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摘要：物联网技术在地质灾害中的应用，以某市建立的地面沉降监测管理系统为例进行介绍。该监测系统是一个以物联网为基础，集GIS技术、计算机技术、通信技术、网络技术、传感器技术等高新技术于一体的综合系统工程，目前已经投入使用，系统为政府部门提供科学、可靠的地面沉降监测数据，从而为下一步防治地面沉降，合理开发与利用地下水资源提供规划和决策依据。同时，系统具有良好的拓展性，可以应用到其他地质灾害监测预警预报中。
关键词：物联网；地面沉降；实时监测
引言
地面沉降又称为地面下沉或地陷。它是在人类工程经济活动影响下，由于地下松散地层固结压缩，导致地壳表面标高降低的一种局部的下降运动（或工程地质现象）。
1898年，日本新泻最早发现地面沉降以来，目前世界上已有50多个国家和地区发生地面沉降。其中较严重的国家为日本、美国、墨西哥、意大利、泰国和中国等。1921年，我国上海首次出现地面沉降以来，至今中国已有近百个城市和地区发生不同程度的地面沉降，较严重的有上海、天津、台北、西安、宁波、苏州等。地面沉降是自然和人为因素作用下，由于地壳表层土体压缩而导致区域性地面标高降低的一种环境地质现象，是一种不可补偿的永久性环境和资源损失，是地质环境系统破坏所导致的恶果。虽然是一种缓变性的地质灾害，但地面沉降往往引起建筑物和生产设施的毁坏，沿海地区产生海水倒灌等危害，造成巨大的经济损失，在发现地面沉降的城市或地区监测地面沉降势在必行。采用物联网技术可以实现实时远程监测，有效的节约人力物力。本文涉及的主要是因地下水超采引起的地面沉降。
1.监测手段
基于以前工作基础，已经选址建立了两个监测站，并进行了分层标和基岩标、孔隙水压力孔和水位观测孔建设，即本次选用的仪器设备有：GPS、静力水准仪、孔隙水压力计和水位计。静力水准仪自成系统，以基岩标为基准，监测各个分层标位移情况。孔隙水压力计和水位计辅助监测作用，研究地下水水量、水位、地面沉降三者之间的联系。GPS自成一套系统实时监测地面升降情况，通过多种监测手段，信息互相印证。具体的数据传输手段见图1
运用先进的信息采集传输技术、计算机信息系统集成技术，将静力水准仪、孔隙水压力计、水位计传感器和GPS实时监测数据以及视频监控数据按照统一标准，集成接入到地面沉降监控系统，通过互联网，对监控区的监测点的自动、连续、实时地在线监测。
图1监测手段实现过程
2.总体构架
物联网就是“物物相连的互联网”。根据信息生成、传输、处理和应用将物联网分为感知识别层、网络构建层、管理服务层和综合应用层。用于地面沉降地灾的监测中对应建立的总体架构图如下：
图2总体架构图
1）基础层
基础层为支撑体系是指系统建设的主站和辅站监测点以及系统运行所需的软硬件、网络以及通信环境。
2）网络构建层
网络构建层，为整个系统提供地理信息空间数据、监测数据等数据服务。集成空间数据、资料图件和监测数据，依托数据库管理和GIS技术，按照统一的标准，按照集中与分布建设模式，建立系统数据库，构建地面沉降风险预警预报系统综合数据库的组织、管理、维护和更新体系。
3）服务层
服务层是系统架构中体现核心价值的部分，是对整个系统业务功能进行后台实现的过程。服务层在整个系统架构中起着承上启下的连接作用，对于数据层而言，它是调用者；对于应用层而言，它却是被调用者。
服务层调用数据层的数据进行查询、统计、分析等操作，服务层封装逻辑层主要业务功能模块，并集成气象局的气象数据相关服务，提供数据服务、地图服务、组件服务和外部服务。
4）应用层
应用层位于最外层，是离用户最近的表现层。为用户提供系统的应用接口，以及对系统逻辑服务层进行输出展示的平台。
3.主要技术
1）统一的基础平台和应用平台
本系统充分考虑到业务需要，充分保证数据的共享和功能互操作。同时，平台还要具备良好的可维护性和扩展性。因此，本系统采用统一的基础平台。包括操作系统平台、数据库平台、地理信息系统平台和应用平台。采用统一平台，可避免不必要的系统间数据的转换、功能的接口、以及系统升级扩展时大量的维护工作量，保证系统的一致性和稳定性。
2）面向对象的软件设计思想
在软件开发技术中，面向对象的软件开发技术成为当今主流。本信息平台的建设与开发将采用面向对象的软件工程方法。
3）基于关系数据库的空间与非空间数据一体化管理
基于关系数据库统一管理空间数据与非空间数据可以有效地实现空间与非空间数据关联和集成。而且由于空间数据与非空间数据都以数据表或视图的形式存贮，可以方便的采用数据库逆向工程的方法自动提取元数据，因此，可以方便地实现基于元数据信息资源管理。
4）面向服务的软件架构（SOA）的应用
根据系统公用性和基础性的特点，系统软件架构将尽可能采用面向服务的软件架构SOA（Service-OrientedArchitecture）。系统设计与开发过程中尽可能将系统提供对外服务的应用程序功能封装和发布为Web服务（WebService），通过服务注册和服务目录，向服务消费者（各种组件或部门的应用系统）提供Web服务，使系统的功能可以采用松耦合的方式实现集成，并使平台提供功能服务具有可扩展性。
5）B/S运行模式
软件系统B/S运行模式是浏览器/服务器模式，是目前普遍使用的一种网络化应用系统结构，B/S模式定义了客户机如何与服务器相连以实现数据和应用的共享，并利用台式机的处理能力将数据和应用分布到多个处理机上，克服了原来只有主机执行操作、计算和存储数据的集中管理方式带来的弊端，使得客户机能够承担一部分计算和操作功能，大大减轻了服务器的运行负荷。
4.系统主要功能
图3地图定位
1）地图定位
监测点在地图中定位，点击监测点可以查看监测点信息及实时监测数据，如下图所示。
2）视频监控
视频监控对设备进行查看，视频会通过视频录像机实时录像并且存储到远程服务器。点击视频监控按钮，将会在左侧菜单显示站点信息。用户可以点击监测点列表，在监测点信息对话框点击查看实时监控，查看指定摄像头的实时拍摄视频。同时支持视频回放，选定特定时间段进行视频回放查看。
3）在线监测
可以选定监测点、频率，查看指点时间段内的监测数据表和监测曲线变化。监测沉降值、水位、水压等信息，支持导出报表功能。
5）数据处理与预警
当沉降值连续发生变化超过一定时间，就通过系统和短息发送给指定的部门或者个人，进行预警。分析其地面沉降层位及原因，并进行干预。
结语
本文以某市投入使用的地面沉降监测系统为例，介绍物联网技术在地面沉降监测系统中的应用。目前该市利用该自动化监测系统结合二等水准测量数据监测该市的地面沉降情况，自动化监测范围和手段需要进一步扩大。随着物联网技术的发展，传输数据手段不断更新，地面沉降等地质灾害的监测技术方案会更加成熟。物联网技术在地灾监测中的应用会越来越广泛。
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作者简介：
梁琴琴（1985-）、女、河北保定、硕士研究生、研究方向：地质学