Ⅰ 地质灾害监测仪器设备研发
一、内容概述
从近10年在地质灾害监测仪器领域取得的成果中选择了以下几种作为代表。
1.地质灾害多参数采集传输仪
地质灾害多参数采集传输仪是针对国内地质灾害监测行业的现状，参考了国内外广泛应用于地质灾害监测领域的多种工作模式的优缺点，以此为基础研制完成的，可以连接的传感器有拉杆式位移传感器、拉绳式位移传感器、磁致伸缩位移传感器、地声传感器、雨量传感器、含水率传感器、水位传感器、泥位传感器、倾斜传感器等。通过对这些传感器的组合搭配，可分别应用于监测空敬轿滑坡、泥石流、崩塌、地面沉降等领域；采集的数据通过中国移动的GPRS网络以TCP/IP模式传输到后端的数据监控中心服务器显示存储，如果现场没有GPRS信号，可以通过北斗卫星以短报文模式进行数据传输，系统框图见图1，实物见图2。
图1 地质灾害多参数采集传输仪框图
主要技术指标：
1）采样方式：定时采集，可远程设置采集时间；
2）模拟输入通道：4路；
3）A/D分辨率：等效16位；
4）数字输入输出通道：雨量开关量输入及报警开关输出；
5）工作温度：-30～50℃；
6）传输模式：中国移动GPRS或北斗卫星短报文；
7）供电电压：直流12V，交直流两用供电。
图2 地质灾害多参数采集传输仪主机及配套传感器
2.滑坡预警伸缩仪和裂缝报警器
这两种仪器主要是监测裂缝变化，在达到预设的报警阈值时发出避险警报，可以替代人工的巡视巡查，应用于滑坡、崩塌的地面或房屋裂缝的监测。滑坡预警伸缩仪的工作原理见图3，裂缝报警器的工作原理见图4，实物见图5。
图3 滑坡预警伸缩仪原理框图
主要技术指标：
1）监测范围：滑坡预警伸缩仪为0～1000mm，裂缝报警器为0～100mm；
2）监测精度：都是1mm；
3）A/D分辨率：等效于16位；
4）报警声压：滑坡预警伸缩仪为105dB，裂缝报警器为100dB；
5）供电电压：滑坡预警伸缩仪为12V碱性电池，裂缝报警器为3V碱性电池。
滑坡预警伸缩仪在利用报警器报警的基础上，又增加了利用无线开关量模块进行远程报警的功能，在居民点布设的主机可以接收多个滑坡预警伸缩仪发来的报警信号，实物见图6。
图4 裂缝报警器原理框图
图5 滑坡预警伸缩仪和裂缝报警器
3.分布式电导率地稿做质灾害监测装置
分布式电导率地质灾害监测装置主要应用于海水入侵监测，通过对海水入侵观测井内不同深度井液的电导率数值的采集，利用水的电导率与含盐量呈线性关系，根据电导率数值与电极所在的井深，确定咸淡水的分界情况，方便、快捷、准确地完成对海水入侵这类地质灾害状况的监控。
分布式电导率地质灾害监测装置由主机、电缆、分布式测量电极组成。在一个观测井内布设30个测量电极，电极间距1m，每一个电极通过继电器连接在主机的数字输出引脚上。主机在定时时间到后控制30个继电器按顺序分时通断30个电极，通过AD采集的数据存入主机的存储器，在后续处理中以曲线形式表达监测效果，系统框图见图7，工作示意见图8，实物见图9。
图6 具有无线报警功能的滑坡预警伸缩仪
图7 分布式电导率地质灾害监测装置框图
图8 分布式电导率地质灾害监测装置工作示意图
图9 分布式电导率地质灾害监测装置
主要技术指标：
1）电导率监测范围：500μs/cm～0.3s/m；
2）测量精度：1%；
3）供电电源：直流12V，交直流两用供电；
4）工作环境温度：-5～＋40℃；
5）电极最大控制范围：24m。
4.泥石流监测分析预警装置
图10 泥石流监测分析预警装置框图
图11 泥石流监测分析预警装置
开展泥石流预警研究，获取准确可靠的数据是关键。泥石流监测分析预警装置是根据泥石流特征的主要参数设计的，泥石流地声信号具有较低的频率，而且其信号卓越频率较其他频率成分（环境噪音）高出许多，为我们检测识别信号提供了有利条件。泥石流地声信号的强度（幅值）与泥石流规模成正比，可以通过泥石流地声数据的采集分析来确定规模，根据规模程度进行预警。通过对泥石流地声的强度、频率范围和延续时间三要素的采集分析能初步摸清泥石流地声的活动特征、分布规律、发展趋势斗肆，提供有效的预防和预警技术方案，促进泥石流防灾能力的提高，为地质灾害监测预警提供技术方法支持。系统框图见图10，实物见图11。
主要技术指标：
1）A/D分辨率：等效12位；
2）采样间隔：10～50μs；
3）频带：1～500 Hz；
4）程控放大器增益：5～1000倍程控可调；
5）通道数：3路传感器信号，采用MSD-BUS协议；
6）工作环境温度：0～＋40℃；
7）供电电源：直流8～28V，交直流两用供电。
5.分布式地质灾害监测采集传输仪
目前研制并应用的地质灾害监测仪器主要是通过线缆连接前端的传感器，主要缺点是架线比较困难、连接的传感器数量有限，不适合地形复杂、要求监测点多的监测环境。分布式地质灾害监测采集传输仪在物理层和MAC层采用了IEEE802.15.4协议，在网络层采用了ZigBee协议，进行了降低功耗和简化路由算法的工作，有效地增加了传感器数量，相对于有线方式具有很大的优越性。仪器系统框图见图12，实物见图13。
图12 分布式地质灾害监测采集传输仪框图
主要技术指标：
1）A/D分辨率：等效16位；
2）组网规模：1个主机和10个采集器；
3）无线协议：780MHz，符合ZigBee规范的网状网拓扑结构；
图13 分布式地质灾害监测采集传输仪
4）采集器供电：3.6V电池；
5）主机供电：直流12V，交直流两用供电；
6）工作环境温度：-20～＋40℃。
6.地质灾害群测群防预警信息管理系统
地质灾害群测群防预警信息管理系统包括单机版、B/S版、宣传网站、C/S（三维）版。单机版系统是基于VB＋MapObject组件的开发模式研发的，地图格式为shp格式，主要用于群测群防基本信息的录入和管理，软件见图14。
图14 地质灾害群测群防预警信息管理系统单机版软件
B/S版系统是基于网络开发的，应用了超图公司SuperMap is.net平台的二次开发功能，通过网络实现了监测数据实时查询、群测群防体系管理、根据权限进行数据录入、群测群防两卡一表录入查询等管理功能，极大地方便了地方管理人员对于灾害点和群测群防点的管理，软件见图15。
地质灾害群测群防监测信息网是为了群测群防监测技术研发与示范项目的成果展示和仪器宣传而开发的网站。网站通过新闻、项目概况、仪器介绍、科普等栏目对项目的主要成果和地质灾害监测的重要性进行宣传。计划在未来实现对地质灾害监测类工作的统一宣传工作，软件见图16。
图15 地质灾害群测群防预警信息管理系统B/S 版软件
图16 地质灾害群测群防预警信息管理系统网站软件
C/S版（三维）是在之前的B/S版本的工作基础上研发的，系统基于iTelluro三维地理信息组件，在三维环境下实现了地质灾害、预警预案、群测群防、监测信息的一体化管理，基于插件式二次开发接口，可快速实现防治决策、综合管理等定制业务，软件见图17。
图17 地质灾害群测群防预警信息管理系统C/S 版软件
二、应用范围及应用实例
1.示范区应用情况
图18 水富县火车站安装的地质灾害多参数采集传输仪
图19 大关县职业中学安装的分布式地质灾害监测采集传输仪
以上研制的仪器均已在云南昭通市示范区内得到应用，在水富县布置了3套地质灾害多参数采集传输仪，用于监测雨量、位移、含水率参数（图18）；在水富县、盐津县、大关县安装了滑坡预警伸缩仪150个、裂缝报警器300个、泥石流监测分析预警装置3套；在大关县职业中学安装分布式地质灾害监测采集传输仪一套（图19）；分布式电导率地质灾害监测装置在河北南戴河及山东昌邑的海水入侵观测孔进行了监测（图20）；地质灾害群测群防预警信息管理系统在云南省昭通市进行了示范应用，对云南省昭通市主要县区的地形图及影像图进行了编辑处理，已录入灾害点882个、专业监测点8个。
图20 河北南戴河安装的分布式电导率地质灾害监测装置
2.推广情况及效果
1）在2008年的汶川震后重建工作中，为汶川灾区生产滑坡预警伸缩仪5000套、裂缝报警器85000套（图21）；在青海玉树震后重建工作中，安装了滑坡预警伸缩仪40套；在四川安县、云南昭通市成功预警预报4次（图22）。
图21 为汶川灾区生产组装了9万套裂缝报警器、滑坡预警伸缩仪及配套设备
图22 报警材料
2）地质灾害多参数采集传输仪，在四川康定地区安装了7台（图23），四川中江县冯店垮梁子滑坡安装了2 台（图24），舟曲灾后恢复重建防治规划区地质灾害监测预警（二期）安装了73台（图25），重要地质灾害隐患监测示范（辽宁）16台（图26），目前均工作正常。
3）泥石流监测分析预警装置在北京怀柔幽谷深潭及门头沟矿区安装了6套（图27），在四川康定地区安装了9套（图28），目前均工作正常。
3.应用前景
地质灾害的破坏力巨大，对人类的生命财产及人类赖以生存和发展的资源与环境造成危害和破坏。这些仪器的推广不仅能使开发单位产生良好的经济效益，更重要的是通过应用，对地质灾害进行及时预警，可最大程度地减轻人民群众生命财产的损失和对环境的破坏，这个价值是无法用经济指标估量的。按照这种运行模式可以使有限的资金发挥最大的社会经济效益。
图23 四川康定现场
图24 四川冯店垮梁子现场
图25 甘肃舟曲现场
图26 辽宁现场
图27 北京怀柔现场
图28 四川康定现场
三、推广转化方式
1.申请专利保护知识产权
泥石流监测分析预警装置已经获得发明专利，见图29；地质灾害多参数采集传输仪、滑坡预警伸缩仪和裂缝报警器已经获得实用新型专利，见图30至图32；地质灾害群测群防预警信息管理系统已经获得计算机软件著作权，见图33；分布式电导率地质灾害监测装置和分布式地质灾害监测采集传输仪的发明专利已经通过了初审。
图29 泥石流监测分析预警装置发明专利证书
图30 地质灾害多参数采集传输仪实用新型专利证书
2.培训、宣传与交流
在汶川震后重建工作中，进行了大量的现场培训指导工作（图34）；群测群防项目所研发的9项技术设备和软件在2008年科技部发布的《南方地区雨雪冰冻灾后重建实用技术手册》和国家减灾委及科技部抗震救灾专家组编《地震次生灾害应急实用技术手册》中列为代表国土资源部的9个地质灾害防治实用技术；2009年3月，全国地质环境工作会议上做了宣传报告对群测群防监测预警仪器展览；2009年5月，云南地质灾害防治工作会议上做了宣传报告并对仪器安装维护应用进行了培训；2009年7月，全国地质灾害汛期防治会议上发放了群测群防仪器宣传材料；2009年7月，协办昭通市地质灾害群测群防交流培训会，编写了群测群防知识宣传手册和群测群防监测预警系列仪器的使用说明书、录制了群测群防知识宣传视频节目；2009年9月，河北省地质灾害防治会议上做了宣传报告，对仪器安装使用维护进行了培训；2009年10月，全国地质灾害应急防治会议（长沙）上做了专题报告及仪器展示；2009年11月，国土资源部开展了黄石地质灾害应急演练，这些仪器参加了演练；2009年12月，东南亚国际滑坡会议上做了多媒体报告、仪器展示、并发表论文“低成本监测报警系统在中国的应用”。
图31 滑坡预警伸缩仪实用新型专利证书
图32 裂缝报警器实用新型专利证书
图33 地质灾害群测群防预警信息管理系统计算机软件著作权证书
图34 灾区安装培训指导
技术依托单位：中国地质调查局水文地质环境地质调查中心
联系人：张青曹修定
通讯地址：河北保定七一中路1305号
邮政编码：071051
联系电话：0312-5908718
电子邮件：[email protected]
Ⅱ 婊戝潯闃叉不鐩戞祴鏂规硶锛
1鏉 婊戝潯鐩戞祴鍐呭逛竴鑸鍖呮嫭锛氬湴琛ㄥぇ鍦板彉褰㈢洃娴嬨佸湴琛ㄨ傜紳浣嶉敊鐩戞祴銆佸湴闈㈠炬枩鐩戞祴銆佸缓绛戠墿鍙樺舰鐩戞祴銆佹粦鍧¤傜紳澶氱偣浣嶇Щ鐩戞祴銆佹粦鍧℃繁閮ㄤ綅绉荤洃娴嬨佸湴涓嬫按鐩戞祴銆佸瓟闅欐按鍘嬪姏鐩戞祴銆佹粦鍧″湴搴斿姏鐩戞祴绛夈傚逛簬鈪犵骇婊戝潯闃叉不宸ョ▼锛屽簲寤虹珛鍦拌〃涓庢繁閮ㄧ浉缁撳悎鐨勭患鍚堢珛浣撶洃娴嬬綉銆
2鏉 鍦拌〃澶у湴鍙樺舰鐩戞祴鏄婊戝潯鐩戞祴涓甯哥敤鐨勬柟娉曘傞噰鐢ㄧ粡绾浠銆佸叏绔欎华銆丟PS绛夋祴閲忎华鍣ㄤ簡瑙ｆ粦鍧′綋姘村钩浣嶇Щ銆佸瀭鐩翠綅绉讳互鍙婂彉鍖栭熺巼銆傜偣浣嶈宸瑕佹眰涓嶈秴杩嚶2.6锝5.4mm锛屾按鍑嗘祴閲忔瘡鍏閲屼腑璇宸灏忎簬卤1.0锝1.5mm.瀵逛簬鍦熻川婊戝潯锛岀簿搴﹀彲閫傚綋闄嶄綆锛屼絾瑕佹眰姘村噯娴嬮噺姣忓叕閲屼腑璇宸涓嶈秴杩嚶3.0mm.
3鏉 鍦拌〃瑁傜紳浣嶉敊鐩戞祴灏嗕簡瑙ｅ湴瑁傜紳浼哥缉鍙樺寲鍜屼綅閿欐儏鍐点傞噰鐢ㄤ几缂╀华銆佷綅閿欒★紝鎴栧崈鍒嗗崱鐩存帴閲忔祴銆傛祴閲忕簿搴0.1锝1.0mm.
4鏉 鍦颁笅姘村姩鎬佺洃娴嬩互浜嗚В鍦颁笅姘翠綅涓轰富锛屽彲杩涜屽湴涓嬫按瀛旈殭姘村帇鍔涖佹壃鍘嬪姏銆佸姩姘村帇鍔涘強鍦颁笅姘存按璐ㄧ洃娴嬨
5鏉 婊戝潯娣遍儴浣嶇Щ鐩戞祴鏄鐩戞祴婊戝潯浣撴暣浣撳彉褰㈢殑閲嶈佹柟娉曪紝鐢ㄤ互鎸囧奸槻娌诲伐绋嬬殑瀹炴柦鍜屾晥鏋滄楠屻傞噰鐢ㄩ捇瀛斿炬枩浠浜嗚В婊戝潯娣遍儴锛岀壒鍒鏄婊戝甫鐨勪綅绉绘儏鍐点傜郴缁熸荤簿搴︿笉瓒呰繃卤5mm/15m.
6鏉 閿氱储娴嬪姏璁＄敤浜庨勫簲鍔涢敋绱㈢洃娴嬶紝浠ヤ簡瑙ｉ勫簲鍔涘姩鎬佸彉鍖栧拰閿氱储鐨勯暱鏈熷伐浣滄ц兘锛屼负宸ョ▼瀹炴柦鎻愪緵渚濇嵁銆傞噰鐢ㄨ疆骞呭紡鍘嬪姏浼犳劅鍣ㄣ侀挗寮﹀紡鍘嬪姏鐩掋佸簲鍙樺紡鍘嬪姏鐩掋佹恫鍘嬪紡鍘嬪姏鐩掕繘琛岀洃娴嬨傞暱鏈熺洃娴嬬殑閿氭潌鏁颁笉灏戜簬鎬绘暟鐨5%.
7鏉 鍘嬪姏鐩掔敤浜庢姉婊戞々鍙楀姏鍜屾粦甯︽壙閲嶉樆婊戝彈鍔涚洃娴嬶紝浠ヤ簡瑙ｆ粦鍧′綋浼犻掔粰鏀鎸″伐绋嬬殑鍘嬪姏銆傚帇鍔涗紶鎰熷櫒渚濇嵁缁撴瀯鍜屾祴閲忓師鐞嗗尯鍒嗭紝绫诲瀷绻佸氾紝浣跨敤涓搴旇冭檻浼犳劅鍣ㄧ殑閲忕▼涓庣簿搴︺佺ǔ瀹氭с佹姉闇囧強鎶楀啿鍑绘ц兘銆佸瘑灏佹х瓑鍥犵礌銆
8鏉 鐩戞祴鏁版嵁鐨勯噰闆嗗簲灏藉彲鑳介噰鐢ㄨ嚜鍔ㄥ寲鏂瑰紡銆傛暟鎹澶勭悊椤诲湪璁＄畻鏈轰笂杩涜岋紝鍖呮嫭寤虹珛鐩戞祴鏁版嵁搴撱佹暟鎹鍜屽浘褰㈠勭悊绯荤粺銆佽秼鍔块勬姤妯″瀷銆侀櫓鎯呴勮︾郴缁熺瓑銆傜洃娴嬭捐￠』鎻愪緵婊戝潯浣撻櫓鎯呴勮︽爣鍑嗭紝骞跺湪鏂藉伐杩囩▼涓閫愭ュ姞浠ュ畬鍠勩傜洃娴嬫柟椤诲畾鏈熷悜寤鸿惧崟浣嶃佺洃鐞嗘柟銆佽捐℃柟鍜屾柦宸ユ柟鎻愪氦鐩戞祴鎶ュ憡锛屽繀瑕佹椂锛屽簲鎻愪氦瀹炴椂鐩戞祴鏁版嵁銆
鏇村氬叧浜庡伐绋/鏈嶅姟/閲囪喘绫荤殑鏍囦功浠ｅ啓鍒朵綔锛屾彁鍗囦腑鏍囩巼锛屾偍鍙浠ョ偣鍑诲簳閮ㄥ畼缃戝㈡湇鍏嶈垂鍜ㄨ锛https://bid.lcyff.com/#/?source=bdzd
Ⅲ 地质灾害勘察都用到哪些仪器
不同地质灾害需要不同的仪器进行勘察。
地质灾害是指在自然或者人为因素的作用下形成的，
对人类生命财产、环境造成破坏和损失的地质作用（现象）。
如崩塌、滑坡、泥石流、地裂缝、地面沉降、地面塌陷、岩爆、
坑道突水、突泥、突瓦斯、煤层自燃、黄土湿陷、岩土膨胀、砂土液化，
土地冻融、水土流失、土地沙漠化及沼泽化、土壤盐碱化，
以及地震、火山、地热害等。
地质灾害勘察一般采用野外踏勘，辅助非侵入式仪器。
如面波仪，声波仪，可以大致确定
1.滑坡面，前沿的位置
2.地裂缝位置，宽度
3.地面沉降，塌陷后地层形态
湿陷黄土主要还是靠室内固结试验确定湿陷系数等参数。
砂土液化用标贯和静力触探判别。
岩土工程勘察规范上应该都有。
其他再高级的就没有了`基本都是靠两条腿+罗盘仪+皮尺