國(guó)土資源地質(zhì)災(zāi)害物聯(lián)網(wǎng) 應(yīng)急解決方案

大唐電信集團(tuán)國(guó)土資源地質(zhì)災(zāi)害物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)急解決方案根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急業(yè)務(wù)的實(shí)際需求，綜合運(yùn)用 WSN、M2M、3G 無(wú)線通信和云計(jì)算技術(shù)在全國(guó)范圍內(nèi)建設(shè)一張完整的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)專用網(wǎng)絡(luò)，在各個(gè)災(zāi)害易發(fā)點(diǎn)布設(shè)大量傳感器及專業(yè)采集儀器實(shí)時(shí)采集多種地質(zhì)環(huán)境數(shù)據(jù)，運(yùn)用 M2M 網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)加密和在專用網(wǎng)絡(luò)（結(jié)合短距離傳感網(wǎng)、有線、無(wú)線、短波、衛(wèi)星等多種通信方式）上的數(shù)據(jù)傳輸，將采集的各種地質(zhì)環(huán)境數(shù)據(jù)匯集到各級(jí)應(yīng)急中心，由中心平臺(tái)統(tǒng)一進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，結(jié)合地質(zhì)災(zāi)害專家模型，通過人工智能技術(shù)對(duì)海量數(shù)據(jù)記錄、統(tǒng)計(jì)、分析，實(shí)現(xiàn)災(zāi)害提前預(yù)測(cè)、災(zāi)害遠(yuǎn)程監(jiān)控、災(zāi)情動(dòng)態(tài)推演、智能預(yù)案自動(dòng)匹配、應(yīng)急處置輔助決策等功能，最后通過應(yīng)急通信平臺(tái)實(shí)現(xiàn)全天候應(yīng)急指揮。

系統(tǒng)分為前端監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、傳輸網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用平臺(tái)三個(gè)層級(jí)，整體結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。

1 前端監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

前端監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由群測(cè)群防子系統(tǒng)、專業(yè)監(jiān)測(cè)傳感器設(shè)備、視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、無(wú)線感知網(wǎng)、M2M 管理平臺(tái)等組成。圖 2 所示是本系統(tǒng)的前端監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體架構(gòu)圖。

1.1 群測(cè)群防子系統(tǒng)

系統(tǒng)由前端群測(cè)群防自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和后臺(tái)群測(cè)群防數(shù)據(jù)管理平臺(tái)構(gòu)成。前端設(shè)備可以自動(dòng)采集群測(cè)群防的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以及圖像，并根據(jù)需求實(shí)時(shí)上傳至群測(cè)群防數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)管理與信息發(fā)布。

1.2 專業(yè)監(jiān)測(cè)傳感器設(shè)備

本系統(tǒng)用專業(yè)監(jiān)測(cè)設(shè)備（如雨量計(jì)、位移計(jì)等）實(shí)現(xiàn)感知信息采集并將監(jiān)測(cè)信息通過 RS232 方式傳送給無(wú)線感知網(wǎng)節(jié)點(diǎn)設(shè)備，節(jié)點(diǎn)通過 ZigBee 協(xié)議將數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)綗o(wú)線感知網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備。

1.3 視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

系統(tǒng)由前端視頻采集設(shè)備和后臺(tái)視頻處理設(shè)備組成。前端攝像頭實(shí)時(shí)采集地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)情況，并完成編解碼工作，將數(shù)據(jù)通過 GPRS、3G、北斗或者有線等通信方式傳輸?shù)胶笈_(tái)的視頻服務(wù)器。

1.4 無(wú)線感知網(wǎng)

無(wú)線感知網(wǎng)包括節(jié)點(diǎn)設(shè)備、中繼設(shè)備和網(wǎng)關(guān)設(shè)備。網(wǎng)關(guān)將匯聚的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息通過 GPRS、3G、北斗或者有線等方式上傳給 M2M 管理平臺(tái)。1.5 M2M管理平臺(tái)

支持不同通信方式和數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議、適配不同傳感器數(shù)據(jù)格式、實(shí)時(shí)指標(biāo)預(yù)警，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)采集、傳輸、控制、存儲(chǔ)、實(shí)時(shí)處理等功能的統(tǒng)一支撐。數(shù)據(jù)經(jīng)過規(guī)范化處理后，通過北向接口提供給地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。使用者通過手機(jī)短消息方式接收監(jiān)測(cè)預(yù)警消息。

2 傳輸網(wǎng)絡(luò)

利用已建成國(guó)土資源主干網(wǎng)絡(luò)應(yīng)急衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)資源，依托公共網(wǎng)絡(luò)資源，結(jié)合地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)、監(jiān)測(cè)預(yù)警等物聯(lián)數(shù)據(jù)傳輸需要，搭建應(yīng)急響應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)項(xiàng)目的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。實(shí)現(xiàn)應(yīng)急物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)與示范區(qū)、監(jiān)測(cè)點(diǎn)的突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害野外現(xiàn)場(chǎng)間的信息傳輸，確保應(yīng)急處置、監(jiān)測(cè)預(yù)警時(shí)通信聯(lián)絡(luò)的安全、可靠、暢通。

數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)主要由主干傳輸網(wǎng)和移動(dòng)傳輸網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖 3 所示。

3 應(yīng)用平臺(tái)

通過?。ㄊ校┘?jí)建立的地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急物聯(lián)數(shù)據(jù)庫(kù)，支撐?。ㄊ校┘?jí)應(yīng)用系統(tǒng)和示范區(qū)應(yīng)用的數(shù)據(jù)需求。

通過統(tǒng)一建設(shè)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用支撐平臺(tái)，支撐?。ㄊ校┘?jí)應(yīng)用系統(tǒng)、示范區(qū)應(yīng)用的物聯(lián)應(yīng)用需求。

建設(shè)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)在基礎(chǔ)信息管理、監(jiān)測(cè)預(yù)警與輔助決策等方面的職能。

應(yīng)用系統(tǒng)邏輯架構(gòu)如圖 4 所示。

3.1 物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)

物聯(lián)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)分為數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)整合、數(shù)據(jù)維護(hù)管理三個(gè)模塊。其總體框架圖如圖 5 所示。

3.2 物聯(lián)網(wǎng)支撐平臺(tái)

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用支撐平臺(tái)為各級(jí)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供從應(yīng)用開發(fā)到應(yīng)用接入使用的全過程支撐服務(wù)，針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用特性，提供監(jiān)測(cè)終端到業(yè)務(wù)應(yīng)用之間的通信通道，提供機(jī)器與機(jī)器之間聯(lián)動(dòng)控制的邏輯，實(shí)現(xiàn)不同業(yè)務(wù)應(yīng)用和不同終端設(shè)備的融合，實(shí)現(xiàn)不同終端的統(tǒng)一管理，提供行業(yè)內(nèi)用戶業(yè)務(wù)應(yīng)用快速定制開發(fā)的能力。

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用支撐平臺(tái)的功能架構(gòu)如圖 6 所示。

3.3 業(yè)務(wù)應(yīng)用子系統(tǒng)

業(yè)務(wù)應(yīng)用子系統(tǒng)包括基礎(chǔ)信息管理子系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)預(yù)警子系統(tǒng)、輔助決策子系統(tǒng)、系統(tǒng)維護(hù)與運(yùn)行管理子系統(tǒng)等系統(tǒng)。圖 7 所示是其應(yīng)用系統(tǒng)功能架構(gòu)圖。通過建設(shè)地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，可以有效提高地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查評(píng)價(jià)、監(jiān)測(cè)預(yù)警的精度和效率，提升專群結(jié)合的監(jiān)測(cè)預(yù)警水平 ；實(shí)現(xiàn)突發(fā)災(zāi)害的有效協(xié)同應(yīng)對(duì)，提高災(zāi)情險(xiǎn)情監(jiān)控和應(yīng)急處置能力。

4方案特色

本系統(tǒng)采用WSN (無(wú)線傳感網(wǎng))技術(shù)實(shí)現(xiàn)各類監(jiān)測(cè) 數(shù)據(jù)的智能感知和匯聚，可實(shí)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警從群測(cè)群 防向群專結(jié)合轉(zhuǎn)變。

本系統(tǒng)采用動(dòng)態(tài)適配技術(shù)實(shí)現(xiàn)異構(gòu)傳感設(shè)備的統(tǒng)一 接入和服務(wù)管理，能建立具有海量數(shù)據(jù)處理能力的地質(zhì)災(zāi)害 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)融合和共享服務(wù)，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)、多源終端的統(tǒng)一接入 和適配管理。

本系統(tǒng)采用基于SOA的服務(wù)集成框架，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)服 務(wù)與業(yè)務(wù)應(yīng)用的能力解耦，可使監(jiān)測(cè)管理人員通過平臺(tái)監(jiān)控服 務(wù)的健康狀態(tài)和可用性；業(yè)務(wù)平臺(tái)開發(fā)方可通過平臺(tái)提供的服 務(wù)開發(fā)與交付環(huán)境，完成業(yè)務(wù)服務(wù)的創(chuàng)建、測(cè)試與交付運(yùn)行。

采用多維的數(shù)據(jù)指標(biāo)建模和綜合分析及展現(xiàn)技術(shù), 可實(shí)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和已有數(shù)據(jù)有效融合，為應(yīng)急響應(yīng) 和評(píng)估提供輔助決策。

基于本方案已推出行業(yè)應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一終端 接入技術(shù)和管理規(guī)范，可為后續(xù)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警應(yīng)急規(guī)模 應(yīng)用提供標(biāo)準(zhǔn)支撐。

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