地质灾害专群结合监测预警设备选型及预期成果

王 凯，陈永弟

（甘肃省地质矿产勘查开发局第一地质矿产勘查院，甘肃 天水 741020）

1 案例基本概况

2020年8月，甘肃省陇东南地区普遍遭遇大到暴雨，给秦州区16个乡镇造成了巨大的经济损失。相关数据显示，此次暴洪灾害致使近2 000人无家可归，同时造成经济损失达760万元，严重威胁了人民群众的生命财产安全。对地质灾害进行防治与监测，是灾后恢复重建工作的重要内容[1]，目前地质灾害监测工作主要依靠群测群防员的人工巡查和简易监测，专业化和信息化程度较低，迫切需要运用新技术装备手段用于监测预警。但由于成本过高、稳定性差、运行维护难度大、标准不统一等诸多因素的影响，现有监测预警装备产业化水平较低，难以适应新时期地质灾害防治需求。基于此，天水市秦州区开展地质灾害监测预警项目，通对数据库“普适性地质灾害预测仪”的使用状况进行分析后，探索出能够实现地质灾害监测预警技术信息化建设的具体方法，进而探索出更多能够推动地质灾害工作有效发展的新途径。

2 测点位置的选择及设备类型的确定

本项目实施的普适型仪器设备监测预警点共8处，其中6处滑坡、2处不稳定斜坡灾害点。共建设普适性监测仪器31台，监测内容以地表变形和降雨为主[2]，具体包括位移（如GNSS）、裂缝、雨量等测项。一般情况来说，专群结合监测预警的这类设备类型主要体现在如下几个方面。

（1）普适型雨量监测站（压电式）

一体化雨量监测站采用一体化设计，将数据采集、传输和电源控制集成于一体，数据遥测终端内置锂电池，配合外部太阳能板可实现持续工作。具有多路数据接口，可同时接入雨量计、裂缝计和其他数字信号。遥测终端设备外壳采用ABS材质，设计防水结构，防护等级可达IP67。普适性雨量监测站具有雨量数据采集、长期固态存储和远距离传输功能，与其他监测设备可实现互联互动，能够适应野外恶劣环境（图1）。技术参数如表1所示。

表1 普适性雨量监测站技术指标

图1 普适型雨量监测站

（2）普适型裂缝监测站

普适型裂缝位移监测站用于野外滑坡等灾害体的裂缝自动监测，具有裂缝数据智能采集，长期固态存储和远距离传输功能，可通过无线传输实现近距离显示，人工置数及设备配置，采用一体化结构，具有体积小，安装灵活方便，操作简单、技术先进、功能齐全、运行稳定可靠等特点。由此可以看出，这是一款能够适合恶劣环境下开展日常监测与管理的高性能监测产品（图2）。技术参数见表2。

图2 普适型裂缝监测站

表2 普适型裂缝监测站技术参数

（3）普适型GNSS 监测站

GNSS 形变监测设备为三星八频，采用北斗/GPS高精度形变监测数据处理算法，低功耗设计，提供毫米级载波相位观测值和后处理定位精度，支持芯片级多路径抑制，以便用户实时掌握被监测体的瞬时形变情况，可满足用户实时掌握被监测体瞬时形变的需求[3]。产品采用宽温、全封闭式设计，外置接口均采用航空型接头，可有效地实现抗高温、防尘、防电磁干扰、防腐蚀等，在各种恶劣的现场环境下均能持续稳定工作（图3）。技术参数见表3。

表3 普适型GNSS监测站技术指标

图3 普适型GNSS监测站

（4）智能声光报警器

当地质灾害隐患点发生灾害时，启动智能声光报警器通过声音和各种光向隐患点附近居民发出示警信号，提醒受威胁居民立刻撤离地灾害威胁范围。技术参数见表4。

表4 智能声光报警器技术指标

（5）设备安全防护及维护

第一，设备安全防护。

①设置主机箱防护。机箱内部与外设如图4—图5所示，对于使用机箱的设备来说，其机箱往往采用304不锈钢材质。同时，机箱中的螺丝、螺帽等部件也均采用304不锈钢材质。这一材质具有较强的防水性，禁止使用扎带式抱箍。

图4 机箱内部

图5 机箱外部

②接线防护。所有线路必须通过立杆穿线，外漏部分需使用不锈钢波纹管保护，并使用树脂密封。所有线缆的接线处必须使用接线端子及线鼻子。

③围栏、防护网防护。护栏和防护网安装如图6—图7所示，所有安装于户外的监测预警设备需采用保护措施，对于保护要求较高的监测点，可修建围栏、防护网等防止破坏。

图6 护栏安装示意图

图7 防护网安装示意图

第二，设备维护。

①试运行期的维护。在对设备进行安装并成功调试完之后，需要先运行设备，判断其运行过程中的顺利程度。随后，对其进行定期维护。维护工作过程中应开展如下内容：设备的巡检，主要涉及到设备的调试、检测以及维修等工作；通信线路的维护与调试；后台软件的维护与调试等。

实施方要为使用方制定详细的培训计划，培训内容包括系统原理、设备安装操作、调试操作、软件运行管理、故障排除及设备维修等内容。实施方在试运行期结束前完成对业主方的专业工程师、管理人员的技术培训，保证项目验收移交后，业主方能够掌握系统的全部运行、操作、线路维护、故障分析处理、设备维修和保养等工作。

②质保期内的维护。质保期自验收合格后开始计算。在这段时间，实施方与业主方共同进行项目的运维管理。具体运维内容及分工如下：使用方负责日常的软件操作使用，在使用过程中，发现软件问题，通知施工方远程或来现场进行处理；在其质保期的范围之内应及时对软件进行更新，并为业主提供更加优质的服务。实施工作者应及时对其出现的故障进行诊断。同时，对于维修或施工过程中出现的各种费用，涉及到人工费、交通费、通信费、设备更换等费用时都必须由实施方自行承担。对于实施方来讲，应定期对现场设备进行管理和维护，一旦出现任何事故都必须对其进行诊断，结合实际情况展开维护，确保其设备的正常运行。

设备损坏后，立即到现场检查并在96 h内完成维修工作；一旦设备发生一些问题或者异常状况时都必须对其进行多角度派车。

③质保期外的维护。在质保期的范围内，应确保使用方能够开展相关的运营维护管理工作。具体涉及到如下内容：现场的管理、巡查及维护等；对通信线路的定期巡查及维护工作；对后台进行有效维护和使用方法的传递。

④监测运行维护。对监测设备有效保护和正常的运转将直接关系到监测数据的准确性、可靠性和连续性[4]。所以，监测设施安装埋设后建立有效的保护措施十分重要。为此，应做到以下几点：加强监测设施全员保护的宣传力度，提高场地居民和流动人员的监测设施保护意识；监测设施为永久设施，对其保护工作各级地方政府主管部门必须予以足够重视；监测设施埋设安装，投入正常监测后，主管部门应立即介入，以便进行统一协调管理和有效保护；结合有关国家法律法规制定合理有效的地方监测设施保护法规体系；监测实施单位配合地方主管部门建立必要的永久性监测设施保护措施，设立协调统一的醒目保护警示标记。

3 结语

根据要求，地质灾害防治专群结合监测预警项目预期成果主要包括监测预警报告、监测专题图件、数据附表、监测设备安装记录等，所有资料成果均提供数字化成果。

现代化的地质灾害专群结合监测预警模式的有效应用能够大大提升地质灾害预警效果，有效降低灾害破坏程度，降低对人们生命财产安全的威胁。本研究主要以甘肃省天水市秦州区地质灾害专群结合监测预警建设为例，阐述设备选型以及相应的预期成果方面的内容，通过研究能够对专群结合监测预警设备选型提供一定参考和帮助，对于推动此类预警系统建设具有现实意义。