從近10年來地質災害監測儀器領域取得的成就中，選取以下幾個作為代表。
1.地質災害多參數采集傳輸儀
針對國內地質災害監測行業的現狀，基於國內外地質災害監測領域廣泛使用的各種工作模式的優缺點，研制了地質災害多參數采集傳輸儀。可連接的傳感器有拉桿位移傳感器、拉繩位移傳感器、磁致伸縮位移傳感器、地聲傳感器、雨量傳感器、含水量傳感器、泥漿液位傳感器、傾斜傳感器等。通過這些傳感器的組合，可以分別用於監測滑坡、泥石流、崩塌、地面沈降等領域。采集的數據通過中國移動的GPRS網絡以TCP/IP方式傳輸到後端數據監控中心服務器進行顯示和存儲。如果現場沒有GPRS信號，可以通過北鬥衛星以短信方式傳輸數據。系統框圖如圖1所示，實物如圖2所示。
圖1地質災害多參數采集傳輸儀框圖
主要技術指標:
1)采樣方式:定時采集，遠程設置采集時間；
2)模擬輸入通道:4個通道；
3)A/D分辨率:相當於16位；
4)數字輸入輸出通道:雨量開關輸入和報警開關輸出；
5)工作溫度:-30 ~ 50℃；
6)傳輸方式:中國移動GPRS或北鬥衛星短信；
7)供電電壓:DC 12V，交流/DC兩用電源。
圖2地質災害多參數采集傳輸儀主機和配套傳感器
2.滑坡預警伸縮儀和裂縫報警器
這兩種儀器主要用於監測裂縫的變化，當達到預設的報警閾值時發出規避報警，可以代替人工巡視，應用於山體滑坡、地面塌陷或房屋裂縫的監測。滑坡預警伸縮儀工作原理如圖3所示，裂縫報警器工作原理如圖4所示，實物如圖5所示。
圖3滑坡預警伸縮儀示意框圖
主要技術指標:
1)監測範圍:滑坡預警引伸計0 ~ 1000 mm，裂縫報警0 ~ 100mm；
2)監測精度:1mm；
3)A/D分辨率:相當於16位；
4)報警聲壓:滑坡預警引伸計105dB，裂縫報警100 db；；
5)供電電壓:滑坡預警引伸儀為12V堿性電池，裂縫報警器為3V堿性電池。
滑坡預警伸縮儀在使用報警器的基礎上，增加了利用無線開關模塊遠程報警的功能，安裝在居民區的主機可以接收多個滑坡預警伸縮儀發出的報警信號，如圖6所示。
圖4裂縫報警器原理框圖
圖5滑坡預警伸縮儀和裂縫報警器
3.分布式電導地質災害監測裝置
本發明主要用於海水入侵監測。通過采集海水入侵觀測井中不同深度井液的電導率值，根據電導率值和電極所在井的深度確定鹹淡水邊界，可以方便、快速、準確地完成對海水入侵等地質災害的監測。
分布式電導率地質災害監測裝置由主機、電纜和分布式測量電極組成。觀測井中布置30個測量電極，電極間距為1m，每個電極通過繼電器連接到主機的數字輸出引腳。主機控制30個繼電器在預定時間後依次打開和關閉30個電極。AD采集的數據存儲在上位機的內存中，監測效果在後續的處理中以曲線的形式表現出來。系統框圖見圖7，工作意見見圖8，實物見圖9。
圖6具有無線報警功能的滑坡預警伸縮儀
圖7分布式電導地質災害監測裝置框圖
圖8分布式電導地質災害監測裝置示意圖。
圖9分布式電導率地質災害監測裝置
主要技術指標:
1)電導率監測範圍:500μs/cm ~ 0.3s/m；
2)測量精度:1%；
3)電源:DC 12V，交流/DC兩用電源；
4)工作環境溫度:-5 ~+40℃；
5)電極最大控制範圍:24m。
4.泥石流監測分析預警裝置
圖10泥石流監測分析預警裝置框圖
圖11泥石流監測、分析及預警裝置
開展泥石流預警研究，獲取準確可靠的數據是關鍵。泥石流監測分析預警裝置是根據泥石流特征的主要參數設計的。泥石流地聲信號頻率較低，其優勢頻率遠高於其他頻率成分(環境噪聲)，為我們檢測和識別信號提供了有利條件。泥石流地聲信號的強度(幅度)與泥石流規模成正比，通過泥石流地聲數據的收集和分析可以確定規模，並根據規模進行預警。通過收集和分析泥石流地聲的強度、頻率範圍和持續時間，可以初步摸清泥石流地聲的活動特征、分布規律和發展趨勢，提供有效的預防預警技術方案，促進泥石流災害防治能力的提高，為地質災害監測預警提供技術支撐。系統框圖見圖10，實物見圖11。
主要技術指標:
1)A/D分辨率:相當於12位；
2)采樣間隔:10 ~ 50μs；
3)頻段:1 ~ 500Hz；
4)程控放大器增益:5 ~ 1000倍程控可調；
5)通道數量:3個傳感器信號，使用MSD總線協議；
6)工作環境溫度:0 ~+40℃；
7)電源:DC 8 ~ 28V，交流/DC兩用電源。
5.分布式地質災害監測采集傳輸儀
目前開發應用的地質災害監測儀器主要是通過電纜與前端傳感器連接。主要缺點是布線困難，連接的傳感器數量有限，不適合地形復雜、監測點多的監測環境。分布式地質災害監測采集傳輸儀在物理層和MAC層采用IEEE802.15.4協議，在網絡層采用ZigBee協議，降低了功耗，簡化了路由算法，有效增加了傳感器數量，比有線方式有很大優勢。儀器系統框圖見圖12，實物見圖13。
圖12分布式地質災害監測采集傳輸儀框圖
主要技術指標:
1)A/D分辨率:相當於16位；
2)組網規模:1臺主機，10臺采集器；
3)無線保真:780MHz，符合ZigBee規範的網狀網絡拓撲；
圖13分布式地質災害監測采集傳輸儀
4)采集器電源:3.6V電池；
5)主機電源:DC 12V，交流/DC兩用電源；
6)工作環境溫度:-20 ~+40℃。
6.地質災害監測與防治預警信息管理系統
地質災害預警信息管理系統包括單機版、B/S版、宣傳網站和C/S(三維)版。系統單機版基於VB+MapObject組件開發模式開發，地圖格式為shp格式，主要用於群防群治基礎信息的錄入和管理。軟件如圖14所示。
圖14地質災害群測群防預警信息管理系統單機軟件
系統的B/S版本是基於網絡開發的，應用了超圖公司的超圖is.net平臺的二次開發功能。通過網絡實現了監測數據實時查詢、群測群防系統管理、按權限錄入數據、群測群防兩卡壹表錄入和查詢等管理功能，極大地方便了地方管理者對災害點和群測群防點的管理。軟件如圖15所示。
地質災害群測群防監測信息網是為群測群防監測技術研發和示範項目的成果展示和儀器宣傳而開發的網站。網站通過新聞、項目概述、儀器介紹、科普等欄目宣傳項目的主要成果和地質災害監測的重要性。計劃今後實現地質災害監測統壹宣傳工作。軟件如圖16所示。
圖15 B/S版地質災害群測群防預警信息管理系統軟件
圖16地質災害監測預防預警信息管理系統網站軟件
C/S版本(3D)是在以前B/S版本的基礎上開發的。該系統基於iTelluro的三維地理信息組件，實現了三維環境下的地質災害、預警預案、群測群防、監測信息的壹體化管理。基於插件二次開發接口，可快速實現防控決策、綜合管理等定制化服務。軟件如圖17所示。
圖17 C/S版地質災害群測群防預警信息管理系統軟件
二、適用範圍及應用實例
1.示範區的應用
圖18水富火車站地質災害多參數采集傳輸儀
圖19安裝在大關職業中學的分布式地質災害監測采集發射器
以上研制的儀器已在雲南省昭通市示範區得到應用。在水富縣布設了三套地質災害多參數采集傳輸儀器，監測降雨、位移、含水量參數(圖18)。在水富縣、演金縣和大關縣安裝了150滑坡預警引伸計、300個裂縫報警器和3套泥石流監測分析預警裝置。在大觀職業中學安裝壹套分布式地質災害監測采集傳輸儀(圖19)；分布式電導率地質災害監測裝置已用於監測河北南戴河和山東昌邑觀測井的海水入侵情況(圖20)；地質災害預警信息管理系統已在雲南省昭通市應用，編輯了雲南省昭通市主要縣的地形圖和影像圖，記錄了882個災害點和8個專業監測點。
圖20安裝在河北省南戴河的分布式電導率地質災害監測裝置
2.推廣和效果
1)在2008年汶川地震災後重建工作中，為汶川災區生產了5000套滑坡預警引伸計和85000套裂縫報警器(圖21)；在青海玉樹震後重建中，安裝了40套滑坡預警引伸計；在四川省安縣，雲南省昭通市，預警預報成功4次(圖22)。
圖21為汶川災區9萬套裂縫報警器、滑坡預警引伸儀及配套設備的生產組裝。
圖22報警材料
2)地質災害多參數采集傳輸儀器在四川康定安裝(圖23)，在四川中江縣馮店庫梁子滑坡安裝2臺(圖24)，在舟曲災後恢復重建規劃區(二期)地質災害監測預警安裝73臺(圖25)，在重要地質災害隱患點監測論證安裝16(圖26)。
3)北京懷柔油谷神壇、門頭溝礦區已安裝6套泥石流監測分析預警裝置(圖27)，四川康定地區已安裝9套(圖28)，目前均正常工作。
3.應用前景
地質災害的破壞力是巨大的，對人類的生命財產和人類賴以生存發展的資源環境造成傷害和破壞。這些儀器的推廣不僅可以使開發單位產生良好的經濟效益，更重要的是通過應用可以及時預警地質災害，可以最大限度地減少人民生命財產的損失和對環境的破壞。這個值不能用經濟指標來估算。按照這種運作模式，可以充分發揮有限的資金，實現社會效益和經濟效益的最大化。
圖23四川康定遺址
圖24四川馮店破亮子遺址
圖25甘肅舟曲遺址
圖26遼寧場景
圖27北京懷柔場景
圖28四川康定遺址。
第三，促進轉變方式
1.申請知識產權專利保護
泥石流監測分析預警裝置已獲專利，如圖29所示。地質災害多參數采集傳輸儀、滑坡預警引伸儀、裂縫報警器已獲得實用新型專利，如圖30至圖32所示。地質災害監測預防預警信息管理系統已獲得計算機軟件著作權，如圖33所示。分布式電導地質災害監測裝置和分布式地質災害監測采集傳輸儀發明專利通過初審。
圖29泥石流監測分析預警裝置發明專利證書
圖30地質災害多參數采集傳輸儀實用新型專利證書
2.培訓、宣傳和交流
在汶川地震災後重建工作中，開展了大量的現場培訓和指導工作(圖34)；群測群防項目開發的9項技術裝備和軟件，在2008年科技部發布的《南方雨雪冰凍災後重建實用技術手冊》和國家減災委、科技部抗震救災專家組編寫的《地震次生災害應急響應實用技術手冊》中，被列為代表國土資源部的9項地質災害防治實用技術。2009年3月，在全國地質環境工作會議上做了宣傳報告，展出了群測群防的監測預警儀器。2009年5月，在雲南地質災害防治工作會議上做了宣傳報告，並對儀器的安裝、維護和應用進行了培訓。2009年7月，在全國汛期地質災害防治工作會議上發放了群測群防儀器的宣傳資料。2009年7月，協辦昭通市地質災害群測群防溝通培訓會，編寫了群測群防知識宣傳手冊和群測群防監測預警系列儀器使用說明書，錄制了群測群防知識宣傳視頻節目。2009年9月，在河北省地質災害防治工作會議上做了宣傳報告，並對儀器的安裝、使用和維護進行了培訓。2009年6月5日至10月，在全國地質災害應急防治會議(長沙)上做專題報告和儀器展示。2009年6月5日至10月，國土資源部在黃石開展地質災害應急演練，這些儀器參與了演練。2009年6月5日至2月，東南亞國際滑坡大會做了多媒體報告，展示了儀器，發表了論文《低成本監測報警系統在中國的應用》。
圖31滑坡預警望遠鏡實用新型專利證書
圖32裂紋報警器實用新型專利證書
圖33地質災害群測群防預警信息管理系統計算機軟件著作權證書
圖34災區安裝培訓指南
技術支持單位:中國地質調查局水文地質環境地質調查中心。
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