北斗遥测终端在山洪灾害监测预警应用解决方案

一、方案概述

我国山洪灾害防治经历了”从理清思路，确定规模”、“探索方案，积累经验”、“急用先行，形成框架”、“补充完善，形成体系”四个阶段的发展，基本能够满足山洪灾害的“预警”和“预报”。为了最大程度的降低山洪灾害引发生命安全和财产损失，山洪灾害防治后续的建设进入“巩固提升，拓展深化”阶段，加强应对灾害的“预演”和“预案”能力。

新阶段山洪灾害自动监测站的建设，必须解决现有测站存在的不足，才能真正满足防洪“四预”的系统建设要求。为此，水利部印发了《2022年度山洪灾害防御能力提升项目建设工作要求》，明确了新阶段山洪灾害建设的要求。北斗三号卫星的推出，极大地解决北斗二号卫星通讯在山洪灾害预警监测站中的应用缺陷。针对山洪灾害测站短报文北斗通讯的应用，北斗二代与北斗三代的功能对比如下：

二、系统组成

山洪灾害监测预警系统是一套具备完善预测、预报、预警能力和应急指挥能力的系统。统主要包括水雨情监测系统、无线预警广播系统、视频会商系统组成。系统结合水量、雨情、水情、墒情、视频、图像、气象、遥感等智能感知产品和平台，分析确定警戒雨量和危险雨量，超过警戒线及时预警，确保雨情及时检测到，预警信息及时发出，关键时刻与山洪抢跑。通过采集终端对各项水文数据进行实时监测，并将采集数据通过无线通信终端传到中心的山洪灾害监测预警平台，平台对所得的数据进行综合分析并得出预警信息，最终由无线减灾发布系统发布预警信息。提高山洪灾害监测预警预报能力和应急救灾快速反应能力。可以把地质灾害监测分为四层：感知层、网络层、平台层、应用层。

感知层：实时感应各种监测参数传感器的状态，如地下水位、土壤含水率、土压力、雨情等前端感知设备；

网络层：支持数据通信，可上、下双向通讯，支持无线蜂窝网络、短信、北斗、PSTN、超短波、ZigBee等通信方式。感应设备M21F2可通过监测预警平台的通讯方式，上行发送至监测控制中心平台。

平台层：整合各层设备和系统功能，通过信号的连接，下发平台对前端感应器的命令，上传监测数据的采集、处理、存储和分析，实时联动前端各大监控设备。

应用层：开启信息发布途径，实时展示信息数据和预警信息。

三、系统功能

山洪灾害监测预警系统基于北斗卫星通信备用信道、高分辨率遥感数据及先进计算模型等关键技术，开发了山洪灾害监测预警系统。系统支持云平台，能实现灾害的预警分析、灾害损失快速评估、数据的实时更新及分析结果统计报表的输出、专题图的制作等功能。将虚拟现实技术与三维可视技术相结合，通过洪灾模拟演示，实现了基于真实场景下的山洪监测预警，是集监测、预警、分析、查询、应急、反馈、统计为一体的完整解决方案。

◆ 基础信息查询：主要有县乡村基本情况、小流域基本情况、监测站基本情况、县乡村防治预案、历史灾害情况、基础工情信息的检索、查询、添加、修改、删除、数据导入导出等功能；

◆ 水雨情监测服务：水雨情监测查询主要以WEBGIS及表格方式实时监视水雨情状况，查询统计水雨情信息；系统分为水雨情报警、雨情监测、河道水情监测、水库水情监测四大部分；

◆气象国土信息服务：可提供天气实况及预报、实时雨量信息、实时/历史台风路径、实时卫星云图等气象信息，滑坡、泥石流等隐患点的基本信息及监测信息，同时对雨量进行预测分析并保存入库；

◆ 预警发布服务：预警信息和状态显示、内部预警、外部预警、预警反馈、预警记录查询、预警指标显示修改等；

◆ 预警响应服务：预警发布服务子系统发布社会公众预警后，应急响应服务子系统自动启动，该系统将为决策者提供详尽、完整的山洪灾害响应工作流程。在灾害发生时，系统将提供准确的灾害发生位置和各种撤离路线的详细地图并提供响应列表查询服务，针对山洪灾害发生给人民群众带来的生命财产安全问题，系统还提供了各种救援措施、自救措施等方案，并对这些方案实施效果进行实时反馈服务；

◆应急指挥服务：可通过视频会议系统、移动式应急指挥系统实现信息的互联互通和人员及物资的统一调配。

◆ 门户管理功能：集中在一个窗口展示用户关注的信息，用户可进行个性化设置，根据需要实现水雨情信息、洪水预报、气象国土等不同数据的显示和分析，以一张图进行工作指引，完成山洪灾害预警的整体工作流程，实现相关的业务功能和信息管理。

四、系统特点

广域覆盖：山洪灾害预警广播系统采用IP网络、无线移动网络等多种传输方式进行数据和语音通信，保证预警信号覆盖面积，对地形环境的适应性强，基本上在手机可以打电话的地方都可传输山洪应急预警广播。

永远在线：系统可保证长期安全地运行，只要激活无线预警广播应用后，将一直保持在线状态，并可通过云平台实时监控设备状态。

实时发布：山洪灾害预警系统可实现文字、短信、电话拨号等多种播报方式，支持定时播报、紧急播报等功能，随时随地的发布和接收信息。

易操作性：现场硬件设备操作简单，只要有无线信息网络，山洪应急预警广播终端接通电源即可。软件界面操作方便，易于学习掌握，适合山区农村等环境。

电源保障：设备自带12伏供电蓄电池，在本地断电情况下使用蓄电池直接供电，同时可利用太阳能给终端供电，环保且安全。

五、系统意义

山洪灾害是一种破坏性极大的自然地质灾害，目前人们只能使用一些预警策略尽量降低山洪暴发的概率，但还不能在根本上杜绝这一灾害的发生，尤其是丘陵地区。使用山洪灾害监测预警系统，可以提前预知山洪灾害发生的时间，给人民群众尽力争取转移的时间，从而达到保护群众生命财产安全的目的。物联网技术的发展，进一步保证了人民群众的生命财产安全，为我国丘陵地区的经济发展做出巨大奉献。