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2013年第02期，第46卷通信技术Vol.46，No.02,2013
总第254期CommunicationsTechnologyNo.254,Totally
基于物联网的山洪地质灾害预警系统﹡
张传武，公岷
（西南民族大学电气信息工程学院，四川成都610041）
【摘要】地质地形、降雨和人类活动是我国山洪灾害的3个主要成因因素。山洪地质灾害预警系统
由信息感知与数据采集子系统、数据传输子系统、数据信息处理子系统和预警子系统组成。信息感知子系
统利用雨量、水位和移位传感器对特定区域的雨量、水情和山体移位等关键参量进行监测，通过物联网技
术将其接入到数据采集子系统；然后通过数据传输子系统将传感器的数据信息传输到数据处理子系统，利
用山洪地质灾害预警平台对相关数据进行处理，并为山洪地质灾害的处理提供决策支持。
【关键词】物联网；山洪灾害；预警系统；体系结构
【中图分类号】TP393【文献标识码】A【文章编号】1002-0802(2013)02-0062-02
MountainTorrentDisasterPredictionandAlarmingSystembasedontheIoT
ZHANGChuan-wu，GONGMin
（CEIE,SouthwestUniversityforNationalities,ChengduSichuan610041,China)
【Abstract】Geologyandtopography,rainfallandhumanactivityarethethreemostimportant
contributingfactorsforthemountaintorrentdisasterinChina.Themountaintorrentdisaster
predictionandalarmingsystemiscomposedofseveralsubsystemsincludinginformationsensor
anddataacquisition,datatransmission,informationprocessing,andalarming.Themountain
torrentdisasterpredictionandalarmingsystemmonitorstherainfall,hydrologicalcondition,
andmountaindisplacementinspecialareaviatherainfallsensor,hydrologicalsensor,and
displacementsensor.Andtheparameterinformationofrainfall,hydrologicalcondition,and
mountaindisplacementistransmittedtothemountaintorrentdisasterpredictionandalarmcenter
viaIoT(InternetofThings),andthenwiththemountaintorrentdisasterpredictionandalarm
platform,thisparameterinformationisprocessed,thusprovidingcertaindecisionsupportfor
thehandlingofmountaintorrentsandgeologaldisasters.
【Keywords】IoT(InternetofThings);mountaintorrentdisaster;alarmingsystem;
architecture
0引言
中国地域辽阔，地貌类型复杂多样，尤其是作
为我国长江和黄河上游的西部地区具有河流多、山
势高、河谷深，其地势起伏大、地表风化物和松散
堆积物厚、谷坡不稳定等特点；同时，我国广大地
区处于东亚季风区，降雨时段较为集中；加之我国
人口众多、分布不均匀，人类社会经济活动剧烈，
导致山洪灾害频发且地域差异明显。任洪玉等在研
究我国山洪灾害成因后指出：地形地质条件是山洪
灾害形成的基础，降雨是山洪灾害形成的激发因素
和主导因素，不合理的人类经济社会活动加速加剧
了山洪灾害的发生和危害程度[1]。从而将山洪灾害
成因归结为地质地形、降雨和人类活动等3个因素。
西南地区是我国溪河洪水诱发的泥石流灾害和滑坡
灾害高发区和多发区。在占东部季风区山洪灾害防
治区24.89%的面积上，泥石流沟个数和暴发次数占
47.77%和39.45%。本区山洪灾害防治区仅占全国防
治区面积的16.97%，但泥石流沟个数和暴发次数占
收稿日期：2012-10-30。
﹡基金项目：西南民族大学中央高校基本科研业务费专项
（No.11NZYQN19）。
作者简介：张传武（1971-），男，博士，教授，主要研究方
向为细胞自动机、计算机通信网；公岷
（1972-），男，博士，高工，主要研究方向为
SAR信号处理。
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36.99%和31.06%。滑坡灾害在东部季风区和全国滑
坡总数中所占的比例分别高达48.04%和42.23%[2]。
所以，在西南地区建立以县域为基础的山洪地
质灾害预警系统对山洪地质灾害的综合防治是我国
可持续发展的重要保障，对我国经济发展、社会稳
定具有重要意义。
1山洪地质灾害预警系统
山洪地质灾害预警系统由监测子系统、数据信
息传输子系统、数据信息处理子系统和预警子系统
构成。其中监测子系统是由雨量、水情和山体移位
等监测传感设备组成的传感网络，其功能是收集有
关雨量、水情和山体移位等信息，并将其转换为电
信号；数据信息传输子系统的主要功能是将监测子
系统收集的数据信息传输至数据信息处理子系统，
传输通道可以是公用网络或专用网络提供，其具有
网络功能的数据信息传输子系统加上监测子系统即
传感器网络便构成了物联网的基本模型；数据信息
处理子系统主要是利用综合监测区域各要素构建的
模型（如沟渠模型等）对监测区域的雨量、水情和
移位等数据信息进行处理，为山洪地质灾害处理提
供决策支持的必要数据信息；预警子系统的功能是
通过相应的预警程序将可能出现的山洪地质灾害准
确、及时的传达给灾害可能危及区域的相应人员，
使其可以根据山洪地质灾害预防预案、及时采取相
关的灾害预防和处理措施。图1为山洪地质灾害预警
系统的组成图。
图1山洪地质灾害预警系统组成
在山洪地质灾害预警系统中，信息监测子系统是
由大量传感设备构成的、完成信息的实时采集和终端
标识，这实质上是物联网的实践。在供应链管理等领
域中的物联网多是基于RFID方式，但RFID只是一种
近距离无线通信方式，针对山洪地质灾害预警系统中
雨量传感设备、水位传感设备、移位传感设备与数据
采集终端之间虽然距离短，但其位置是长期固定不变
的，所以从经济、可靠等角度采用有线方式通信更合
理，但其雨量传感设备、水情传感设备和移位传感设
备利用EPC码标识，从而纳入物联网的范畴。典型的
物联网的体系结构如图2所示[3]。
在物联网体系结构中，感知层的功能主要包括
特定区域、特定信息的感知及其标识，其信息感知
主要由相应的传感器完成，其标识则可以由RFID、
公用网络的SIM卡、网络地址等完成；网络层的功
能是将感知数据从信息监测子系统传输到数据信息
处理子系统，并将控制信号从数据信息处理子系统
传输到信息监测子系统；而应用层完成对感知数据
信息的处理、向信息监测子系统发生命令，并向预
警子系统发生相应的感知信息处理预案。
图2物联网的体系结构
在物联网的体系结构中将其延展为信息感知的
数据采集终端、信息传输的网络和信息处理的数据
处理中心便可得到如图3所示的基于物联网的山洪
地质灾害预警系统的体系结构。
图3基于物联网的山洪灾害预警系统的体系结构
在基于物联网的山洪地质灾害预警系统中，通
过传感设备中的传感器采集雨量、水情和山体移位
等信息，并将数据传输给数据采集终端；数据采集
终端通过诸如专网、公众电话网和互联网等通信方
式传输到远端的数据处理中心；数据处理中心从传
输网络中获取各数据采集终端传输的雨量、水情和
山体移位等信息，并采用预先建立的模型对数据进
行处理，并根据数据处理的结果和设置的预案向相
应的预警子系统发送相应的预警预案报警，以便预
警子系统准确及时的采取预警预案。其中感知层感
知的信息的数据格式与数据处理中心应用层的数据
格式需要实现关联，以保证数据表示信息的语法和
语义的正确。
3结语
物联网技术作为实现物物相连和信息处理自动
化的技术已广泛应用于供应链管理[4]、智能家居[5]
等领域，成为继计算机网络、传感网络之后具有潜
力的信息技术。对基于物联网的山洪地质灾害预警
系统的体系结构的分析研究有助于快速有效的构建
山洪地质灾害预警系统，对于地质灾害多发的西南
地区的社会稳定、经济发展具有重要的意义，是可
持续发展的重要保障。
（下转第66页）
网络层
感知层
应用层
数据采集终端
数据传输
子系统数据信息处理子系统
预警子系统雨量
传
感
设
备
水
情
传
感
设
备
移
位
传
感
设
备
物理层
感知层
数据链路层
网络层
应用层
物理层
数据链路层
网络层
……
物理层
数据链路层
网络层
物理层
数据链路层
网络层
感知层-应用层数据表示关联
数
据
采
集
终
端
数
据
处
理
中
心
承
载
网
络
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种视频图像监控操作，其主要具有实时图像监控，
矩阵控制(可选功能)，录像的设置和操作，设备管理
（仅限于系统管理员），用户管理（仅限于系统管理
员），电子地图等功能。客户端建立在局域网的基础
上，实际上相当于整个监控系统中的一个分控，它
可以选择某一台多媒体端机，并从中选择某一个监
控点的图象进行监看，还可以对其该点位的云台及
电动镜头进行控制。在以太网环境下，通过TCP/IP
通信协议可实现网络多级分控[7-8]，网络上的任何授
权客户端都可以通过系统主机来调看任意监控现场
的图像，并向前端解码器发布指令，对云台镜头进
行控制。多个监视现场的图像可以在同一网络分控
端的屏幕上同时显示出来。在SDH环网上，经由2
Mb/s的E1信道传输还可以实现远程多媒体监控，
在控制中心可以监看数百公里以外的现场图像及监
听该现场的声音，并对其摄像机的云台及镜头进行
各种控制。
2.3监控中心设备构成
本系统中的视频监控中心，拟配置Web服务器、
视频监控服务器、视频交互服务器、数据库服务器各
一台，配置视频终端、值勤管理终端各一台，安装电
视墙（含12个监视器，大屏幕显示设备1套）及控
制设备一套，如图3所示。其中监视器可采用液晶显
示器，中间大屏幕显示设备采用大屏背头方式。
图3监控中心组成
通过双绞线将这些服务器、终端连接到1台以
太网交换机上，以太网交换机通过防火墙连接到路
由器上，通过路由器与上级管理中心和下级监控中
心互联。
3结语
文中设计的系统——基于网络实现的视频监
控系统，是集全动态视音频信号采集、监视、连续
实时记录以及前端摄像机及其他辅助设备控制于一
体的数字视频监控系统。它采用计算机多媒体技术、
数字视频处理技术、网络通信技术以及成熟的视音
频压缩技术，以计算机（工控机）为平台，以硬盘
为存储介质，实现视音频信号的实时同步采集、压
缩和记录，替代了传统的模拟录像及监控设备。该
系统安装成本低，操作简便，全数字理念，易扩展，
易升级，对于已经完成网络综合布线的区域在实施
监控时不需重新布线，可充分利用现有网络资源。
该系统是构架在网络系统平台上的新一代数字
视频监控系统，实现了网络化、智能化、一体化的
远程视频监控[9-10]。随着网络技术的不断发展，基于
网络的视频监控系统传输质量更高，传输速度更快，
此系统必将广泛应用于各行各业，有很好的发展
前景。
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（上接第63页）
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基于物联网的山洪地质灾害预警系统
作者：张传武，公岷
作者单位：西南民族大学电气信息工程学院,四川成都610041
刊名：通信技术
英文刊名：CommunicationsTechnology
年，卷(期)：2013(2)
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_txjs201302021.aspx
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