地质灾害防治中自动化监测技术的应用探析
时间：2022-12-05 08:55:04 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
刘黔云，龚 伟
贵州省地质环境监测院，贵州贵阳 550081
地质灾害的危险性和破坏性极强，如果不加以有效防治，就可能带来难以估计的损失和风险。因此，我国高度关注地质灾害的防治工作。近年来，随着监测技术手段的不断完善，我国一直致力于全面提升地质灾害防治的自动化水平，希望以此全面增强管控效果。本研究以此为切入点，深入分析了地质灾害防治中自动化监测技术的应用思路。
地质灾害防治监测工作的开展需要以自动化技术为支撑，借助先进的技术手段，打造完备的系统体系，并形成统一运行的模式，强化对地质灾害每一个环节和每一个流程的自动化管控，并综合形成结论，进而提高监测效率。地质灾害涉及的范围往往非常广，地质构造也十分复杂，在具体监测过程中，需要对多个环节进行监测，涉及的设施和技术非常多，如传感器、数据处理技术、数据通信技术、监控报警系统等[1]。通过将这些环节有机地结合，形成系统的运行模式，可以获取和识别地质灾害的各种信息，并据此形成系统的信息内容，帮助管理人员分析具体情况，然后发出警报，并采取合理的措施防治地质灾害。
自动化监测技术的应用能够更加全面地获取和分析地质灾害信息，帮助管理部门全过程、精准化地把握地质灾异常状况。同时，借助传感器系统，能够通过数据通信获取大量信息资料，并根据交换机和相关通信设备，将获取的信息即时传递给信息处理中心。数据处理中心则会自动化综合评估和判断获取的每一种数据信息，对其中存在的地质灾害问题进行宏观和细节方面的了解，全面评估灾害的发生程度和可能引发的问题，然后据此得出结论，为下一步工作提供信息依据。同时，自动化监测技术中还会设置自动化监测报警系统，根据具体的监测数据发出报警信号，制定相应的应对方案，全面提高地质灾害的防治效率。
从另外一个角度来看，地质灾害防治自动化监测技术在传感器的帮助下，能够及时获取目标区域的地质信息，并对此做出合理的分析和研判。自动化技术还能够实现不间断的监控，避免因间隔时间出现问题。同时，在自动化技术的支撑下，监测技术更加智能化。通过分析地质灾害信息，能够做出精准判断，转变了过去以人力为主的运行模式。如此一来，自动化监测的稳定性和准确度更高，不会出现更大的误差[2]。尤其是当下随着相关技术的不断发展，地质灾害防治自动化监测技术也在不断地丰富和完善，这大大提升了检验效果。尤其是在三维立体和虚拟现实技术等的支撑下，管理人员可以更为精准、清晰地反映和分析相应的数据，能够以清晰的视角呈现内部构造，极大地加深对地质情况的了解，为防治方案的制定提供更加全面的科学数据信息。由此可见，地质灾害防治中自动化监测技术的应用具有良好的应用优势。
从现阶段来看，我国主要针对一些特殊或专门区域的变形、位移以及沉降等进行地质灾害的监测，例如矿山边坡、大型桥梁、水利水电大坝等。同时，随着我国地质灾害监测工作的不断推进，我国对复杂的地质灾害体也加强了监测，形成了一些较为完善的模式。具体有以下几种。
2.1 地面位移监测
地面位移能够反映出崩滑体的运行状况，分析有无地质灾害发生的可能性，并据此做出判断，为后续工作的开展提供信息支撑。因此，地面位移监测是地质灾害监测十分重要的环节。在具体监测中，地面的绝对位移监测是最常规的方式。工作人员通过应用经纬仪、水准仪、红外测距仪、激光准直仪、全站仪以及GPS等技术设备，测量崩滑体测点的三维坐标。通过比对分析，了解新旧坐标的变化情况，据此了解三维变形的位移量、位移的方位以及位移变形的速率等情况，并做出综合判断。同时，地面相对位移也是重要的监测方式，管理人员借助振弦位移计、电阻式位移计、裂缝计、变位计、收敛计等仪器，通过测量崩滑体重点变形部位，了解点与点之间可能出现的张开、闭合、下沉、抬升、错动等位移变化，实现对裂缝、崩滑带、采空区顶底板等部位的监测、沉降观测等[3]。
2.2 地质深部位移监测
有些地质灾害往往是由结构因素造成的，由于内部结构的变化，造成了地质整体变化，进而引发地质灾害。诸如滑坡等问题都是地形深部位移造成的。正因如此，在对这些地质灾害进行监测时，除了要监测地表的位移情况外，还需要对深部位移的表现进行系统了解。通过综合内外部的表现，实现对整体位移的判断和监测。管理人员应灵活应用钻孔倾斜仪、钻孔多点位移计等设备，在对钻孔深部位移进行监测时，需要在滑坡等地形区域钻孔，然后穿过滑带，下入专用测斜管，管孔间环状间隙用水泥砂浆或者砂、土石加以回填，通过回填固结测斜管实现固定。同时，管理人员下入钻孔倾斜仪，以孔底为零位移点，向上以一定间隔测量钻孔内部的各个深度点相对于孔底的位移量，实现对相关信息的灵活管控。
同时，针对此类滑坡等形体的变化，除了要监测位移的变化外，还需要监测内部应力变化。在不断运行的过程中，形体区域内部的应力变化和调整状况是时刻存在的，管理人员往往会应用锚杆应力计、锚索应力计、振弦式土压力计等设备进行监测，得出正确的结论。
2.3 水体地震等灾害的监测
很多崩滑体的稳定性不强，是因为其存在一定程度的水体，诸如地下水文、渗流量、地表水的流量、降雨强度等，这些都是影响水体环境的因素。因此，管理部门需要做好水体的监测工作。同时，地震是崩滑体的特殊荷载。对于一些处于地震高发区的监测区，需要注意监测震中位置的情况，了解地震的烈度以及对区内崩滑体稳定性产生的影响，形成正确的数据信息，有利于后续工作的开展[4]。
2.4 综合调查监测
部分监测区的地形较为复杂，需要做好综合调查监测，定期对崩滑体存在的裂缝、地面沉降、地面膨胀和隆起等情况进行监测。同时，对于出现的诸如地下水异常、地下发声等进行调查，全面了解监测区的具体状况，为相关工作的开展提供全方位的信息支撑。
从上述地质灾害监测的模式来看，地质灾害监测的难度较大，不仅种类多样，而且要求极高，需要进行全面监测。而自动化监测技术的应用能够有效提升监测的科学性、便捷性，具有十分重要的应用价值。
地质灾害防治中自动化监测技术的应用需要提升监测的智能化水平，并做出最优的判断，全面提高地质灾害防治的效率和质量。具体来说，地质灾害防治中自动化监测技术的应用需要做好以下几个方面。
3.1 借助卫星定位，提升监测的自动化水平
卫星定位技术能够精准地定位地质灾害的变化情况，可以实时进行监测和管控，以此提升监测的自动化水平。针对目前我国地质灾害的特点，同时考虑到我国北斗卫星定位系统的日渐完善，在防治地质灾害进行时，可以借助北斗GPS全球卫星定位系统，对需要观测的地质区域进行外部形变监测，同时需要对固定测斜部形变进行监测。同时，为了提升自动化监测水平，在需要观测的位置，放入符合需求的裂缝计、超声波泥石流液位计、雨量视频监控等设备，针对地质灾害多发的时段和地段进行全方位监控，并通过GPS系统进行自动化定位和监管[5]。通过系统的监测，汇总和分析相关数据，对于地质崩塌、沉降、裂缝等情况通过数据进行模拟和评估，得出专业的结论，并通过打造系统完善的监测控制预警机制，通过前端控制，快速精准地获取地质灾害监测数据，全方位提升监测预警的自动化水平，提高监测效率。
3.2 建设自动化地质灾害监测网，提升自动化监控的系统性
为了全面提升地质灾害防治的自动化水平，可以考虑搭建完善的自动化地质灾害监测网，在当地设置地质灾害监控中心，全面监测地质灾害。为了提升监管的有效性，在地质灾害监控中，应形成省级、市级、县级三级联控机制，并全部对接监测网络。监测网络要对接各种监测设施，同卫星定位、互联网、无人机摄影、监控平台、移动巡查终端以及各种移动终端等建立统一的练习，针对GNSS形变、内部位移、渗压以及泥石流液位等多个环节进行严格监测，动态化传输获取的数据信息，通过智能分析，形成最终结论，回馈给各级地质灾害监测中心。地质灾害监测中心根据回馈的信息作出判断，第一时间处理存在地质灾害风险或已经发生地质灾害的情况，全面提升对地质灾害监测和处理的有效性。
3.3 应用多元自动化监测技术，提升地质灾害防治的针对性
地质灾害类型多样，需要采用不同的手段进行防治。在应用自动化监测技术的过程中，相关部门需要应用多元自动化监测技术，不断提升地质灾害防治的针对性，立足具体的地质灾害表现，设定不同的防治方案，从而提升管理的合理性。
从目前来看，地质灾害主要有山体滑坡、泥石流、崩塌、沉降、裂缝等，在具体监测时，需要立足不同的问题，合理设定不同的方案。例如，针对山体滑坡地质灾害，需要建立综合自动化监测机制，通过应用外部形变监测、内部形变监测、地裂缝监测、降雨量监测等技术手段强化多个环节的监测。引发山体滑坡的因素很多，因此，要对内外部的形变状况进行监测，结合地裂缝的情况综合判断，尤其是在降雨量大的季节，应加大监测力度。在具体监测时，管理部门可以通过卫星计算形变量，并用固定测斜仪测量山体的内部形变状况，了解滑坡体倾斜角的状况。如果出现了山体裂缝，则要相应地增加地裂缝监测，并通过自动化系统强化数据对比，对于雨量的阈值做好自动化监测预警。
又如，在对泥石流进行自动化监测时，管理部门要做好一体化设施的布置，通过设置完善的一体化降雨量监测设施、一体化视频监测设施、泥石流位移监测设施等，形成系统的自动化监测体系，并基于泥石流的形成条件、发生类型以及诱发因素等，做好实时监测，并通过自动化设施分析降雨量和泥石流泥味的动态变化等，并基于实际数据，综合评估泥石流发生的概率，做好预警工作。
而对于崩塌灾害而言，管理部门可以设置落石监测仪监控山区、公路周围落石和危岩姿态和位移状况，通过自动化监测进行实时监测预警，以避免崩塌出现后造成不必要的风险，并通过搭配裂缝位移计、倾角仪以及智能雨量站等，做好各个环节的综合监控，全方位提升防治的系统性和针对性。
3.4 借助物联网技术，提升地质灾害防治的自动化水准
物联网技术能够进一步提升地质灾害监测的自动化水平，提高地质灾害监测的动态化水平和灵活性。因此，在当前发展背景下，管理部门需要加强对物联网技术的应用，据此打造自动化水平更高、反应能力更快的地质灾害防治指挥系统。在系统设置过程中，通过融入自动化监测系统、群测群防系统、工程治理系统、信息发布系统、指挥调度系统等多个业务子系统，实现对每一个环节的智能化管控。管理部门在管辖范围内部署自动化监测设备，如雨量计、地表位移计、裂缝计、测斜仪、土壤含水率计、次声、地声等，通过利用多种传感器对地质灾害进行全方位监测，并利用物联网技术对数据进行汇总分析，并传回数据中心。数据中心通过分析与研究，一旦发现设备监测数据出现异常，可以第一时间预警并及时处理。
此外，随着新技术的不断发展与优化，在地质灾害防治自动化监测过程中，相关部门可以通过综合应用传感器技术、物联网技术、卫星通信技术、地理信息技术、云计算等进一步提高地质灾害在线预警和智能可视化监管质量，在以物联网为基础的智能地质在线监测预警和指挥调度系统的支撑下，不断提升地质灾害自动化监测的标准化和智能化水平，为防灾减灾提供强有力的支撑。
3.5 重视配套自动化监测保障机制建设
在全面提高地质灾害自动化监测质量的过程中，相关部门需要注意重视配套自动化监测保障机制建设。为了更好地保障地质灾害自动化监测系统的运行，可以为工作人员提供手持物联网终端，在采集监测数据时，能够动态化且实时上传采集地点的基本状况，精确定位采集区域，保证监测数据的完整性。同时，管理部门要相应地完善指挥调度机制，并通过为工作人员和设备设置物联网标签，在在线地图上实时定位人员和物资的具体位置，一旦出现地质灾害风险，系统能够快速响应，准确定位，并对地质灾害出现地周边的救援人员发出指令，迅速开展救援工作，快速提供救援物质，并借助系统分析，找出最优的路线，方便救援人员快速介入。管理部门也可以在部门开展协商会议，与前线进行实时连接，对救灾情况进行动态化管理，及时整理现场视频等资料，为后续工作的开展提供科学依据。
地质灾害的防治问题一直都十分棘手。由于设备大多都位于外部环境，长期暴露使得监测设备十分容易出现问题，也会造成监测不稳定的情况出现。同时，由于不同地区地质灾害的表现不同，地质内部构造也较为复杂，使得地质灾害防治工作面临巨大的挑战。而应用自动化监测技术，不但能够提升监测的持续性和灵活性，而且能够实现对相关信息的精准分析，使得地质灾害防治工作的开展更加合理、高效。
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