端管云三大环节,解决两大防灾痛点2018 年 11 月,自然资源部召开地灾监测预警科技创新研讨会,提出突破监测预警技术的瓶颈,启动地灾监测预警普适型设备研发与适用工作的大幕拉开,两年后,一套地灾监测预警物联网解决方案现在已经落地成型。该系统旨在解决两大地灾防治痛点:“地灾隐患在哪里?”、“什么时间可能发生?”根据央视新闻报道,这套预警系统分为前端和后端,融合应用了北斗高精定位、天 - 地窄带物联、人工智能、新型微机电传感、云计算等多学科技术。
这套系统运作主要包括三大流程:1、前端采集数据。在前端,通过普适型地灾监测设备采集降雨与地表形变等数据,进行数据采集。这是对应物联网架构中的 “感知”环节。2、网络传输数据。在网络层,实时传输监测预警数据,到达每个省的中心站,以及国家监测预警站。这是物联网架构中的 “联网”环节。3、后端数据集成。在后端,通过数据算法模型进行监测预警,向监测人员的手机、PC 等终端平台发布蓝、黄、橙、红多种等级的预警信号。这是物联网架构中的 “集成”环节。
总体来说,滑坡仪与智能监测预警系统连接起来,形成一整套 AIoT 地灾监测系统。对应三大预警步骤,需要部署数据采集设备、数据传输管道、数据集成平台三大类技术产品,这也成为北斗高精定位、天 - 地窄带物联、人工智能、云计算等技术落地的载体。
端侧数据采集:研发普适性设备,80 万元设备只需 10 万“过去要用 80 万元监测设备才行,现在只需要花 10 万元就能搞定。”来自甘肃的地质环境监测工作人员说。不仅成本大大降低,设备的简易度也大为提升。“之前做滑坡灾害深部位移监测程序繁多、设备体积大。现在使用普适型倾角仪,所有监测设备集成一体,只需从地表往下戳进 60 厘米左右的桩就能进行监测。”由自然资源部中国地质调查局下属媒体传播可知,采用普适型设备集成度高、功能优化,并借助物联网传输技术,可将方案综合成本降低 50% 以上。在这样一种自上而下的数字化、智能化变革推力下,在地灾监测这一新兴的垂直市场,一大批市场化企业如雨后春笋般出现在这一新兴领域。我们调查看到,包括北斗云、江伟时代、千寻位置、江云智能、国信华源、米度测控、稳控科技、中移物联网、国杰信息等众多行业科技玩家纷纷入局,从普适型地灾监测设备切入,参与地灾监测数字化、自动化变革事业发展进程。
从技术出发来讲,国内地灾检测仪具正在发生历史性变革。对于主要地灾监测来说,滑坡和塌方主要以监测位移、裂缝、加速度、倾角等地形变化和降雨量为主;泥石流则主要监测雨量和泥位。由于涉及复杂的地质因素和动力学原理,监测仪具举足轻重。传统的地灾监测仪具和方法存在许多弊端。
根据领域重要论文解读,常见的山体滑坡主要方法有重力测量法、特殊大地测量法、地下水监测法、液体静力水准测量、常规大地测量法、地下钻孔倾斜法、近影摄影测量法等。它们都有共同的弊端:受气候条件及地形影响,不能持续监测、自动化程度低、人力投入大、数据难以及时处理且监测周期长等。
为了应对传统地灾监测设备的弊端,中国地质调查局地质环境监测院牵头开始研发普适型的地灾监测设备,是对端侧地灾监测设备的一次变革。根据该部门最新发布的《地质灾害专群结合监测预警技术指南》,有六种普适型地灾监测预警设备可供部署:普适型雨量计:采用新型光电式、压电式传感器,体积小,维护简单。土壤含水率计:无须标定,探测范围大,采用多参数一体化设计,尺寸小,可在 15 分钟内完成安装。倾角计和振动加速度计:内置电池可不间断供电 2~3 年,已形成微芯桩、变形桩等多参数一体化监测预警设备,易安装易维护。裂缝计:加大量程、窄带物联网和远程控制,设备待机功耗降低 50%,对于加速变形阶段的采集能力明显提升。普适型 GNSS:将监测精度由毫米级调整为亚厘米级,增加一体化预埋箱方式,运行功耗与综合成本显著降低。
▲普适型加速度 / 倾角传感器具有便携性、高集成特点