。

3地质灾害监测的总体设计及功能设计

3.1系统总体设计

此次开发的地质灾害监测系统设计时的架构是三层架构，用过户界面层，业务逻辑处理层和数据连接层，将其进行分离，每个层次都相应的处理自己的事情，各司其职。系统的三层架构可以使开发的项目的结构非常的清楚，而且在一定程度上我们能够迅速的改动业务逻辑层以及添加或者删除以及编辑一些监测点的新的设备类型等。即实现了”高内聚，低耦合”的思想。

3.2系统物理架构设计

此次开发和设计的监测系统在设计模式上采用C/S模式，对于这种设计模式他有如下的特点：C/S这种开发模式就是我们的都熟知的客户端服务端架构，C/S模式中可以让我们开发者能够尽自己最大化的优势来利用灾害现场所开发出RTU硬件，将其所采集与发送数据和协议分别发送给服务端和客户端。这样做的好处就是大大降低了系统的开销，这样做的好处就是能够大大减小系统自身所承受的压力，在我们国内当前应用的大部分设计软件都是这样的C/S架构。C/S架构可以将PC端的处理能力最大化，用户可以在客户端进行操作，然后将其操作的指令提交给服务端，服务端再进行处理。在C/S架构中最大的特点就是其客户端的响应的速度非常快。

3.3数据库设计

数据库设计是整个系统的重要组成部分，要能准确的表达用户需求，并将其转换成有效的数据模型，并进行存储和管理。本次地质灾害监测是一个需要进行实时操作的系统，因此这也就伴随着需要大量数据的接收以及对其处理后的存储。在设计和建立此次项目的数据库时应该考虑进行一定的缓存或者写一些存储结构，这样就有利用于数据的查询等等的操作，使其更加快速的完成请求。此次开发的灾害系统中的主要逻辑结构表有：Equipments表（存放设备信息表）、StationConfig表（监测点配置表）、Data_Rain表（雨量数据表）、Data_Crack(形变数据表）、Data_HanS-huiLv（含水率数据表）、Data_GroundWater(地下水位数据表)等等这些都是存储了采集到的相应影响地质灾害监测的因素的数据，对这些数据进行分类，建立不同的数据表进行存储，这样既方便数据的管理同时也方便数据的查询等操作。

4系统的数据处理

4.1数据的全局显示

此次开发的地质灾害监测系统将灾害点采集到的数据按照特定的协议进行解析并且分析这些数据的规律以及将解析到的数据显示在地质灾害监测系统的客户端中。在地质灾害监测的主界面中能清楚的看到各个监测点采集到的数据对于不同类型的数据，不同监测点的数据都会对应的显示出来，而且为了更好的用户体验，操作者可以在左侧导航栏选择要查看的监测点，此时会显示该监测点下所有站的信息，如果需要对监测点进行图像抓拍，此时双击监测点的站好会对该监测点现场抓拍一张灾害图片，并且能够传输回来供安检人员以及有关部门进行查看。

4.2数据分析

在地质灾害监测系统中可以对采集到的雨量数据、形变数据、土壤含水率数据、地下水位数据做出统计分析。可以对所选择的监测点的不同的站进行日月年分析，分析包括曲线分析和实时的数据，比如日分析的实时数据就包括0到24点的数据，月分析就包含该数据类型天天采集量的累计数据之和，年分析包含该类型数据月月的累计数据和，当用户在操作界面上点击右上角的导出功能按钮，此时可以将分析数据的表格导出供有关部门查看。

参考文献

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[3]DonaldE.Knuth.计算机程序设计的艺术(第2卷)[M].北京:国防工业出版社,2002.

作者：刘鹏程；王建国 单位：西安工业大学