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在香港大屿山2个斜坡上安装传感器,在山体滑坡

文章作者:必威-仪器仪表 上传时间:2019-11-14

为加强山体滑坡灾害预警,最大限度减少山体滑坡灾害带来的生命财产损失,今年6月,香港香港科技大学科研团队计划利用物联网、人工智能技术,研发更精准的滑坡监测预警系统。这其中,各类传感器的监测手段必不可少。 香港卫星影像图 香港山体滑坡灾害多发的原因 在我国香港,常常把山体滑坡称之为山泥倾泻。这是因为香港地势多山且山势陡峭,天然山坡的面积达到了6成,加之城市居民人口众多,导致大量建筑和道路都位于山区附近。同时,伴有季节性大雨及山坡地区发展稠密,每年一到夏季,极端降雨事件频发。 更糟糕的是,香港在第二次世界大战之后迅速发展时期出现了数以千计的人造斜坡,这些斜坡大多没有经过专业人士的设计和加固,因此一旦遇上大雨就很容易出现山泥倾泻。这样一来,多种原因导致了香港是山泥倾泻的高发地区。不稳定的山地地貌在受到雨水侵蚀后,极易产生山体滑坡灾害,对居民生命财产安全造成巨大威胁。 香港研发滑坡地质灾害新型监测系统 2019年6月初,香港科技大学科研团队发布消息称,他们计划利用物联网智能监测和人工智能技术,研发更精准的山泥倾泻预警系统,并与香港土木工程拓展署及天文台合作,最快3年后在大屿山的斜坡进行系统测试,最终推出如暴雨警报般的地区性的山泥倾泻警告。 科研团队计划于8年内建立斜坡安全中心,针对香港斜坡安全进行研究。项目将利用人工智能,收集及分析从遥感卫星等不同监测器中取得的数据,如风速、降雨量、湿度、气温及幅射,了解有可能引发山泥倾泻的不同气候。 研究团队计划在3至4年后,在香港大屿山2个斜坡上安装传感器,进行系统测试。研发成功后,会推出如暴雨警报般的地区性的山泥倾泻警告。其实,作为香港城区最典型的滑坡地质灾害多发地之一,早在2008年,便有国外科技公司在大屿山地区,部署了基于无线传感器网络的山体滑坡监测方案。 香港历史上的无线传感器监测方案 当时,政府部门试图部署一种灵活稳定的系统对山体滑坡进行监测和预警。政府部门尝试部署过多套有线方式的监测网络,但是由于监测区域往往为人迹罕至的山间,缺乏道路,野外布线,电源供给等都受到限制,使得有线系统部署起来非常困难。此外,有线方式得不到实时数据,灵活性较差。 对此,2008年的时候,当局便与国外智能传感器公司合作,在香港青山和大屿山地区沿山势走向竖直设置多个孔洞,每个孔洞都会在最下端部署一个液位传感器,并在不同深度部署数个倾角传感器。 其中,液位传感器可以监测地下水位的深度,从而作为衡量山体滑坡危险程度的首要指标。液位传感器测得的数据会通过无线网络进行发送传输;而倾角传感器,则负责在监测山体的位移与运动数据。 具体来说,由于山体往往由多层土壤或岩石组成,不同层次间由于物理构成和侵蚀程度不同,其位移和运动速度不同。发生这种现象时,埋设在不同位置和深度的倾角传感器,可测得并传送回不同的倾角数据。在无线网络获取到各个倾角传感器的数据后,通过数据融合处理,专业人员就可以据此判断出山体滑坡的趋势和强度,并判断其危险程度。 数据显示,我国山区面积占全区面积70%以上,目前,在我国多个地方的滑坡应急变形监测应用中,也有采用GNSS卫星定位测量与测斜管等倾角传感器的案例。可以说,GNSS定位、物联网智能感知、大数据分析等技术的应用,实现了对我国多地滑坡等典型地质灾害隐患点的全天候、全方位的动态化、数字化、自动化监测分析预警,为相关部门第一时间处置提供了有力数据支撑。

中新网6月6日电 据香港《星岛日报》报道,香港约6成面积为天然山坡,因极端降雨事件频生,增加山泥倾泻风险,为防患未然,香港科技大学领导的国际跨学科研究团队,将利用人工智能,研发更精准的山泥倾泻预警系统,并与香港土木工程拓展署及天文台合作,最快3年后在大屿山的斜坡进行系统测试,最终推出如暴雨警报般的地区性的山泥倾泻警告。

11月13日22时50分,浙江省丽水市莲都区雅溪镇里东村发生山体滑坡,滑坡塌方量30余万立方米,导致27户房屋被埋。截至11月15日18时,已造成22人遇难、15人失踪、1人受伤。在为遇难人民祈福的同时,我们或许更应该思考,如何预知山体滑坡形成,提前做出应对。 山体滑坡是山区最常见的地质灾害之一,它严重威胁人民的生命财产安全,破坏工程设施,影响正常的生产和生活,造成巨大经济损失和人员伤亡。我国是个多山的国家,山地面积约占全国总面积的2/3,是世界上山体滑坡较多的国家之一。仅2015年,先后有贵州、云南、广西、重庆、湖北等地发生规模不等的山体滑坡。 对于此次在丽水发生的山体滑坡,浙江省地质灾害防治专家库专家李长江表示,最主要的触发因素是降雨。当前我国主要采用激光测距仪、伸缩仪、土壤湿度仪等山体滑坡监测方法和系统,存在自动化程度低、位移监测精度差、难以反映山体整体变形、无法实现实时监测和预警等缺陷,监测效果难以达到要求。 然而随着科学技术的发展,其实山体滑坡监测技术已经在不断推进,产生了许多新的技术,如GPS技术、3S技术、CT技术、TDR技术、仪器仪表监测、空间监测、遥感监测等,让监测“自动化”,实现了对可能的滑坡险情进行提前预警。但诸如运用GPS等无线监测方式,在降雨条件下,将无法获得高质量图像,如果要实现全天候、连续获取信息,就需要高分辨率的卫星遥感图像,投入成本太高。 而无线传感器网络,一种全新的网络化信息获取与处理技术。它所需布置的传感器节点成本低,又可实现对整个滑坡监测区域进行大范围的节点布置,保证数据采集的深度,成为山体滑坡监测最值得推广的技术。 比如,以一种运用无线传感网络的山体滑坡系统为例。技术人员在监测区域安放大量的传感器节点测量山体位移值和加速度值,由于山体滑坡主要是由地下水侵蚀产生,因此地下水位深度是显示山体滑坡危险度的重要指标,通过现场打孔,由部署在孔洞最下端的液位深度传感器采集并由无线网络发送液位值。山体往往由多层土壤或岩石组成,不同层次间由于物理构成和侵蚀程度不同,其运动速度不同,发生这种现象时,部署在不同深度的倾角传感器将会返回不同的倾角数据,通过倾角传感器可以监测山体的运动状况。测量过程中,传感器节点自动调节信息的采集频率和信息的采集量,协调器和路由器节点,通过以洪泛为基础的平面路由方式构建信息传输网络及其路由。以网络的终端路由器节点为簇头,与传感器节点建立簇网络,对采集的信息进行传输与汇聚。簇头节点对信息进行去冗余处理,通过平面路由,发送到与GPRS网关相连的协调器,GPRS网关把汇聚的信息以自定义的数据格式发送到远程监控中心;远程监控中心对收到的信息进行处理,从而实现对山体滑坡准确的预警预报。 但遗憾的是,目前我国在无线传感监测上仍然无人问津。目前国内主要研发通过自主的北斗卫星导航技术的监测技术,也是我国未来监测山体滑坡的重要手段之一。在2013年,合肥工业大学的安全关键工业测控技术教育部工程研究中心团队,已成功研发出具有完全自主知识产权的“北斗Ⅱ 惯性测量的山体滑坡灾害监测系统”,可对山体进行24小时实时变形监测,智能评估其安全状况,并对可能的滑坡险情进行提前预警。据悉,该系统融合了北斗Ⅱ高精度定位技术、GPRS无线通信技术、网络通信技术以及智能信息处理技术,通过在山体关键点布置的高精度监测设备,捕获滑坡早期的缓慢、匀速变形数据,自动分析山体的整体变形,并进行推理和预警,有效解决了传统方法存在的问题。 当前,无论是山体滑坡还是地震,我国在自然灾害的预警技术上,发展虽然缓慢但已经取得了一定成效。在应用科学技术对抗“大自然”的同时,我们也应当敬畏自然,让“天灾”远离人类。 (本文来源:中国仪表网,转载请注明出处)

科技日报记者 盛利

吴宏伟指,山泥倾泻预警系统能更準确地按地区预测山泥倾泻发生风险。

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7月11日,四川乐山峨边县突发山体塌方,垮塌的山体冲入道路下方的河中,造成附近水电站库区大坝严重受损,所幸未造成人员伤亡。而同一天,四川阿坝州松潘县一辆旅游大巴车被山上滚落的飞石砸中,事故已造成8死16伤。

因全球暖化加剧,香港受如超级颱风等极端天气侵袭的机会增加,强风暴雨亦会增加香港约六成面积为天然山坡带来山泥倾泻风险,为防患未然,科技大学领导的国际跨学科研究团队,将利用人工智能,分析从遥感卫星等不同监测器中取得的数据,如风速、降雨量、湿度、气温及幅射,结合本地山坡的土壤资料进行分析,研发山泥倾泻预警系统。项目统筹人科大协理副校长吴宏伟指,现时当香港大部份地区24小时累积雨量达175毫米,天文台才会发出山泥倾泻警告,于1983年设立,「新系统则能以地区为单位,更準确地作出预警,让公众及早应对。」项目近日获大学教育资助委员会近1亿元资助,为期8年,吴宏伟预计,研发系统需时3至4年,届时会于大屿山两斜坡进行测试。此外,将成立斜坡安全中心,供工程业人员使用,并培养公众防灾意识。

资料图:香港大屿山。李永杰 摄 图片来源:CTPphoto

连日来,随着四川迎来强降雨,导致部分区域山地自然灾害频频发生。当前,我国在山体滑坡监测与预警领域有哪些新技术?山地灾害的“飞来横祸”,如何依靠科技手段预防?12日科技日报记者采访了相关企业和专家。

为预防山泥倾泻导致人员伤亡情况发生,科大领导的国际跨学科研究团队,计划于8年内建立斜坡安全中心,针对香港斜坡安全进行研究。

山体滑坡预警已有成功案例

项目统筹人科大协理副校长吴宏伟指,项目将利用人工智能,收集及分析从遥感卫星等不同监测器中取得的数据,如风速、降雨量、湿度、气温及幅射,了解有可能引发山泥倾泻的不同气候。

记者查阅了解到,在山体滑坡等山地灾害预防监测领域,目前我国已有部分企业、科研机构进入该领域,并取得较好的预警效果。

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