新型泥石流预警监测系统设计

新型泥石流预警监测系统设计
灾害预警研究是近些年环境研究的重点，主要方向有方法技术研究与理论研究两方面。

为了对突发性地质灾害，尤其是泥石流全时在线自动监测预警，设计开发了新型泥石流预警监测系统。

本文重点对其设计进行了探讨。

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1新型泥石流预警监测系统设计
1.1系统设计方案
如果监测地区前方降雨量比阈值较大，监控计算机则依据无线遥测雨量站报来的数据加以初判断和预报；如果监测泥石流沟中到来泥水，泥水位探头则会分级对泥石流的到来进行预报；若降雨和泥水两个条件都满足，监测系统就会向监控计算机发出泥石流到来的分级报警，并且马上将高清数码相机启动，以泥位标尺为背景对图片进行采集并发给计算机，监测人员再次对照图片加以判别，对泥石流的到来进行确认，发出报警；以短信的方式将警报发到多个相关责任人手机上，同时由监控计算机发出安装在乡村和城镇中的警报器指令，无线遥控启动并发出警报。

除去泥水位预警子系统，泥石流预警监测系统的全部设备都由太阳能供电，在监测站房安装监控计算机（远离泥石流沟），在需要报警的乡村和城镇中安装报警器，系统工作流程如图1。

1.2关键技术
这一系统集成了很多技术，主要有GPRS/GSM通信、视屏图像CDMA快速回传、编译技术、软件重用技术、组件构造及接口技术、数据信息表象GIS等。

与此同时，系统综合运用RS和GIS及其水文地质信息综合分析算法，并通过模糊数据统计法和抽样统计法、模糊综合分析法和主成分分析法，与当地气象（部分站点已与当地气象局联网，资源共享）、水情和地质历史信息相结合，对决策子系统进行建立。

这一子系统能够将预警值作为当地的报警限制值分析出来，并且求得最优的人员转移路径，为系统的进一步研究开发创造条件。

2预警监测系统组成及功能
2.1雨量计子系统
雨量计子系统主要凭借雨量计工作，包括雨量计、雨量自报系统及软件。

雨量计子系统在泥石流监测观测场范围内安装，报警仪电缆与雨量计连接，雨量计检测到降雨后把信息传给数据采集报警仪，报警仪对累计雨量进行计算后传至计算机，计算机接收、储存后将该日雨量信息列出并绘制雨量柱状图，同时对实时
雨量、日雨量进行检查，并与阈值对比看越限与否，如果越限应通过计算机音频发出指定报警音，并发出报警短信息给预订的多部手机。

雨量系统通过无线传输。

长期的连续强降雨或暴雨是导致泥石流的重要因素。

雨量计能对出单位时间的降雨强度和当日累计雨量进行测量，如果单位时间雨强和雨量高出设定的警戒阈值，系统将先与数据库已存历史数据相比较，并确定警报等级同时发出有可能发生泥石流的警报。

2.2泥水位报警仪子系统
泥水位报警仪子系统主要凭借泥水位探头和数据对报警仪工作进行采集，主要包括数据采集报警仪、泥水位探头、报警音响图文及短信猫、计算机。

泥水位报警仪探头在泥石流导渠边缘侧壁按高度均匀分布，传感器一旦遇水或者饱和泥水时就会分别发出信号，传达给数据采集报警仪，采集报警仪发出报警音，并把这一警报传达给该系统，系统收到警报后显示、储存、绘制状态图并通过计算机音频发出指定报警音，同时发出报警短信息给指定手机。

泥水位报警仪子系统通过有线传输。

泥水位探头主要是在泥石流发生初期实时监测泥水位的变化，探头有探针倾斜作用，实现了对导渠内水位或饱和泥水位的分级报警。

数据采集报警仪通过分布于泥石流导渠不同高度的泥水位对所要传递的信息进行传感，显示相应高程的泥水位报警灯亮和闪烁，并启动报警音响，向计算机发送报文；采集报警仪发出报警的时候，计算机发出报警短信给预定手机，值班人员启动搜索探照灯，通过视频系统再进行判别，最终将报警发出，引导下游人员撤离；采集报警仪设有探头灵敏度调节开关，可调节高、中、低三档，一般都设在高档，并有手动报警开关和消音开关，可手动启动报警音响，按消音开关可将报警消除。

2.3视频监测子系统
包括摄像机、搜索探照灯、图像采集卡及软件。

通过视频系统人工判别和泥位尺核实导渠内的泥水位高程，按照预案发出警报，引导下游人员撤离，安装示意图如图2 。

2.4集成软件子系统
包括数据采集软件、数据管理软件、视频管理软件。

数据采集软件能实时采集泥水位、雨量等，并形成图文和报表；数据管理软件自动把数据采集报警仪发出的雨量、泥石流报文存入数据库，用户能在数据管理界面查看任何时间段的历史报文；视频管理软件能抓拍实时视频，并可浏览近期抓拍的照片和视频。

3系统检测
3.1应用项目
长江上游水土保持重点防治区滑坡泥石流预警系统建设项目，范围涉及云、贵、川、甘、陕、渝、鄂7省（市）12市（州、区）38个县（区）。

主要任务是典型配置原有预警系统各级监测预警机构软、硬件条件，对配套的滑坡泥石流调查GIS系统进行开发，使预警系统的信息化和现代化水平提升。

为确保监测预警效果，分布在甘肃省和四川省的8个区县内14个泥石流改造站点都运用该泥石流预警监测系统。

3.2应用优缺点
该泥石流监测预警技术应用期较短，且运用实例少，是结合长江上游水土保持重点防治区滑坡泥石流预警系统实施的建设项目，可见此系统具有：
（1）系统设备研制、采购简单，工期短，可及时监测预警突发性地质灾害；
（2）监测方法多，数据采集、管理、保存手段先进，夜间监测工作难度降低；
（3）可自动采集、记录、处理雨量、泥水位、视频数据，提高了效率，节省了人力，提升了预报的合理性和可信度，且报警信息的无线传输使预警决策的时效性提高了；
（4）监测报警仪器设备的安裝需要在完成相关土建工程的基础上进行，得统筹安排，制定科学合理的工作计划；
（5）当前已安装监测报警设备的站点没有泥石流活动，所以没有报警，不能够对监测仪器的灵敏性、有效性进行实例考证。

4结语
上述预警系统有很多显著的优点，使得泥石流在恶劣天气和复杂气象条件下的预报机会增加了，并使泥石流预警监测的技术和水平得到提高，应大力推广和应用这一项新技术。

参考文献
[1]曹波，闵霁，杨永平，张倩.新型泥石流预警监测系统设计[J].华北水利水电学院学报，2013，04：83-85.
[2]雷云.昭通市滑坡泥石流预警系统减灾效益分析[J].人民长江，2009，20：59-61+103.。