陈立贵
四川德阳 618000
摘要：我国山区众多，滑坡地质灾害频发，给人们的生命财产安全造成了极大威胁。滑坡的形成是坡体位移由渐变到突变的过程，其通常发生在自然形成的山体及人类活动形成的坡体，如公路边坡、水坝、建筑基坑等。实践证明对隐患区域进行监测是最有效的灾害防治手段。如今，滑坡监测技术的研究朝着高精度化、实时化、自动化的方向发展，现有的滑坡监测方案很难全面满足监测性能及成本等多方面的需求。本文首先对滑坡监测系统的总体需求进行概述，其次根据系统需求提出了监测系统的整体架构，将监测系统划分为嵌入式监测终端，数据通信系统，数据云平台，并介绍各系统的组成与工作流程。接着详细介绍了监测传感器的设计方案及工作原理，最后对嵌入式监测终端与数据云平台的功能模块进行设计。
关键词：数据云平台；滑坡监测系统；总体设计；
1引言
滑坡灾害是坡体形变由渐变到突变的过程，随着坡体上的脆弱点不断发生移动，由最细微变化逐渐扩大，直至一个临界点，最后坡体失去稳定性导致大量泥土岩石快速倾泻。实践证明对坡体关键点的位移数据进行有效地监测并及时进行防治与灾害预警能够有效减少和预防滑坡灾害造成的损失。我国在地质灾害的监测和防治方面十分重视，投入了大量的科研成本，随着地质灾害的相关监测技术的研究不断深入，包括滑坡在内的地质灾害的防治工作已逐渐取得成效，每年成功预测的滑坡灾害案例逐步上升，仅2019年1至10月，通过监测预警、群测群防等工作，我国共准确预报地质灾害 939起，24753人成功避险，避免直接经济损失 8.3亿元。
目前滑坡监测手段主要分为位移监测,物理场监测,地下水监测和外部触发因素监测，其中表面位移是判断坡体稳定性的重要依据，也是研究滑坡演变过程及隐患区域治理的重要指标，因此监测中位移数据的精确性和有效性显得尤为重要。滑坡灾害的监测技术方案逐渐朝着更为精确化、智能化、实时化的研究方向发展。
2云平台管理系统
滑坡监测云平台管理系统主要分为三个子系统，包括设备管理系统，数据可视化系统，以及预警处理系统。项目管理系统负责各监测项目及设备管理。云平台为每一个监测终端设备分。配唯一设备ID ，管理系统通过设备 ID 关联数据库中设备状态与参数。云平台与设备之间实现心跳通信机制，监测设备定期上传运行状态。此外，云平台为管理人员分配不同权限，管理人员可通过云平台对设备远程管理与配置，任务发布。数据可视化系统主要负责监测数据的接收，存储，显示。具体的，系统可分为后台处理系统和前端显示系统。其中后端处理系统提供相应接口供各监测项目的设备实时上传位移监测数据，图像数据及设备状态等信息。云平台后端接收到数据的第一时间将进行数据存储，供前端系统进行数据获取。前端系统检测到有设备完成监测任务并上传数据后，将对采集到的图像数据及各监测点的位移数据进行分析与整理，以数据图表与图像的方式在云平台主界面进行显示。
预警管理系统根据监测期间各个监测点在单位时间内的位移量，方向和速率等信息进行综合分析，判断坡体的稳定状况并划分预警级别。终端管理人员根据预警信息对位移数据与监测图像进行核查，及时向当地群众发布滑坡预警，疏散人员，做好防灾减灾工作。
3.滑坡监测通信服务
监测终端与数据平台之间的通信采用4G无线网络实现，数据传输基于HTTP协议，数据格式为JSON格式。其中监测云平台后端实现了RESTful 风格的简洁接口，对监测终端上传的数据与请求映射到相应接口完成数据接收操作。
为实现监测云平台对监测终端的远程管理与配置，系统设计了相关的指令编码，监测终端通过对云平台下发的指令码以及参数的进行分析，执行特定的监测及上传任务。监测系统中的每个监测设备拥有唯一的设备ID，监测云平台可根据设备的ID定位监测设备的地址并发送相应指令及配置参数，指令的数据格式采用JSON格式，
监测端上传的数据主要分为图像数据，监测数据，设备信息，其中监测图片转换成二进制格式进行传输，其它数据按照参数名与参数值以JSON 格式进行传输。JSON是一种轻量级的数据交换格局，不受编程言语风格的影响，可读性很强，也易于程序进行解析和生成。
4. 终端配置与管理
滑坡监测云平台部署完成之后，通过滑坡监测云平台的 WEB 端界面登陆到云平台系统。
登陆完成之后，进入系统首页如图所示。首页包含导航栏、监测项目分布地图、监测项目与设备状态与统计。前端系统接入百度地图 API，将监测项目按照定位信息进行可视化的显示，并定时查询监测项目与设备状态，将统计信息在主页进行展示。管理系统可对数据库中的项目信息、人员信息、设备信息等进行修改，权限配置等，也可通过点击相应窗口获取设备和项目的详细信息。
5. 监测数据可视化系统
摄影测量在滑坡监测中的主要工作内容为：采集目标区域图像数据，并对图像数据进行解析和处理，从而确定其形态位置和外形。早期的摄影测量采用非接触式测量即直接拍摄目标图像进行分析，随着监测需求的对系统稳定性和环境适应性提出更高的要求，滑坡监测摄影测量逐渐与接触式传感器测量相结合，以适应不同监测环境的需求。
为满足在复杂环境下对滑坡地质灾害进行全天候监测的需求，本系统结合传统的非接触式摄影测量和传感器测量技术，选用点光源作为监测传感器材料，设置监测点传感器和参照点传感器，并对点光源传感器进行设计和改造。实际监测中在监测目标的关键位置布置监测传感器形成监测网格，并对传感器图像进行采集和分析，此类测量方案对于多样化的测量环境的具有更好的适应性。
滑坡监测云平台的数据可视化系统提供监测现场的实时监测数据的接收与存储，提供相应的图像、位移数据上传接口。云平台后台成功接收到上传数据时将根据指令对数据完成解析工作，并交给后台的数据存储模块对数据进行保存。监测云平台的数据可视化前端系统整合 Vue-Schart 组件，可根据实际需求设计个性化定制的数据可视化图表。通过可视化图表反映监测点位移的数据信息，各监测点位移程度的大小以柱状图进行可视化，监测点历史的位移趋势以折线图进行可视化。
4.结束语
本文对滑坡监测云平台的设计与实现进行介绍，监测云平台主要由管理系统与通信系统组成。管理系统实现了监测数据及设备的可视化管理，对监测数据进行整理以数据图表的形式进行展示，并且提供一系列的远程控制操作。通信系统中实现一系列接口对监测端的数据请求与数据上传任务进行处理，同时还对不同的控制命令进行编码设计，通过向监测终端发送不同的指令码及控制参数进行远程管理与配置。
参考文献
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作者：陈立贵，身份证号：511026196312084912。