CN107665570A - 一种高速公路灾害监测预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速公路灾害监测预警系统，该系统包括数据采集模块，用于采集影响高速公路灾害的各种实时数据；数据校验模块，用于将各中心服务器存储的实时数据按照进行数据流进行格式验证和数据校验；数据转换模块，用于将经过格式验证和数据校验的数据转换为标准数据格式；数据分类模块，用于将转换的标准数据格式按照编码的规则进行分类；阈值模块，用于设定影响高速公路灾害的各数据的阈值；形变模块，通过数据加载模块将阈值模块和分类数据库内的数据流进行比对，结果以报表和专题图的形式进行展示；本发明实现了监测手段更灵活性、时效性；监测结果更具有准确性、可靠性；能极大地提高高速公路建设过程中的灾害监测和预防能力。

Description

一种高速公路灾害监测预警系统

技术领域

本发明涉及高速公路灾害监测预警技术，具体的涉及一种高速公路灾害监测预警系统。

背景技术

自上个世纪八十年代开始，我省交通基础设施实现了跨越式的发展，取得了令人瞩目的成就。其突出标志就是高速公路建设的突飞猛进，截至2015年底，我省高速公里总里程已经突破5000公里，连通全省97个县(市、区)，省际高速公路出口达到21个。同时在“十三五”期间，将安排28个高速建设项目，建设总里程1896公里，全省高速公路总里程将达到6500公里，届时3条高速大通道连通陕北，6条高速大通道横贯东西，5条高速大通道穿越秦岭连通陕南，14条高速大通道通江达海，11条高速公路以西安为中心向外快速辐射，25个省际接口便捷连通，基本实现县县通高速。高速公路在我省的交通运输体系中将进一步发挥着重要的脊梁作用，为我省国民经济和社会的发展作出突出的贡献。交通问题将由过去的瓶颈制约变成新的竞争优势。

但是在我省高速公路迅猛发展的同时，也面临很多无法回避的问题。由于我省地域狭长、地形起伏变化较大、地理环境复杂，陕北黄土高原沟壑纵横、土质松散线性侵蚀伴随滑塌、泻滞众多；关中平原河流众多，泾河、渭河、洛河蜿蜒其上，河流阶地、黄土台塬相互交错，地势不对称性严重；陕南秦巴山区崇山峻岭、形势陡峭，地下水丰富，落水洞、溶洞、地下暗河丛生。同时由于沿用传统的侧重于高速公路的功能因素(安全、迅速等)，而以填方为主节约工程造价的设计思想，导致从高速公路建设到运维中存在众多隐患，在极端条件下更是屡屡引发严重灾害，造成惨重人员财产损失，例如：2014年3月，泾阳县高速公路在建工地路基发生塌方事故造成3人被埋死亡；2014年9月，由于连续阴雨，西康高速安沟隧道处发生滑坡，罗羌湾大桥左幅30米断裂垮塌；2014年10月，黄延高速扩能工程甘泉境内发生山体滑坡，造成八间宿舍被冲垮，21人被埋；2015年3月，西安咸阳国际机场附近一施工路段发生坍塌，导致3人死亡，1人受伤；2016年9月，由于连续暴雨，镇平县高速公路连续多出发生山体滑坡，所幸无人员伤亡；2017年6月紫阳县公路发生山体岩石坍塌，导致2人死亡，一人失踪。综合历年事故进行分析发现，造成高速公路灾害频发的原因主要集中在以下几个方面：

1、传统的深挖高填的高速建设理论思想导致数量众多的高边坡和高路基路段。高边坡使山体被严重切割且处于不稳定状态，高地基高填后发生沉降使道路发生形变，埋下隐患；

2、长期注重高速公路的功能因素(安全、迅速等)导致对自然环境的破坏越来越严重，尤其是重大工程造成的植被破坏和水土流失，改变岩溶地下水的动力条件、，引起地面下沉开裂、地面塌陷等；

3、施工过程中由于违规施工，乱挖、乱弃土石方，导致堵塞河道、形成堰塞湖等隐患；

4、道路建成运行中，由于人为活动(如矿区开采、石料开采、地下水开采等)，导致周边环境变化和地面的沉降，对道路造成隐患；

5、由于连续暴雨、洪水、地震等极端自然条件引发的山体垮塌、山洪、路基塌陷等灾害；

面对以上问题，高速公路建设和管理相关部门也做了大量的监测和尝试，例如：

1、通过采用大地测量方法，使用经纬仪、水准仪、测距仪、全站仪等常规测量仪器组网测定点的变形值，来整体监测构建物的形变和位移；

2、采用全球定位技术(GPS、北斗等)通过布设监测网，从数据采集、传输、管理的自动化，达到对整体形变和位移的远程实时监控；

3、采用近景摄影测量技术，对隧道、桥梁、大坝、滑坡、结构工程及高层建筑变形及缺陷进行监测；

4、通过光纤光栅传感技术，采用光纤将前端部署的多种传感器(位移计、测力计、沉降仪、形变计等)连成网络，实时获取物体内部的变化数据；

传统的测量和感知方法对高速公路的监测提供了巨大的帮助，但是随着对监测内容和监测精度要求的不断提高，传统的监测方法也渐渐暴露出它的不足之处：外业工作量大，受地形条件影响，无法实现大空间尺度的连续监测。

所以高速公路迫切需要一套综合性的监测感知系统，实现：空间上航天、航空、地面监测数据融合；区域上全局、区域、定点监测数据相结合；时间上定时监测与连续监测互为补充的联合感知预警机制。同时以地理信息技术为基础，整合原有信息化系统，以大数据分析、专家决策模型为依托完善监测体系，增强预警能力。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的是提供一种高速公路灾害监测预警系统。

其采用的技术方案如下：

一种高速公路灾害监测预警系统，其特征在于，该系统包括

数据采集模块，用于采集影响高速公路灾害的各种实时数据，每一实时数据经过数据编码模块进行数据流编码后再通过采集传输单元分别传递给各中心服务器进行存储；

数据校验模块，用于将各中心服务器存储的实时数据按照进行数据流进行格式验证和数据校验；

数据转换模块，用于将经过格式验证和数据校验的数据转换为标准数据格式；

数据分类模块，用于将转换的标准数据格式按照编码的规则进行分类；

分类数据库，用于将分类后的数据流按照分类要求存储到分类数据库，所述分类数据库对实时数据按照需要进行查询、统计，形成统计数据；以及所述分类数据库生成数据传输日志，对未完成提取数据及时进行补传，以确保数据的完整性；

阈值模块，用于设定影响高速公路灾害的各数据的阈值；

形变模块，通过数据加载模块将阈值模块和分类数据库内的数据流进行比对，对比对后的结果进行曲线化表示并进行形变处理，从包含目标区域地形和形变信息的一幅或多幅干涉纹图中提取地面目标的微小形变信息，对不同影响因素进行评价处理和分析，结果以报表和专题图的形式进行展示。

优选的，该系统还包括依据形变模块进行曲线化表示并进行形变处理，形成

对地质灾害发展趋势进行分析，以报表和专题图的形式进行展示；

对不同时间段高速公路灾害发生频次进行分析，以报表和专题图的形式进行展示；

对不同时段高速公路灾害发生的不同诱因指标进行分析，以报表和专题图的形式进行展示；

对整个公路周边环境进行评价分析，结果以报表和专题图的形式进行展示；

对高速公路不同时间段内上报、处置、联合行动情况进行考核评价，以报表和专题图的形式进行展示；

以及还包括预警模块，该预警模块对超出阈值的形变数据进行预警，对高速公路周边自然灾害、施工中深挖高填造成的人为灾害、运营过程中形成的灾害进行监测和预警；

以及报警模块，判断各种监测结果是否达到已经设定的各级灾害等级阈值，对超过预警级别、指标的地质灾害能够自动报警。

优选的，所述数据采集模块包括基础地理测绘数据和监测业务数据。

优选的，所述系统还包括

数据采集交换模块，用于与外部进行数据交换，接入外部数据或共享数据采集模块采集的实时数据；

运用维护模块，用于定期数据更新、应急更新、应急传输；

辅助专家决策模块，用于对预警模块发出的预警进行决策或者对应急状况进行应急决策；

显示模块，用于将形变模块曲线化处理并形变处理的数据进行以报表和专题图的形式进行分类展示；

数据交互模块，用于将系统的数据进行共享交互，并设立地理信息平台，共享交互平台和大数据平台；

数据备份模块，设立备份数据服务器，对采集的数据和分析的结果数据进行备份处理。

优选的，所述实时数据包括

位移数据，为边坡内部各测点沿钻孔轴线方向的位移数据，用设置在高速公路边坡位置内的若干多点位移计进行采集，该位移数据提供边坡表面和内部的位移分布，了解边坡在边坡开挖时的变形的大小及变化发展过程；

锚索测力数据，用设置在高速公路边坡位置内的若干锚索测力计获取的边坡锚索载荷，该边坡锚索载荷间接反映边坡斜体的稳定状态，并对边坡防护效果进行评价；

缝隙结构数据，用设置在高速公路由水工建筑或其他建筑物构成的结构物内的若干测缝计获取，所述测缝计测量结构物的周期性变化，并同步测量埋设点温度；

沉降数据，用设置在高速公路路基、土方回填、挡土墙、堤坝内的若干沉降仪获取，所述沉降仪用于精确地测量路基的沉降形变特点以及土方回填、挡土墙、堤坝的形变测量；

滑坡和泥石流数据，用设置在高速公路两侧包含滑坡路段、多山地段的若干

滑坡土压力仪、泥石流次声仪、泥石流泥位仪获取的实时测量数据；其用于评价滑坡以及泥石流对滑坡路段、多山地段的稳定状态影响和对滑坡路段、多山地段防护效果进行评价；

监测站监测数据，包括监测站获取的施工现场监测、建设项目进度监测、周边环境监测监测、道路灾害监测的实时数据；

遥感监测数据，包括用于雷达卫星获取的实时数据，其对雷达卫星获取的数据进行叠加分析，对道路灾害点进行定量和定性监测；利用系统设定的遥感数据解译和处理模块，对定期获取的光学传感监测数据进行纠正、分类、解译；

边坡雷达数据，所述边坡雷达用于对敏感区域进行不间断监测，利用系统设定的遥感数据解译和处理模块，并对边坡雷达获取的数据进行处理；

无人机数据，通过无人机建立无人机监测体系，并对无人机获取数据的不定期数据利用系统设定的建模单元进行拼接和建模；

以及外部接入的实时数据。

本发明的有益效果为：

(1)项目将卫星遥感无人机航摄等技术手段引入高速公路监测体系，建成后，相对于传统的测量监测手段，具有更强的灵活性、时效性；

(2)多种监测手段的配合使用，使监测结果更具有准确性、可靠性；

(3)以地理信息的空间分析和图形展示技术为主导，对监测数据进行综合运用和挖掘，更深入的发挥监测数据隐藏信息；

(4)本项目的建设，能极大地提高高速公路建设过程中的灾害监测和预防能力，实现由被动的灾后应急、救灾到灾前预测、防灾的转变。

(5)社会效益和经济效益：实现对高速路段全天候立体化的监测，对于高速公路管理应急具有巨大的意义：首先，充分利用现有的先进技术提升和改造高速公路信息化水平，为实现提升行业监管能力，优化运输服务水平，提高服务效率提供助力；其次，集合高速公路巡查、路面管理、桥梁监测、边坡监测、信息上报、数据处理、灾害预测的综合化信息系统，全面提升了高速公路的信息化水平，初步实现“适度超前”的高速公路发展规划；整合了北斗定位、无人机航测、地面监测等多种前端感应器形成的立体化监测网络，对于及时的获取高速公路的实时信息，提升灾害监测预警能力具有极大推进；同时基于完善的前端信息获取能力，以大数据、互联网+技术进行分析，对保障公路安全畅通与应急处置提供决策支持，实现智慧高速应用。

经济效益：以现代化的监测数据获取手段，可极大地减少现场巡查人员工作量，以安岚高速段每年减少10000人次/年的巡检量，一年可减少工作人员，节约费用8000万元；其次基于该平台每年可提前预警高速路段灾害数量约30000起，将以往的灾后被动应急救灾转变为灾前主动防灾治灾，完善的灾害监测和预警系统，对于保障高速公路道路通畅，保证行车安全，对于使用人员人身财产安全具有不可估量的经济效益。

附图说明

图1为本发明的系统框架图；

图2为本发明的系统平台原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参照图1和图2，本发明提供了一种高速公路灾害监测预警系统，该系统包括

数据采集模块，用于采集影响高速公路灾害的各种实时数据，每一实时数据经过数据编码模块进行数据流编码后再通过采集传输单元分别传递给各中心服务器进行存储；

数据校验模块，用于将各中心服务器存储的实时数据按照进行数据流进行格式验证和数据校验；

数据转换模块，用于将经过格式验证和数据校验的数据转换为标准数据格式；

数据分类模块，用于将转换的标准数据格式按照编码的规则进行分类；

分类数据库，用于将分类后的数据流按照分类要求存储到分类数据库，所述分类数据库对实时数据按照需要进行查询、统计，形成统计数据；以及所述分类数据库生成数据传输日志，对未完成提取数据及时进行补传，以确保数据的完整性；

阈值模块，用于设定影响高速公路灾害的各数据的阈值；

形变模块，通过数据加载模块将阈值模块和分类数据库内的数据流进行比对，对比对后的结果进行曲线化表示并进行形变处理，从包含目标区域地形和形变信息的一幅或多幅干涉纹图中提取地面目标的微小形变信息，对不同影响因素进行评价处理和分析，结果以报表和专题图的形式进行展示。

优选的，该系统还包括依据形变模块进行曲线化表示并进行形变处理，形成

对地质灾害发展趋势进行分析，以报表和专题图的形式进行展示；

对不同时间段高速公路灾害发生频次进行分析，以报表和专题图的形式进行展示；

对不同时段高速公路灾害发生的不同诱因指标进行分析，以报表和专题图的形式进行展示；

对整个公路周边环境进行评价分析，结果以报表和专题图的形式进行展示；

对高速公路不同时间段内上报、处置、联合行动情况进行考核评价，以报表和专题图的形式进行展示；

以及还包括预警模块，该预警模块对超出阈值的形变数据进行预警，对高速公路周边自然灾害、施工中深挖高填造成的人为灾害、运营过程中形成的灾害进行监测和预警；

以及报警模块，判断各种监测结果是否达到已经设定的各级灾害等级阈值，对超过预警级别、指标的地质灾害能够自动报警。

优选的，所述数据采集模块包括基础地理测绘数据和监测业务数据。

优选的，所述系统还包括

数据采集交换模块，用于与外部进行数据交换，接入外部数据或共享数据采集模块采集的实时数据；

运用维护模块，用于定期数据更新、应急更新、应急传输；

辅助专家决策模块，用于对预警模块发出的预警进行决策或者对应急状况进行应急决策；

显示模块，用于将形变模块曲线化处理并形变处理的数据进行以报表和专题图的形式进行分类展示；

数据交互模块，用于将系统的数据进行共享交互，并设立地理信息平台，共享交互平台和大数据平台；

数据备份模块，设立备份数据服务器，对采集的数据和分析的结果数据进行备份处理。

优选的，所述实时数据包括

位移数据，为边坡内部各测点沿钻孔轴线方向的位移数据，用设置在高速公路边坡位置内的若干多点位移计进行采集，该位移数据提供边坡表面和内部的位移分布，了解边坡在边坡开挖时的变形的大小及变化发展过程；

锚索测力数据，用设置在高速公路边坡位置内的若干锚索测力计获取的边坡锚索载荷，该边坡锚索载荷间接反映边坡斜体的稳定状态，并对边坡防护效果进行评价；

缝隙结构数据，用设置在高速公路由水工建筑或其他建筑物构成的结构物内的若干测缝计获取，所述测缝计测量结构物的周期性变化，并同步测量埋设点温度；

沉降数据，用设置在高速公路路基、土方回填、挡土墙、堤坝内的若干沉降仪获取，所述沉降仪用于精确地测量路基的沉降形变特点以及土方回填、挡土墙、堤坝的形变测量；

滑坡和泥石流数据，用设置在高速公路两侧包含滑坡路段、多山地段的若干

滑坡土压力仪、泥石流次声仪、泥石流泥位仪获取的实时测量数据；其用于评价滑坡以及泥石流对滑坡路段、多山地段的稳定状态影响和对滑坡路段、多山地段防护效果进行评价；

监测站监测数据，包括监测站获取的施工现场监测、建设项目进度监测、周边环境监测监测、道路灾害监测的实时数据；

遥感监测数据，包括用于雷达卫星获取的实时数据，其对雷达卫星获取的数据进行叠加分析，对道路灾害点进行定量和定性监测；利用系统设定的遥感数据解译和处理模块，对定期获取的光学传感监测数据进行纠正、分类、解译；

边坡雷达数据，所述边坡雷达用于对敏感区域进行不间断监测，利用系统设定的遥感数据解译和处理模块，并对边坡雷达获取的数据进行处理；

无人机数据，通过无人机建立无人机监测体系，并对无人机获取数据的不定期数据利用系统设定的建模单元进行拼接和建模；

以及外部接入的实时数据。

其数据来源参照表1：

表1为本发明的数据来源

在上述的数据采集过程中，由于不同厂家、设备的监测数据，可通过数据服务集成于统一的监测数据库，实现多源监测数据的集成，主要是从各监测部门获取雨量、气象、泥石流等监测数据，并统一标准后存入中心数据库。然后采用本发明提供的技术进行标准化处理和预警处理及其报警。

其上述数据之外，本发明还有效的结合了现有的传统数据和高科技技术手段，主要包括如下：

遥感技术：

应用传感器对远距离目标所辐射和反射的电磁波信息进行搜集处理并成像，从而对物体进行探测识别。

(1)合成孔径雷达(Sar)技术：是以无线电波为媒介的主动微波遥感工具。通过合成孔径雷达，探测目标物的后向散射系数特征，通过双天线系统或重复轨道法由相位和振幅观测值实现干涉雷达测量。

I、雷达卫星(In-Sar)：是Sar与射电天文学干涉测量相结合形成的合成孔径雷达干涉技术，它以合成孔径雷达复数据提供的相位信息为信息源，可从包含目标区域地形和形变等信息的一幅或多幅干涉纹图中提取地面目标的微小形变信息，特别适于解决大面积的滑坡、崩塌、泥石流以及地裂缝、地面沉降等地质灾害的监测预报，精度可以达到毫米量级，是一项快速、经济的空间探测高新技术。

II、边坡雷达(S-Sar)：通过合成孔径雷达对监测面进行分区域扫描，然后将多期监测扫描结果进行比较，确定坡面的位移程度。其优势在于不用将雷达反射器固定在被监测面，就可以对整个坡面进行监测。精度可以达到次毫米级，并且不受阴雨、雾霭、回城等环境因素干扰。

激光扫描技术：通过发射红外激光直接测量雷达中心到地面点的角度和距离信息，获取地而点的三维数据。它的优点在于不需要任何测量专用标志，就可以直接对物体进行毫米级精度的量测，获取物体的三维数据。

光学遥感：

I、卫星遥感：以卫星搭载的光学传感器，对监测区域进行周期性的回访实现大面积(数百平方公里)亚米级的监测，适用于对全局进行排查，发现隐患点。

II、无人机航空摄影：以航空器搭载各种传感器，对中小范围区域进行监测，通过获取的正摄和倾斜数据，与地面相控点相结合后，快速获取厘米级目标三维数据。

光纤光栅传感技术：

光导纤维是以不同折射率的石英玻璃包层及石英玻璃细芯组合而成的一种新型纤维。它使光线的传播以全反射的形式进行，能将光和图像曲折传递到所需要的任意空间。光纤灵敏度相当高，其位移传感器能测出0.01mm的位移量，温度传感器能测出0.01℃的温度变化。其优点①将传感器和数据通道集为一体、便于组成遥测系统，实现在线分布式监测；②测量对象广泛，适于各种物理量的观测；③体积小、重量轻、非电连接、无机械活动件，不影响埋设点特性；④灵敏度高、可远距测量；⑤耐水性、电绝缘好、耐腐蚀、抗电磁干扰；⑥频带宽，有利于超高速测量。尤其适合强磁场区域、潮湿地带的长期连续监测。

传统测量技术：

(1)大地测量法：大地测量方法是变形监测的传统方法，它主要包括三角测量、水准测量、交会测量等方法，是目前变形监测的主要手段。它能够提供变形体整体的变形状态，监测面积大，可以有效地监测、确定变形体的变形范围和绝对位移量。测量通过组成网的形式可以进行测量结果的校核和精度评定。适用于不同的监测精度要求、不同形式的变形体和不同的外界条件。但是外业工作量大，布点受地形条件影响，不易实现自动化监测。

GPS监测：与传统方法相比较，GPS技术不仅具有精度高、速度快、操作简便等优点，而且利用GPS和计算机技术、数据通信技术及数据处理与分析技术进行集成，可以实现全天候自动化的的数据采集、传输以及管理到变形分析及预报。但是在高山峡谷以及建筑密集区，GPS会出现信号遮挡导致测量精度不足。同时GPS误差源较多，处理过程较为复杂。

利用本系统，可以完成如下的功能。

1.数据对接交换：

灾害监测预警系统数据库由两部分组成，包括基础地理空间数据与传感器实时监测数据。除去在系统应用中产生的业务数据外，基础数据、监测数据通过数据交换平台，分别从其它业务系统获得。

基础地理空间数据，包括无人机航摄数据、雷达扫描数据、路网数据、居民点数据、行政区划数据等，需要建设市国土数据共享交换平台，通过共享交换平台对外提供的数据接口获得地质基础数据。

传感器监测业务数据,来源于国土局、水利局、环保局等灾害监测部门。

2.数据快速更新

系统数据更新方案主要有两种应用模式：应急更新、定期更新。

数据更新来源可分为两种：利用各共建共享单位提供的权威数据资源进行更新、利用来自于基础测绘部门提供的高精度测绘成果资源进行更新。平台数据快速更新框架、更新提议如图所示：

3.数据备份

根据具体情况，确定适合的备份方式和周期，实施相应的备份。其中全盘备份是将所有的数据写入备份介质；增量备份是只备份那些上次备份之后发生变化的数据；差分备份是备份上次全盘备份之后新增加的和修改过的所有数据。

当数据损坏时，应利用备份数据进行恢复。本条说明了不同情况导致数据损坏时所采用的数据恢复方式。

为保证备份数据易恢复，数据备份应由指定的专人负责，进行规范管理。

从更新周期来看，可以是定期和不定期更新、定时和实时更新，主要取决于数据源的更新情况和管理上对数据更新的要求。

4.数据分析预测系统

基于数据收集、整合、入库结果，依照相关的业务需求，实现对数据的分析展示，为监测预警提供辅助。

灾害趋势分析:对地质灾害发展趋势进行分析，以报表和专题图的形式进行展示；

分布频次分析:对不同时间段高速公路灾害发生频次进行分析，以报表和专题图的形式进行展示。

诱因指标分析:对不同时段高速公路灾害发生的不同诱因指标进行分析，以报表和专题图的形式进行展示。

环境评价分析:在基础地理信息数据基础上，利用GIS空间分析功能，结合相关业务数据、实时监测数据，对整个公路周边环境进行评价分析，结果以报表和专题图的形式进行展示。

工作考核评价:对高速公路不同时间段内上报、处置、联合行动情况进行考核评价，以报表和专题图的形式进行展示。

灾害监测预警系统:本系统实现对高速公路周边自然灾害、施工中深挖高填造成的人为灾害、运营过程中形成的灾害等进行监测和预警。

灾害阈值管理:根据各级区域的具体情况，对不同观测站点、不同气象要素的设置相应的灾害监测阈值，如温度、降水量的阈值。

实时数据监测:系统集成了国土、气象、地震等部门雨量点、气象监测点、视频监测点、滑坡土压力仪、泥石流次声仪、泥石流泥位仪等实时测量数据，实现暴雨、崩塌、滑坡、泥石流、地裂缝、地面沉降、地面塌陷等主要的地质灾害监测。监测内容主要包括：

施工现场监测:对现场违章操作、违法实施、土方堆积等以现场视频、监督巡查、无人机航拍数据为主要监测手段进行监测；

项目进度监测:对项目实施节点、建设进度进行等监督：以倾斜摄影建模为主，视频监控、现场监督为辅助；

周边环境监测:对周边自然灾害点、人为隐患点、尾矿库、历史隐患点等进行监测：以光学遥感、雷达卫星为主，结合气象、水文、地质等数据，对重点区域以边坡雷达、激光雷达、控制测量等手段辅助；

道路灾害监测:包括地表位移监测、边坡表面裂缝监测、边坡内部位移监测、内部应力监测、岩石应力监测、锚固应力监测、地下水位监测、孔隙水压力监测、路基沉降监测、路基位移监测、桥梁墩台变形监测、桥梁挠度监测、塔柱变形监测、隧道洞外坡面监测、拱顶沉降监测、地表沉降监测等)。

5.监测数据报警

通过灾害实时资料库和天气(降水)预报等，综合分析各种观测资料、灾害信息资料，判断各种监测结果是否达到已经设定的各级灾害等级阈值，对超过预警级别、指标的地质灾害能够自动报警，从而做到对未来的灾害性天气及地质灾害情况早发现，早预警的判断。报警形式可以采用多种形式，如手机短信、声音和提示框等各种方式的报警方式，及时提醒当班人员。报警手段、报警对象、报警级别等可动态配置，报警结果记录可回溯查询。

6.指挥显示系统

系统通过将形变数据、渗压数据、地形数据、环境因素等综合分析之后，根据需要任意显示各种动、静态的视频图像和数字图文信息，对可能发生隐患的区域(地点)基于位置在地图上进行标注，并由指挥屏幕显示、输出，进行动态标绘，便于直接基于地图针对问题进行应急指挥。

7.辅助决策专家会商系统

专家会商系统整合业内资源、集中业内专家，通过会议或现代化通讯方式对影响高速公路灾害发生的有关指标进行会商，对预警系统涵盖公路在建及建成后运维两方面的数据进行修正，分析影响灾害发生的各类因素，提出相关政策建议，最后形成周期性的具有一定权威性和十分全面的报告，填补行业综合周期信息发布空白。专家会商辅助决策为指挥场所与现场人员提供实时信息和通讯，以支持适时的决策、事件管理和控制功能。

8.信息汇集

将各类信息根据需要在指挥中心进行融合，根据需要，实时图像可在行动和战略级别进行显示，实现对信息的汇总和呈现。

9.全局形势评估

系统提供详细的日志功能和对语音、数据图像的采集，允许指挥员分析安全事故，并使用精确的元素准备协调有效的响应。事件可以回放，用于事后分析。同时，系统进行情报集中与分发、图形显示实时事件与战略要素定位，提供全局的预见性和承前启后的形势评估。对灾难事件进行分析，用图形显示进行事件和策略元素的实时定位。

10.决策与指挥

预案的科学选择，资源的合理调配，进行决策和任务下达。

11.数据交换

实现跨部门的数据交换，以及多源空间数据和非空间数据的快速集成与高效管理，实现外部数据访问(已有系统)、数据传输、数据转换、数据同步和整合，形成高效、安全、可靠、稳定的数据库系统、应用网络和完整的一体化的专业数据源，提供定时批量、实时按需的数据交换，提供一对一、一对多的数据集成支持，并对数据交换进行管理与监控。

12.日志管理

系统提供完备的日志管理，对于系统级别的日志集成了系统运行日志的功能，而对于业务级别的日志，支持通过定制的方式记录详细的业务操作过程，为系统问题的发现与诊断提供支持。

13.数据备份

本系统涉及到的数据主要包括GIS数据、监测预警数据等。这些数据都是通过后台数据库存储的。所以在选择数据备份策略时主要考虑数据库备份策略。

Claims (4)

1.一种高速公路灾害监测预警系统，其特征在于，该系统包括

数据采集模块，用于采集影响高速公路灾害的各种实时数据，每一实时数据经过数据编码模块进行数据流编码后再通过采集传输单元分别传递给各中心服务器进行存储；

数据校验模块，用于将各中心服务器存储的实时数据按照进行数据流进行格式验证和数据校验；

数据转换模块，用于将经过格式验证和数据校验的数据转换为标准数据格式；

数据分类模块，用于将转换的标准数据格式按照编码的规则进行分类；

分类数据库，用于将分类后的数据流按照分类要求存储到分类数据库，所述分类数据库对实时数据按照需要进行查询、统计，形成统计数据；以及所述分类数据库生成数据传输日志，对未完成提取数据及时进行补传，以确保数据的完整性；

阈值模块，用于设定影响高速公路灾害的各数据的阈值；

形变模块，通过数据加载模块将阈值模块和分类数据库内的数据流进行比对，对比对后的结果进行曲线化表示并进行形变处理，从包含目标区域地形和形变信息的一幅或多幅干涉纹图中提取地面目标的微小形变信息，对不同影响因素进行评价处理和分析，结果以报表和专题图的形式进行展示。

2.根据权利要求1所述的高速公路灾害监测预警系统，其特征在于，该系统还包括依据形变模块进行曲线化表示并进行形变处理，形成

对地质灾害发展趋势进行分析，以报表和专题图的形式进行展示；

对不同时间段高速公路灾害发生频次进行分析，以报表和专题图的形式进行展示；

对不同时段高速公路灾害发生的不同诱因指标进行分析，以报表和专题图的形式进行展示；

对整个公路周边环境进行评价分析，结果以报表和专题图的形式进行展示；

对高速公路不同时间段内上报、处置、联合行动情况进行考核评价，以报表和专题图的形式进行展示；

以及还包括预警模块，该预警模块对超出阈值的形变数据进行预警，对高速公路周边自然灾害、施工中深挖高填造成的人为灾害、运营过程中形成的灾害进行监测和预警；

以及报警模块，判断各种监测结果是否达到已经设定的各级灾害等级阈值，对超过预警级别、指标的地质灾害能够自动报警。

3.根据权利要求1所述的高速公路灾害监测预警系统，其特征在于，所述数据采集模块包括基础地理测绘数据和监测业务数据。

4.根据权利要求1所述的高速公路灾害监测预警系统，其特征在于，所述系统还包括

数据采集交换模块，用于与外部进行数据交换，接入外部数据或共享数据采集模块采集的实时数据；

运用维护模块，用于定期数据更新、应急更新、应急传输；

辅助专家决策模块，用于对预警模块发出的预警进行决策或者对应急状况进行应急决策；

显示模块，用于将形变模块曲线化处理并形变处理的数据进行以报表和专题图的形式进行分类展示；

数据交互模块，用于将系统的数据进行共享交互，并设立地理信息平台，共享交互平台和大数据平台；

数据备份模块，设立备份数据服务器，对采集的数据和分析的结果数据进行备份处理。