王威

摘 要 隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也在不斷發(fā)展進(jìn)步，應(yīng)用領(lǐng)域在不斷擴(kuò)大。邊坡災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警是新時(shí)期物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的一個(gè)重要的方面。文章從道路邊坡安全問(wèn)題出發(fā)，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)，探討建立基于光纖光柵傳感器的完整公路邊坡安全監(jiān)測(cè)方法的技術(shù)可行性。通過(guò)該技術(shù)在公路邊坡防護(hù)中的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)公路邊坡安全事故的預(yù)警，保證公路的安全運(yùn)行，對(duì)新時(shí)期的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)及工程應(yīng)用有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞 邊坡災(zāi)害；監(jiān)測(cè)預(yù)警；物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)；工程應(yīng)用

中圖分類號(hào) G2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2018）222-0142-02

物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展到一定程度的產(chǎn)物，其最基本的作用模式就是“互聯(lián)網(wǎng)+實(shí)物”，也就是可以實(shí)時(shí)的對(duì)實(shí)物進(jìn)行監(jiān)控和管理。目前，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷的擴(kuò)大，尤其是在物流領(lǐng)域和檢測(cè)領(lǐng)域。邊坡災(zāi)害在眾多自然災(zāi)害中的發(fā)生頻率比較高，并且由于災(zāi)害發(fā)生的地理位置比較偏僻，在現(xiàn)實(shí)的檢測(cè)和預(yù)警中具有一定操作難度，而物聯(lián)網(wǎng)可以很好的解決這一難題。

1 物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀

物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展到一定程度的產(chǎn)物，而真正地提出了物聯(lián)網(wǎng)概念是在1999年。物聯(lián)網(wǎng)實(shí)際上是通過(guò)傳感器、射頻識(shí)別技術(shù)、全球定位系統(tǒng)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)物的管理，具體包括聲音、光、熱、電、力學(xué)、化學(xué)、生物、位置、及其它客觀需要的信息的采集，然后再通過(guò)數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)互動(dòng)的物體或過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)一定需要互聯(lián)網(wǎng)的接入，只有互聯(lián)網(wǎng)參與其中才能實(shí)現(xiàn)智能產(chǎn)品和過(guò)程的感知、識(shí)別和管理。

總而言之，物聯(lián)網(wǎng)是計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮，在電網(wǎng)配備、各種傳感器、道路、橋梁、建筑、鐵路、隧道、石油和天然氣管道、水壩、供水系統(tǒng)、災(zāi)害檢測(cè)中均有很強(qiáng)的應(yīng)用。毫無(wú)疑問(wèn)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將給人民的日常生活帶來(lái)巨大的變化，但是有多少技術(shù)應(yīng)用尚未探索，本文主要從邊坡災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警的角度切入，就邊坡災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)及工程應(yīng)用展開詳細(xì)研究。

2 以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的邊坡安全監(jiān)測(cè)技術(shù)

近幾年，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，相應(yīng)的人們對(duì)與道路建設(shè)安全性要求也在不斷的提高，但是在現(xiàn)實(shí)的道路邊坡管理中，邊坡安全問(wèn)題仍有十分突出。在專業(yè)領(lǐng)域，主要有兩類危險(xiǎn)型的邊坡，一種是坡度為30°～60°且高度大于30m的巖質(zhì)邊坡，另一種是坡度大于60°且高度大于20m的高陡坡。在具體應(yīng)用領(lǐng)域，可以根據(jù)邊坡的變形特性和機(jī)理，將邊坡變形分為滑坡、塌方、拼湊、傾倒幾種情況，相應(yīng)的不同情況也會(huì)采用不同的物聯(lián)網(wǎng)邊坡安全監(jiān)測(cè)技術(shù)來(lái)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)警。

2.1 光纖方面

“光纖布拉格光柵傳感器技術(shù)”是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在邊坡安全監(jiān)測(cè)技術(shù)中比較重要的組成部分，亦是邊坡安全監(jiān)測(cè)技術(shù)中使用的最基本傳感器技術(shù)，近年來(lái)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，被譽(yù)為20世紀(jì)測(cè)試領(lǐng)域的一項(xiàng)重大發(fā)明。光纖布拉格光柵傳感器技術(shù)發(fā)展迅速，已成為許多領(lǐng)域的前沿研究和應(yīng)用方向，其作用原理主要是采用通信單模光纖作為傳感介質(zhì)，從而可以根據(jù)不同的封裝測(cè)量位移，壓力、應(yīng)變等各種物理量，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)操作，易與光纖通信系統(tǒng)集成，并且具有耐腐蝕、小漂移、高靈敏度、長(zhǎng)壽命的特點(diǎn)。

在現(xiàn)實(shí)操作中，會(huì)根據(jù)不同地質(zhì)條件的不同，采用不同光纖傳感技術(shù)，常見的有預(yù)應(yīng)力錨索傳感、噴錨網(wǎng)防護(hù)傳感、鋼絲網(wǎng)加固傳感、植樹綠化傳感等?，F(xiàn)實(shí)中最常見的使用方法就是將物聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)跟高陡斜坡的穩(wěn)定性和后期維護(hù)安全風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)處理相結(jié)合，然后將高陡邊坡的安全隱患進(jìn)行實(shí)時(shí)傳感處理，常見的傳感監(jiān)測(cè)有溫度，降雨、地面應(yīng)力等，從而很好的解決邊坡災(zāi)害隱蔽、長(zhǎng)期變化、累積、突變的讓特點(diǎn)，對(duì)邊坡災(zāi)害進(jìn)行實(shí)時(shí)的安全監(jiān)測(cè)和預(yù)警，達(dá)到早期預(yù)防災(zāi)害的目的。

2.2 安全監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)

安全監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)主要是對(duì)魚邊坡災(zāi)害的一種預(yù)防措施，其技術(shù)的著重點(diǎn)落在電量傳感器的穩(wěn)定性控制上，并且常常和智能感知材料技術(shù)配合使用。智能感知材料技術(shù)近年來(lái)快速發(fā)展，為邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)提供了一種新方法，特別是對(duì)光纖布拉格光柵傳感器技術(shù)，對(duì)光合波的設(shè)備維護(hù)、信號(hào)解調(diào)、光纖跳線處理、傳輸電纜維護(hù)、光開關(guān)解調(diào)和系統(tǒng)軟件升級(jí)均有性能上的幫助。通過(guò)安全監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)，可以很好的監(jiān)控邊坡的穩(wěn)定性，及時(shí)的收集處理滑坡預(yù)警信息，降低邊坡坍塌等地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性。

在新時(shí)期的安全監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)也隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷進(jìn)步而有所進(jìn)步，現(xiàn)階段的安全監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)基本上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)控，相應(yīng)的傳感器傳感信息的傳輸效率也有了明顯的提高，但是安全監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)仍舊有很大的發(fā)展中間，尤其是在數(shù)據(jù)儲(chǔ)存容量方面?，F(xiàn)階段很多的安全監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)的傳輸監(jiān)控點(diǎn)數(shù)量偏少，很多邊坡的安全監(jiān)控上存在一些監(jiān)測(cè)的盲區(qū)，從而會(huì)遺漏一些監(jiān)控點(diǎn)，在現(xiàn)實(shí)生活中要有意識(shí)的加強(qiáng)和改進(jìn)。

3 邊坡災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)及工程應(yīng)用

目前，我國(guó)在邊坡災(zāi)害的安全監(jiān)測(cè)預(yù)警方面開展較少，在一些復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造中，很容易發(fā)生崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。在這種情況下，邊坡安全監(jiān)測(cè)預(yù)警就顯得尤為重要。

3.1 深部位移監(jiān)測(cè)

深部位移監(jiān)測(cè)技術(shù)是利用監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)內(nèi)部變形來(lái)進(jìn)行的，是邊坡災(zāi)害對(duì)邊坡結(jié)構(gòu)干擾程度的直接體現(xiàn)。深部位移監(jiān)測(cè)技術(shù)的操作原理并不復(fù)雜，首先，內(nèi)位移監(jiān)測(cè)通過(guò)沖壓變形區(qū)，嵌入專門的內(nèi)位移監(jiān)測(cè)設(shè)備，實(shí)時(shí)采集內(nèi)位移數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)發(fā)送到服務(wù)器，從而完成內(nèi)位移監(jiān)測(cè)。之后，再將內(nèi)位移監(jiān)測(cè)固定式測(cè)斜儀通過(guò)鉆探的方式，將測(cè)頭送入連桿埋入壩體內(nèi)，當(dāng)壩體內(nèi)位移變化時(shí)，測(cè)頭將會(huì)傾斜，從而信號(hào)電纜插入地面，測(cè)得外位移監(jiān)測(cè)情況。需要注意的是，每臺(tái)內(nèi)位移監(jiān)測(cè)儀均由一組內(nèi)傾儀進(jìn)行內(nèi)位移監(jiān)測(cè)的，監(jiān)測(cè)點(diǎn)的選擇需要結(jié)合地質(zhì)勘探報(bào)告和場(chǎng)地地形條件，而鉛垂線段測(cè)量變形則需要在規(guī)定位置上進(jìn)行安裝，固定測(cè)斜儀則需要沿井底方向安裝。

3.2 相對(duì)位移監(jiān)測(cè)

邊坡災(zāi)害的造成情況比較復(fù)雜，相應(yīng)的影響因素也比較多變，像監(jiān)測(cè)滑坡、崩塌變形裂縫、崩塌滑動(dòng)均可能導(dǎo)致邊坡災(zāi)害的發(fā)生。為了對(duì)邊批災(zāi)害的嚴(yán)重程度進(jìn)行有效的測(cè)量和控制，相對(duì)位移監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。相對(duì)位移監(jiān)測(cè)主要由伸縮桿組成的，具有安裝簡(jiǎn)單、使用方便、不耗電等優(yōu)點(diǎn)，而且可以實(shí)現(xiàn)待機(jī)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控。在相對(duì)位移監(jiān)測(cè)過(guò)程中，只需要將控制系統(tǒng)軟件打開，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)便可由前端集成軟件完成。

在測(cè)量變形時(shí)，結(jié)構(gòu)的振動(dòng)會(huì)引起位移計(jì)的位移，萬(wàn)向連接軸部分會(huì)被傳遞給二次機(jī)械負(fù)放大機(jī)構(gòu)，負(fù)放大的振動(dòng)位移再傳遞給弦，成為振動(dòng)弦的應(yīng)力變化。通過(guò)激勵(lì)振動(dòng)弦電磁線圈，然后再通過(guò)電纜傳輸?shù)阶x出裝置，從而測(cè)量出振動(dòng)頻率、頻率信號(hào)及待測(cè)結(jié)構(gòu)的位移。

3.3 降雨量監(jiān)測(cè)

邊坡災(zāi)害與降雨量、降雨歷時(shí)、降雨模式有著密切的聯(lián)系。換句話說(shuō)，降雨類型的規(guī)模和時(shí)間、連續(xù)的強(qiáng)降雨類型和當(dāng)?shù)乇┯暾T發(fā)地質(zhì)災(zāi)害類型都有自己的特點(diǎn)，而降雨量監(jiān)測(cè)站可以通過(guò)變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)的設(shè)置來(lái)加強(qiáng)變形點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而有利于邊坡災(zāi)害的安全形勢(shì)分析，為災(zāi)害預(yù)警提供可靠的參數(shù)。降雨量監(jiān)測(cè)實(shí)際上是參考了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的作用模式，用的雨量監(jiān)測(cè)站系統(tǒng)由一個(gè)雨量計(jì)和PVC列碼頭（或鍍鋅鋼支架，視情況而定）構(gòu)成，充當(dāng)于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的傳感器。通過(guò)降雨量監(jiān)測(cè)，可以實(shí)現(xiàn)降雨量的智能數(shù)據(jù)采集，并且可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期存儲(chǔ)和遠(yuǎn)程傳輸。

4 新時(shí)期加強(qiáng)邊坡災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)及工程應(yīng)用的合理化建議

科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)能力，一定要加強(qiáng)邊坡災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)及工程應(yīng)用方面的科技創(chuàng)新，從而從根本上保證技術(shù)應(yīng)用的先進(jìn)性。在科技創(chuàng)新研發(fā)與現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的銜接過(guò)程中，一定要講究實(shí)事求是，做到理論聯(lián)系實(shí)際，注重技術(shù)在現(xiàn)實(shí)操作中的時(shí)效性研究。另外，也要有意識(shí)的加強(qiáng)邊坡災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)及工程應(yīng)用方面的人才隊(duì)伍建設(shè)，為邊坡災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警水平的提高提供充足的人才基礎(chǔ)。一定要加強(qiáng)人才的培養(yǎng)，完善人才的專業(yè)培養(yǎng)方案，不斷挖掘人才的潛在價(jià)值，將人才在邊坡災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警方面的專業(yè)性盡可能大的提高，從而加速邊坡災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警的發(fā)展速度。

5 結(jié)論

邊坡災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警水平的提高并不是可以一蹴而就的，其中牽扯到的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)和工程應(yīng)用的提高也是需要一步一個(gè)腳印踏實(shí)前行的。最后，謹(jǐn)以本文祝邊坡災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)及工程應(yīng)用相關(guān)方面工作開展順利。

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