物联网场景化应用之山洪预警

中国作为一个多山丘的国家，山洪灾害事故发生频繁自然就非常高，而对其防治则需坚持“预防为主，防治结合”，通过建立一套具备完善预测、预报、预警能力和应急指挥能力的“山洪灾害防御系统”，在山洪到来之前能发出预警信息，让管理部门迅速且科学的做出决策，才能更好的保障民众生命财产安全。

自2009年“感知中国”的概念提出之后，物联网在国内迅速发展，先后经历了以硬件创新为主和软硬一体化解决方案的阶段，目前物联网、5G、人工智能、无线通信等相关学科已经得了极大的发展，且在多个场景落地应用，而山洪灾害预警监测实现了灾害预测、预报、预警、应急指挥的智能化，可以说这就是最好的场景化应用实践。

山洪灾害的预防的背景与需求

山洪灾害具有季节性强、易发性强、破坏性大等特点，灾害形成主要受暴雨的影响，故每年的5-9月为山洪灾害多发期。以2022年为例，入汛后，降雨总体偏多，平均降雨量较常年同期偏多，出现数十次较强降雨过程。中小河流洪水多发，全国逾百条河流发生超警以上洪水。

同年，水利部召开巩固拓展水利扶贫成果同乡村振兴水利保障有效衔接工作会议强调，围绕乡村防洪减灾，加大水旱灾害防御薄弱环节建设。党的二十大提出做好山洪灾害防御工作，确保人民群众生命安全意义重大，一旦发生重大险情、灾情、雨情，能及时做好各项防范工作，尽最大限度保障人民群众生命财产安全。2023水利部将推进山洪灾害防治开展作为乡村振兴重点工作之一，全面提升监测预警能力、配备简易监测预警设施等山洪灾害防治非工程措施建设，实施163条重点山洪沟防洪治理，全面完成《全国山洪灾害防治项目实施方案（2021—2023年）》任务。

近年来我国极端天气事件频发重发，山洪灾害造成人员伤亡事件仍然时有发生，防御工作仍存在局地极端暴雨天气监测预报精度不高、社会化预警信息覆盖面不足、防御预案不完善、部分干部群众避险自救意识和能力有待增强等短板和薄弱环节。可见全面建设山洪预警监测设施势在必行，且重点要在.扩大山洪预警信息覆盖面、综合预警预报平台数据汇聚、实时监测水雨情信息、根据监测信息及时发布预警信等方面。

山洪灾害预警是在各种原始监测数据和历史数据分析对比的基础上，根据数据分析结果来决策预警信息。山洪预警系统主要由水情监测系统、预警中心系统及预警发布终端系统等组成，各监测点数据采集设备实时或间隔采集各项水文数据，如雨量、水位、流速等，并通过GSM/GPRS/CDMA无线网络，将数据传到预警中心系统，中心系统将所得的各项数据进行综合分析，为预警决策系统提供依据。当预警决策系统得出预警信息后，预警系统采用数据信息或语音形式向预警终端发出预警信息。

山洪预警系统的感知、通信与预警

山洪往往来得很急，这是由于山洪沟地区的特殊地理环境造成的，对于下游的人来说总感觉是突如其来的，但其实在山洪爆发前，上游早有预兆，如果在山洪沟上游的重要区域设置水雨情监测站，就可以及时发现异常，尽早采取措施，这就离不开物联网的前端感知层。

感知层可以对险情前的数据精准采集，它利用物联网感知层的RFID、传感器、视频监控、定位等技术，在地形复杂、偏远的山洪易发区合理布置水位计、雨量计、视频设备等终端，自动采集雨量、水位、地表变化等信息，全面感知山洪诱发因子，很大程度上减少了人工监测的难度，可提高监测效率和频度，也能降低人工监测带来的错误和误差，为下一步决策提供全面的数据支撑。

由于山洪易发区分布广泛且地形复杂，处于山区坡高谷深的山洪灾害自动监测站点往往缺乏卫星通信信道，有线网络很难覆盖或者覆盖成本高，进而影响山洪灾害监测预警信息传送难，防御难度大，因此无线通信技术在山洪预警系统中广泛应用。从传统的2G/3G/4G到现在火热的NB-IoT/LoRa等低功耗技术，各项无线通信技术在山洪预警中大显身手，很好地解决了监测自动化程度低、传输网络覆盖不够等问题，为山洪预警提供了坚强可靠的信息传输通道。当前也有基于5G+北斗短报文的山洪灾害预警解决方案，一旦出现恶劣天气情况或是特殊灾害环境中，北斗短报文可自动开启进行自动化监测与采集，实现在信号弱、无公网的无人值守之地的水雨情信息采集和回传，全面提升山洪灾害监测预警方案的数字化、智能化水平。

在平台层面，结合GIS的山洪预警监测平台通过对数据信息汇集、综合分析，实现远程、实时了解滑坡、崩塌、泥石流监测点的安全情况，同时实现对监测预警设备运行状态监视、巡查签到和险情上报等功能，将复杂的水文模型、水利模型用计算机模拟实现，根据分析结果做预警决策，根据危急等级及山洪可能危害范围的不同，选取适宜的预警程序方式，将预警信息及时、准确地传送到山洪灾害可能危及的区域，从而使接收到预警区域的人员能根据山洪灾害防御预案，及时采取预防措施，最大限度地减少人员伤亡及人民群众的财产损失。

预警信息发布终端的主要任务是将中心子系统的决策信息以各种方式通知预警区内的相关人员与人民群众做好灾害的防患准备工作。当监测信息达到山洪灾害的临界点时，平台将预警信息下达到各村镇、村小组、入户三级预警广播联动体系，再由无线预警广播机通过手机、短信、电话、调频广播、本地对讲机、MP3录音、麦克风、数据推送等多种方式，将预警信息第一时间通知到山洪易发区相关部门，提前做好转移准备，以最大限度的降低灾害带来的财产损失及确保人民群众的人生安全。

在山洪沟中下游也不可轻视，这里人员密集，而且农田、村居、城镇、交通设施等众多，可以通过在山洪沟沿线、中下游重点区域布设视频站、水位站，对水位突变等情况进行实时监测实时监测，提前做好避险措施。当上游出现水雨情异常，联动警戒系统、短信进行提醒，及时采取避险措施。另外，和山洪往往相伴而来的，还有山体滑坡灾害，如果单靠人工巡查，不仅监测难、精度低，而且无法做到实时监测，在特殊点位可以部署安装相关物联网设备，实时监测山体滑坡状态并进行告警。当遇到滑坡时，首先不要顺坡跑，而应向两侧逃离。当遇到高速滑坡无法逃离时，不要慌乱，如果滑坡呈整体滑动，可原地不动或抱住大树等物。当遇到泥石流时,要向泥石流前进方向的两侧山坡跑，切不可顺着泥石流沟向上游或向下游跑，更不要停留在凹坡处。同时，要注意避开河道弯曲的凹岸或地方狭小高度又低的凹岸，不要躲在陡峻山体下，防止坡面泥石流或崩塌的发生。

最后

暴雨等恶劣天气给我国雨季防洪工作带来了很大困难，严重的暴雨会直接给国家和社会带来严重的经济损失，也会威胁到人民的生命财产安全。只有加强各地区雨水防洪工作的整体监测和预报效率，才能使防洪工作稳步开展。

可喜的是，物联网战略已上升到国家战略，随着雨量实时监测系统和现代科学技术的发展，越来越多的自动控制和网络传输等技术被应用到地质灾害监测中，大大提高了灾害监测的自动化水平。未来，将会有更多新的物联网技术应用到山洪预警中，造福人类，造福社会。