基於NB-IoT(窄帶物聯網)技術的地質災害監測系統設計
來自專欄 LPWAN物聯網
山體滑坡、泥石流、火山噴發等自然地質災害的爆發很突然，但其實都是長年日積月累的結果，通過持續監測其細微的變化過程可以得到很大程度的預防。結合國內正大力扶持和發展的NB-IoT（窄帶物聯網）技術，本文「LPWAN技術」微信公眾號就來設計一個基於NB-IoT技術的自然地質災害監測和預警系統。
一、地質監測方法
根據中國氣象局公布，地質災害有不少簡易有效的監測方法，藉助於簡單的測量工具、儀器裝置和量測方法，就可以監測災害體、房屋或構築物裂縫位移變化等。
1、一般常用監測方法
（1）埋樁法埋樁法適合對崩塌、滑坡體上發生的裂縫進行觀測。在斜坡上橫跨裂縫兩側埋樁，用鋼捲尺測量樁之間的距離，可以了解滑坡變形滑動過程。對於土體裂縫，埋樁不能離裂縫太近。
（2）埋釘法在建築物裂縫兩側各釘一顆釘子，通過測量兩側兩顆釘子之間的距離變化來判斷滑坡的變形滑動。這種方法對於臨災前兆的判斷是非常有效的。
（3）上漆法在建築物裂縫的兩側用油漆各畫上一道標記，與埋釘法原理是相同的，通過測量兩側標記之間的距離來判斷裂縫是否存在擴大。
（4）貼片法橫跨建築物裂縫粘貼水泥砂漿片或紙片，如果砂漿片或紙片被拉斷，說明滑坡發生了明顯變形，須嚴加防範。與上面三種方法相比，這種方法不能獲得具體數據，但是，可以非常直接地判斷滑坡的突然變化情況。地質災害群測群防監測方法除了採用埋樁法、貼片法和災害前兆觀查等簡單方法外，還可以藉助簡易、快捷、實用、易於掌握的位移、地聲、雨量等群測群防預警裝置和簡單的聲、光、電警報信號發生裝置，來提高預警的準確性和臨災的快速反應能力。
2、監測次數和時間
旱季每15天監測一次。雨季（4—9月）每5天監測一次（如每月5日、10日、15日、20日、25日、30日），如發現監測地質災害點有異常變化或在暴雨、連續降雨天氣時，特別是12小時降雨量達50mm以上時，應加密監測次數，如每天1次或多次，甚至晝夜安排專人監測。
二、地質監測系統組網
基本組網如下：
LPWAN技術如果採用NB-IoT或eMTC，則基本可以復用現有的2G/3G/4G基站。
監測點/網關通過NB-IoT等技術將數據上報給基站、最終報給監測平台。
監測點之間可以採用mesh組網（可選），以增加可靠性和覆蓋範圍和節點數。
三、監測儀構造
監測儀構造設計如下：
AP：主控制器，搜集、分析採集到的數據
NB-IoT：長距無線通信模塊
Zigbee：短矩mesh組網通信，提高系統可靠性。可選。
地質監測模塊：採集地質數據
環境監測感測器：監測環境情況，根據不同環境採取不同上報和預警分析機制
供電：太陽能加（或）備用電池
四、預警控制設計
預警控制設計要點：
監測點日常周期採集監測數據，初步分析研判後，上報給監測平台。
當監測數據顯示環境情況惡化時（如持續降雨），加大數據採集和分析上報頻度。
如果監測點本地分析認為出現疑似情急情況時，上報二級警報給後台。
如果監測點本地分析認為已出現或必將馬上出現緊急情況，則通知本地警報系統進行警報，同時立即上報後台一級緊報。
基於自然地質災害的特點，「LPWAN技術」微信公眾號認為，技術上不僅僅是NB-IoT適合，eMTC、LoRa、Zeta等LPWAN技術同樣也可以應用於監測系統中，技術選擇餘地很多。真切希望能真正地應用起來。
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