试论地质灾害防治自动化监测技术

谢磊

摘 要：就目前我国地址灾害监测的能力来看，在灾害发生前及时预警已经成为了现实，但所能提前预警的时间空间范围却因为相关研究的停滞而有很大限制，总的来说，当前我国地质灾害预警能力想要达到更高水平，就必须解决阈值上的困境。笔者结合多年工作经验，深入分析地质灾害防治自动化监测技术，希望给相关专业人员提供借鉴与参考。

关键词：地质灾害；防治；自动化监测

1 地质灾害防治自动化监测技术概述

当前在地质灾害防治的过程中，应用自动化监测技术来进行应对，已经成为了地质灾害防治工作的重要组成部分，其在应用的过程中，通常会涉及到多项先进技术的应用，整体构成较为复杂。一般地质灾害防治自动化监测系统的核心部分，是由传感器、数据通讯、数据处理以及监控报警等核心内容所构成的，而其各个核心内容的具体功能分别为：传感器系统的应用能够对地质灾害信息进行全面且准确的获取，从而及时发现容易导致地质灾害发生的异常状况；数据通讯系统可以对传感器所获取的信息资料进行自动化传输，同时结合交换机以及通讯线路的调用，实现对地质灾害信息的准确传递；数据处理系统在接收到相应的数据信息后，能够结合多项数据信息，实现对数据的综合评估以及判断，以分析地质灾害的严重程度，并决定是否发布报警信号；监控报警系统在发出相应的警报信号后，相关决策人员也可以基于此来制定应对地质灾害的措施与方案，实现对地质灾害的有效防治。而且与传统的人工地质灾害巡检模式相比，地质灾害防治自动化监测技术具有更高的监测效率以及监测质量。而且，传统的人工地质灾害巡检，往往具有一定的巡检间隔，而地质灾害防治自动化监测技术的应用能够实现对地质灾害的全天候监测，避免了以往巡检间隔过长带来的风险威胁。

2 地质灾害防治自动化监测系统组成

随着我国信息化的步伐越来越快，相关的高新技术层出不穷，地质灾害监测工作也在不断的向自动化方向发展，总的来说，自动化监测系统的总体构成绝不简单。目前成型的自动化监测系统通常由以下几种核心子系统有机架构而成：首先是传感器子系统，这个子系统顾名思义是通过传感器收集地质灾害的信息数据，并传递给下一级子系统。其次是数据通讯子系统，这个子系统的工作就是将从传感器子系统处收集到的信息进行自动化传输分析工作，具体来说就是指通过交换机以及各线路的通力合作对信息数据做整合分析。再次是数据处理子系统，这个子系统的数据分析工作则更上一层楼，是通过前面两个环节的数据分析地质因素，最终评估总结出地质灾害的程度，并据此确定是否预警。最后是监控报警子系统，这个子系统即是依据数据处理子系统对于是否预警的决定做出是否警报的行为，如果判断需要预警则及时响起警报，反之则不必。上述四个子系统是自动化监测系统的核心构成，除此之外还有很多种类的子系统，这些子系统相辅相成、共同协作为地质灾害的监测做出很大的贡献，通过自动化监测系统传达出的信号有关人员就能及时有效的展开防止工作。

3 地质灾害防治自动化监测应用优势

在自动化监测系统问世前，地质灾害的监测长期以来是人工完成的，人力监测显然具有多方面的限制，因此相比而言，自动化监测系统的优势显然易见。具体来说这种优势主要体现在以下几点：首先，自动化监测系统能在所需监测的范围内科学合理的安置多个传感器，从而进行多方面的勘测监察，不仅有效提高了地质灾害的监测与排查工作的效率，还避免了自然环境因素对与监测工作的限制。其次，自动化监测系统作为信息化时代的产物，具备一定的智能特征，这种特征主要表现在该系统对数据信息的自动化处理，有效的避免了人工分析带来的误差，在极大程度上节省了数据分析的时间，从而给相关人员留出充足的时间进行防治方案建设与实际布置。再次，无论是监测信息收集还是其后的数据分析，自动化系统的准确率永远比人工更加稳定、误差出现的概率也比人工更低，这种高稳定性且高准确率的特质为地质灾害的防治工作起到了强有力的推进作用。最后，在我国信息技术不断发展的背景下，自动化监测系统所具备的性能也会相应提高，目前我国自动化监测系统已经能做到将收集的地质数据以三维立体的方式展现出来，为地质灾害防治方案的建设提供具体可靠的参照。

4 地质灾害防治自动化监测技术的应用

4.1 降雨量自动化监测

通常在进行地质灾害的自动化监测时，主要是对容易导致地质灾害发生的相关因素进行监测。而降水量便是一个容易产生地质灾害的重要因素。一般来说，如果某一个地区在短期内的降水量大幅提高，那么该地区发生地质灾害的概率也会随之提升。而在进行针对于降水量的自动化监测措施时，作为提供信息的测量装置，在布置的过程中，应对其所涉及到的相关问题进行明确，并具有针对性的在容易因降水而导致地质灾害的区域进行布设。而且在进行降水量的监测时，可以借鉴气象部门的相关手段进行监测。以某地区为例，其在进行降水量监测的过程中，使用了内部惯性漏斗来进行实时监测，从而保障了降水量监测的准确性，使其可以对滑坡、坍塌等因降水量过大而诱发的地质灾害进行准确的判断，并能够及时采取针对性措施进行防治。同时，由于地质灾害防治自动化监测技术在降水量监测的过程中，具有良好的智能化特点，使其可以依据自身在监测过程中所获得的相应信息完成对地质灾害问题的精准判断，不需要人员在其中过多的进行参与，以此减少地质灾害隐患出现后，采取防治措施所需消耗的时间，从而大幅降低地质灾害对相应区域的威胁程度。

4.2 地面裂缝自动化监测

对于地质灾害的监测而言，地面裂缝问题也是其需要进行关注的重要内容。通常在进行地面裂缝的监测时，会进行构造地裂缝监测以及沉降裂缝监测两种手段。而且在进行地面裂缝的自动化监测时，应确保其具有较强的持续性，以实现对测量目标与对象的实时监测，并对其在发展过程中所出现的变动状况进行明确。地质灾害防治自动化监测技术在地面裂缝监测中的应用，能够基于对传感器的科学分布与配置，来提升对地质灾害信息的获取效果，并对当前监测区域内的多项地质信息进行监控，以实现对灾害隐患的及时判断，有着更广阔的调查范围。以某矿区为例，其在生产的过程中，为了避免采空区沉降以及崩塌问题的出现，而利用裂缝伸缩仪，进行了多个测量桩位的布设，以对地面裂缝的变化情况进行监测，从而及时且全面的获取相应的地面裂缝信息。同时，在使用该仪器进行地面裂缝的监测时，也要注意对桩体的科学布设，并根据对应的监测目标来进行设计，使用预应力钢丝进行处理，令其能够对地面裂缝的变动状况进行准确的反馈。

图1 地面裂缝监测仪器示意图

4.3 地下水自动化监测

地下水通常是导致地质灾害发生的重要因素，因此应当提升针对其的自动化监测能力，以实现对地下水动态变化趋势的及时了解与反馈，使地质灾害防治部门可以采取相应的封堵或是疏导措施来进行应对，以避免地质灾害的恶化。特别是在进行矿山的开采时，地下水往往对其产生较为直接的负面影响。这也使得采矿企业需要将地质灾害监测的重点放在对地下水运行状况的监测上。而在传统的测量模式下，通常需要采取电测绳或人工测钟的方式来获取地下水的运行状况信息，但其往往需要消耗大量的人力物力，并且测量的效果也有限，无法实现对地下水运行状况的及时与全面检测。同时自动化监测技术的应用与传统的地下室监测模式相比，自身的稳定性与准确性也更加优良，只需要定期进行传感器等关键设备的检修工作，以保障整个系统的运行效果。而在地质灾害防治自动化监测技术中，可以基于对探头等传感设备的提前设置，实现对地下水水位的实施反馈，并了解地下水的水压变动状况，从而以判断地下水的运行状况是否出现了异常。

图2 地下水自动监测仪器示意图

4.4 地面沉降自动化监测

为了保障地质灾害的防治效果，就要针对地面沉降问题进行高精准度的自动化监测，而在此过程中，GPS 技术的应用起到了十分重要的作用。但在实际应用的过程中，可以发现 GPS 在地面沉降自动化监测中的应用与地质环境监测中的应用相比，具有较为明显的技术差异。因此，在此过程中，应当结合监测区域的具体情况，来采取相应的措施进行适应性调整，从而实现对地面沉降信息的准确掌握。比如，在一些项目的监测过程中，远距离探测类的地面沉降技术的应用效果相对较好，但由于其具有较高的技术要求，因此应用相对缺乏广泛性。此外，随着技术的不断发展，自动化监测系统对相关信息的查验也变得更加便捷，并且能够将自身传感器所获得的信息数据进行三维立体呈现，提供更加直观的地质灾害信息，便于相关人员根据其所提供的信息进行防治方案的设计。以某监测单位为例，其在进行监测的过程中，使用了液体平衡原理，进行了对地面沉降问题的监测，从而及时的发现了与明确了当前区域的不均匀沉降问题，并结合了自动化监测系统的应用，实现了对信息数据的实时获取与分析。为了应对滑坡等地质灾害，在进行针对其的自动化监测时，需要对相应区域的深部位移情况进行准确的分析。而且深部位移问题往往会对当前区域的土体内部受力状况产生影响。为此，需要在目标区域采取钻孔的措施，以实现对健全区域边缘以及关键位置的全面覆盖，并结合柔性管与测斜仪的应用，对容易诱发地质灾害问题进行实时监测。

4.5 深部位移自动化监测

针对滑坡等地质灾害问题，在自动化监测防治中应该切实关注深部位移，其直接关系到相应区域土体内部受力状况，对于运动情况也能够了解，进而形成及时防控作用。在该方面自动化监测技术应用中，一般需要围绕着目标区域进行有效钻孔，促使相应区域的边缘以及关键区域得到全面覆盖，进而也就能够借助于孔内的柔性管以及测斜仪进行实时监测，根据相关信息计算倾斜角度，进而了解土体内部出现位移的具体状况。

结 语

总而言之，深入及时的地质灾害监测工作是预防灾害发生的首要条件，随着信息化时代的不断进步，监测工作也应向自动化的方向发展，尽量做到全面且深入这两点要求，只有监测工作能有效的探查到灾害相关信息，有关部门才能及时准确的制定抵御防治措施，从而减轻灾害的威胁程度，有效的进行灾害防治工作。

参考文献

[1]孙纯.郴州市地质灾害防治信息化建设研究[D].湖南大学,2018.

[2]王东仓,何景媛.地质灾害防治中的变形监测应用技术探析[J].世界有色金属,2017(13):293+295.

[3]廖祥东,黄锐,杨连旗,李云.武汉市地质环境监测现状及对策建议[J].资源环境与工程,2019,33(01):50-55.

[4]刘立,李长安,高俊华,余德清,夏乐.基于北斗与InSAR的地质灾害监测关键问题探讨[J].地质科技情报,2019,38(06):141-149.