近年来,随着我国科学技术的发展,物联网技术已经在不同行业得到广泛应用。当突发自然灾害时,物联网技术可以有效的实现对人、物体的识别跟踪、定位监控、追溯记录,为搜救抢险赢得时间。物联网技术可以有效地协助我们降低地震以及其他自然灾害带来的损失。利用物联网技术提高防灾减灾的能力,将是物联网新兴战略产业的重要使命之一。通过其在“5-12”汶川地震、玉树地震、舟曲泥石流等自然灾害事件中的应用,物联网俨然成为抗震救灾的重要技术。
物联网是指通过各种信息传感设备,如传感器、射频识别(RFID)技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器、气体感应器等各种装置与技术,实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程,采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息,与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人,所有的物品与网络的连接,方便识别、管理和控制。
本文采用物联网的无线传感技术,RFID技术,GPS和无线射频技术构建一套地震应急救援系统。应用于对于灾民身份的确定,伤势情况的统计,灾民原有健康信息的记录管理,灾民位置移动和跟踪,灾区现场救灾物资发放管理。并充分利用 RFID、地理信息系统(GIS)、全球卫星定位系统(GPS)的功能,实现对人、对物体的识别跟踪、定位监控、追溯记录等功能。在突发自然灾害特别是在抗震救灾中处理余震和二次险情时,为搜救抢险赢得时间提供强有力的实时信息和技术保障。利用物联网技术提高防灾减灾的能力,将是物联网新兴战略产业的重要使命之一,可以把人们的生命安全和财产损失降到最低程度。
(1)传感器以及人体检测芯片和 RFID交互模块
该模块中的传感器网络用来采集灾区各个物联网单元的信息,传感器的设计与选择在很大程度上决定了系统的可靠性。系统中所用传感器均为开关量传感器,当监测参数超过设定的安全阈值时,传感器与单片机相连的引脚上就会有高低电平的变化,只有当同一监测防区内与单片机相连的每个传感器都有引脚的变化,逻辑关系有效时,单片机才认为此次报警有效。无线射频模块用来传递采集信息,在数据的实时性和效率方面有了显著的提高。
(2)电子标签模块
监测物联网单元的电子标签主要由传感器、现场报警装置、电源模块、MCU 和射频模块五部分组成。电源模块负责提供设备工作动力,同时充当备用电源。单片机作为 MCU,负责实时采集传感器监测信息,有异常状况时,单片机启动射频模块工作,同时命令现场报警装置报警。
(3)物联网单位的坐标信息获取模块
GPS芯片根据卫星的定位功能得到物资的坐标信息,提高了坐标信息采集的效率和准确率,设计方案采用的是Ublox的GPS模块。该模块的好处是便于直接从串口得到其接收到的信息,也便于同无线通信模块GSM芯片进行集成。在地震应急指挥中,还可以结合移动GIS、GPS和无线通讯技术,将应急救援系统的各种信息资源整合到移动终端中,大大提升应急救援系统的灵活性、实时性、准确性。在应急中,移动终端由救援人员随身携带,为快速抵达灾区现场提供必要的协助,降低灾情的扩大,并提供现场指挥所需要的各类基础信息。通过 GPS 芯片与卫星的实时交互,得到物资的具体坐标,再通过串口接口输送到 RFID 识读器中的单片机中进行处理,以便下一步通过无线网络传输到数据中心服务器上。
物联网技术在减灾救灾方面的应用可分为三个阶段:防灾阶段、灾情发生后的应急阶段、平时物资储备管理阶段。而灾情发生后的应急阶段,又可分为:灾情发生后,第一时间的反应能力阶段;随后的指挥、调度、抢救阶段;恢复重建阶段。这三个阶段通信的作用是不一样的。
第一个阶段,通信被称作第一次打击的反映速度。就是出现灾情以后能很快的把灾情送到上面,送到决策机构,这个时候要求信息量不一定很大,但是要快且准,比如在什么时间、什么地方发生了怎样的灾情,将最基本的情况传递出去。但是,从近两年自然灾害的发生来看,在这方面准备不足。2008年冰雪灾害时,光缆被冻结、压断,通信中断。汶川地震时,通信也中断,有些地方过了十几个小时第一个信息才发出来,其余时间人们对那里的灾情几乎一无所知,一点办法都没有。这是很危险的,对及时抢险救灾造成很大影响。
第二阶段就是灾情发生以后,大家都去了,这时候需要很好的协调。比如灾情发生后,光通信部门就去了好几家:三大运营商、专网、部队通信等等也去了,这个时候往往互联互通跟不上。比如谁的用户只能用谁的系统,一方有毛病了,想用其他的系统不行,即便是用了,还要到另外一家发送,这样救灾效率不仅没有提高,反而感觉很乱,也就是整个的互联互通方面跟不上。
第三个阶段,恢复重建阶段。这个阶段就要对通信搞好规划,更好的适应以后的发展。在未来物联网技术防灾减灾的实施过程中还会遇到各种问题,需慢慢摸索前进。
结语:物联网地震应急救援系统具有建设、维护费用低廉,可在线更新数据、软件升级容易等优点,且不受地域、环境等条件的限制,只要有网络的地方,就可以搭建系统。在网络飞速发展的今天,已经具备了建立物联网地震应急救援系统的必要条件。随着技术的进一步完善,该系统将进一步降低地震破坏力。
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