自然灾害监测预警-国际应急管理学会TIEMS

应急监测预警解决方案应急救援装备产业技术创新战略联盟张肖曼摘要：随着监测预警技术的不断发展，应用在家庭、自然灾害、事故灾难和公共卫生领域的监测预警产品也逐渐成熟和扩大起来。

本文主要从上述五个方面来描述各自领域一些监测预警技术和产品。

《中华人民共和国突发事件应对法》中将突发事件分为四个阶段预防与应急准备、监测与预警、应急处置与救援、事后恢复与重建。

监测监控对于防范突发性公共事件，在事前预防、事中监测到事后恢复重建的各个过程中均起着重要作用。

党中央、国务院高度重视突发公共事件管理工作，加强了应急预案体系、应急体制机制和法制建设，特别是以公共安全科技技术为支撑，对突发公共事件应急管理的基础理论、关键技术应用和研究给予大力支持，加强了公共安全应急风险评价、监测监控、预测预警、动态决策、综合协调等能力，提升了国家应对突发公共事件能力，最大限度地保护了人民群众的生命和财产安全。

通过监测监控，可以快速、准确地提供突发公共事件的类别、分布、影响范围及发展态势等现场动态资料信息，能为有效地控制影响范围、缩短持续时间、将损失减到最小提供有力的技术支持，从而确保对事件的快速处置和正确决策。

目前监测预警技术主要应用于家庭、自然灾害、事故灾难和公共卫生五个领域。

一、家庭监测预警在家庭生活中，通过感烟火灾探测器可以实时监测家里的烟雾浓度来实现火灾的报警。

感烟火灾探测器：烟雾探测器就是通过监测烟雾的浓度来实现火灾报警的探测器。

常用的感烟探测器有离子感烟探测器、光电感烟探测器及红外光束线性感烟探测器。

一氧化碳检测仪是一款高亮度液晶指示，可以灵活配置多种不同气体传感器的气体检测仪器。

仪器可连续检测有毒气体、氧气、易燃易爆气体浓度，随时观察现气体浓度值。

洪水监测仪通常使用在家庭地下室、电脑室、低洼地及文件储存间，洪水监测仪能够及时监测到水位位置，达到预设值时，洪水监测仪会自动发出报警。

温度监测仪可以提醒极端环境变化，包括冷，热和湿度，能够保障家庭成员和宠物的舒适性，并有助于减少冷冻管及气候敏感的收藏品或其他贵重物品的风险。

房主将会通过智能手机或平板电脑收到警示，尽量减少损坏的风险。

医疗警戒监测如果出现紧急情况，一个简单的按钮会给专门的救援人员给出信号，该监测仪可以代表您立即通知医护人员。

二、自然灾害监测预警1、地质灾害监测预警以地质动力活动或地质环境异常变化为主要成因的自然灾害。

在地球内动力、外动力或人为地质动力作用下，地球发生异常能量释放、物质运动、岩土体变形位移以及环境异常变化等，危害人类生命财产、生活与经济活动或破坏人类赖以生存与发展的资源、环境的现象或过程。

不良地质现象通常叫做地质灾害，是指自然地质作用和人类活动造成的恶化地质环境，降低了环境质量，直接或间接危害人类安全，并给社会和经济建设造成损失的地质事件。

地质灾害是指，在自然或者人为因素的作用下形成的，对人类生命财产、环境造成破坏和损失的地质作用（现象）。

如崩塌、滑坡、泥石流、地裂缝、地面沉降、地面塌陷、岩爆、坑道突水、突泥、突瓦斯、煤层自燃、黄土湿陷、岩土膨胀、砂土液化，土地冻融、水土流失、土地沙漠化及沼泽化、土壤盐碱化，以及地震、火山、地热害等。

地质灾害监测预警主要是通过软件系统来监测实现的，该系统是主要运用先进的信息采集传输技术、计算机信息系统集成技术，通过对监控区的地质信息的自动、连续、实时的在线监测，通过在信息采集及预报分析决策的基础上，根据预警信息危急程度及地质灾害波及的范围，通过短信、传真、无线预警广播等预警方式及相应的预警流程，将预警信息层层传递，及时准确的传递到地质灾害可能危及的区域，使接收预警区域的人员根据地质灾害防御预案，及时采取防御措施，最大限度的减少人员伤亡和财产损失，构建群测群防体系。

地质灾害简易监测，是指借助于简单的测量工具、仪器装置和量测方法，监测灾害体、房屋或构筑物裂缝位移变化的监测方法。

该类监测方法具有投入快、操作简便、数据直观等特点，即可以由专业技术人员作为辅助方法使用，也可由非专业技术人员在经培训后使用，是地质灾害群测群防中常用的监测方法。

该类监测一般常用监测方法有：埋桩法埋钉法上漆法贴片法。

泥石流监测方法主要有地声监测法、龙头高度监测法、泥位监测法、倾斜仪棒监测法、流速监测法、孔隙水压力监测法和降雨量监测法。

对于滑坡、崩塌灾害群测群防监测，可以使用裂缝报警器、滑坡预警伸缩仪（量程大、阀值报警，适用于各种滑坡裂缝监测）、简易裂缝位移计（精度高、阀值报警、多通道，适用于岩质滑坡和建筑物裂缝监测）、简易超声波位移计（量程大、非接触、阀值报警，使用于各种滑坡裂缝监测）和简易雨量计进行监测预警。

缝报警器适合于崩塌、滑坡等突发性地质灾害产生的房屋、构筑物、岩体裂缝位移自动监测预警，一般把它安装在裂缝两侧，当裂缝张开加大超过设定的报警阈值时，设备的报警器便会发出警报，通知监测人员马上注意查看和避灾。

裂缝报警器体型小巧、经济实用，报警器监测过程不耗电，报警时才接通电源，采用碱性电池可预警监测3年。

该报警器有拉线法或磁簧离开法两种工作方式，拉线法适用于宽大裂缝，磁簧离开法适用于窄小裂缝。

滑坡预警伸缩仪主要用于对山区和丘陵地区的泥石流，山体滑坡，山洪灾害等地质灾害进行超前预警，是地质灾害防治类的必备仪器，简便易用，报警准确。

对于泥石流灾害群测群防监测，可以使用简易地声监测仪（多通道、阀值报警）、泥石流监视预警仪（震动或视频变化触发工作）和简易雨量计进行监测预警。

泥石流监视预警仪主要针对泥石流临近时地面振动特点，采用低频高灵敏度地震检波器作为传感器，泥石流临近振幅超过预设的阈值时，触发打开远红外摄像头，进行监视预警和视频录像，采用先进的“视觉神经系统”，对监控到的视频信号进行智能分析，一旦觉察到画面内容有变化，如泥石流临近，报警通知泥石流下游居民进行防灾。

当下游泥石流监测人员看到画面出现泥石流，立即组织居民撤离灾区。

报警声响为130分贝，监视器为多视频接口电视机或专用监视器，交直流两用供电。

连接3公里无线遥控模块可进行无线报警。

2、气象灾害监测预警气象灾害是指大气对人类的生命财产和国民经济建设及国防建设等造成的直接或间接的损害。

它是自然灾害中的原生灾害之一。

一般包括天气、气候灾害和气象次生、衍生灾害。

气象灾害是自然灾害中最为频繁而又严重的灾害。

中国是世界上自然灾害发生十分频繁、灾害种类甚多，造成损失十分严重的少数国家之一。

超声雪深监测仪是一种采用超声波遥测技术的将雪过程监测纪录分析设备。

它可以测量并记录积雪深度、时段降雪量等。

应用于气象台站雪深观测、交通沿线积雪测量、滑雪场气象服务等领域。

超声雪深监测仪使用50kHz的超声波进行测量，主要原理是通过向被测目标发射一个超声波脉冲，然后再接收反射回波，测量出超声波的传播时间，再根据超声波在空气中的传播速度计算出传感器与被测目标之间的距离。

由于超声波在空气中的传播速度与空气温度有关，因此需要进行温度修正才能得到正确的测量结果。

超声雪深监测仪内部集成了温度传感器，可自行进行温度修正。

雨滴谱监测仪是一款采用激光遥测技术对降水过程进行分析、记录的全自动监测设备，可对各种降水过程（毛毛雨、小雨、大雨、冰雹、雪花、雪粒、雨夹雪等）进行精确测量。

经过统计降水粒子在速度和粒径上的分布（雨滴谱），计算各种降雨类型的强度、总量，还可给出降水过程中雷达反射率等。

全类型降水监测仪是一种采用高精度压力传感称重技术的固液态降水量监测与纪录分析设备。

它可以测量并记录降水量、降水强度和计算蒸发等。

应用于全类型降水量的气候观测、气象水文观测、早期洪水预警等。

全类型降水监测仪的传感器采用了称重法和敞开式的采样桶设计，并配备专业的防风圈，因此不管是毛毛细雨还是倾盆大雨、冻雨或雪，在6-1800mm/h降水强度范围内它都可以获得可靠稳定的数据，这是传统的翻斗式雨量计所做不到的。

传感器配有自动加热装置，不受外部天气变化的影响，固态、液态和混合态降水均可精确测量并且分辨率可以精确到0.001mm。

机动气象站是一款结构高度模块化、结构紧凑、高可靠、接口可扩展、传感器易外场升级扩展、应用范围广泛的机动气象站，除可监测各种常规的气象参数外，还可根据观测需求随时配接各类气象、水文、航空、军事等特种传感器与智能监测设备、通信设备等。

系统的设计易于携带和快速安装调试，可在各行业领域内应用，便于在各种自然环境条件场地上形成短期临时或长期固定的气象相关观测站。

机动气象站系统还可采用太阳能电池板+后备电池组供电方式（利用现代通讯技术，如：卫星、GPRS等通讯方式，组合成为无人自动气象站），保证在野外无供电情况下连续工作。

水位监测站是一款无人值守、太阳能供电、GPRS通信、可长期连续在恶劣环境下工作的地表水位监测预警站，依靠其高可靠性和采集与通信集成一体化的特点，水位监测站可广泛应用于水位监测（江河、积水）、水利监测与发电、湿地生态、气象水文、公共安全等领域。

雷电预警站是专为观测及采集在闪电过程中产生的雷雨云中电荷积累与地球表面的大气电场垂直分量和发生雷电相关气象参数等要素而设计的一款在线式雷电预警连续监测记录设备。

它主要监测大气电场、风向风速、空气温度和湿度、太阳辐射和降雨等对雷电发生和变化产生影响的相关数据，可以组网使用，自动收集各雷电发生关注点的雷电预警信息，建立一个区域性的实时雷电预警网络，为保障与雷电发生紧密相关的重要军事活动、航天发射和重大赛事等提供科学的气象数据依据。

雷电预警站主要是由智能电场仪、风向风速传感器、雨量计、三合一微气象传感器、DE81数据采集器、通讯部件和供电控制系统组成。

应用于军事、航天和地方政府等的气象条件保障部门。

面雨量雷达站是一款高精度、高时空分辨率的全自动面雨量监测设备，技术居于国际领先水平。

可广泛应用于中小河流洪水、山地灾害、城市内涝、高速公路、铁路、航空及输电线沿线、区域水质、水资源精细管理等的雨量、雨强、雨滴谱等监测。

面雨量雷达站主要由一部雨量雷达和4至8个滴谱仪、数据采集软件、数学物理模型、客户端软件组成。

面雨量雷达站可精确、连续、全自动测量半径36公里区域面降水强度、相态和雨量。

并可由监控雷达及多套面雨量雷达站组成更大区域的面雨量自动监测系统。

三、事故灾害监测预警1、火灾监测预警火灾是指在时间和空间上失去控制的燃烧所造成的灾害。

在各种灾害中，火灾是最经常、最普遍地威胁公众安全和社会发展的主要灾害之一。

人类能够对火进行利用和控制，是文明进步的一个重要标志。

所以说人类使用火的历史与同火灾作斗争的历史是相伴相生的，人们在用火的同时，不断总结火灾发生的规律，尽可能地减少火灾及其对人类造成的危害。

卫星遥感，利用极轨气象卫星、陆地资源卫星、地球静止卫星、低轨卫星探测林火。