基于JavaWeb地质灾害群专结合监测预警系统的研制

作     者：彭凤凌 

作者单位：成都理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：庹先国

授予年度：2014年

学科分类：08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0838[工学-公安技术] 

主      题：JavaWeb 监测预警系统 灾害群 

摘      要：我国西南部地区山区丘陵面积广，地形地貌非常复杂，一旦面临暴雨袭击，极容易引发各种类型的地质灾害，由于地质灾害所造成的直接或者间接损失非常严重，除了对自然环境造成破坏外，也严重威胁到人民的生命和财产安全，因此如何减少或避免地质灾害带来的损失无疑十分重要。而我国西南部地区居民住处较为分散且多分布在偏远山区，当地质灾害发生后，常常由于交通不便、通信环境恶劣等因素延误抢救时机，从而造成更加严重的损害，因此要做好防灾减灾工作，必须建立完善的地质灾害监测预警体系，研制出适合该地区特点的地质灾害监测预警系统，并按照研制的系统开展工作让系统实时监测地质变化。一旦系统发出预警信息，则启动相应的方案提前做好防灾减灾准备。 本文以贵州省赫章县某边坡作为专业监测示范区，以贵州贵阳市开阳县作为群测群防监测示范区，结合地质灾害监测预警的实际需求，研制了一套地质灾害群专结合的监测预警系统。该系统分为两个子系统:专业监测和群测群防。专业监测以Web平台的实现过程为重点，提出了该子系统的整体结构，Web平台可以实时接收仪器采集的数据，并自动根据预警算法计算数据变化程度，如果超过阈值则会向不同人员发出不同等级的预警信息，同时平台具备后台管理模块，能够灵活的配置Web平台实现地质灾害的监测与预警。群测群防监测系统以移动终端软件的实现过程为重点，设计了终端软件的结构，同时设计了良好的接收平台用于实时接收终端录入的数据，从而实现了终端与远程数据库的良好交互。整个论文主要完成了以下几个方面的工作: (1)研究了地质灾害群专结合监测预警系统的关键性技术，其中包含终端软件结构设计、Web预警平台结构设计、终端与远程数据库交互技术实现、数据编解码技术实现以及预警算法设计等。在研究以上技术基础上，设计了群专结合监测预警系统的整体框架。 (2)完了专业监测预警平台的研制。首先分析了搭建平台的各种方案，详细比较了Windows桌面应用程序和Web服务这两种搭建平台方法的优劣，提出了以JavaWeb技术为基础的Web平台设计方案，配合JSP文件和Javabean组件设计了监测预警平台的前台展示框架，通过Jfreechar接口实现了监测数据的成图算法，通过Google MAP JS实现了监测点的定位和地图展示，也通过Jcommon插件完成了JSP文件对串口的读写，也设计了良好的PDU数据和北斗数据的编解码算法。同时专业监测预警平台增加了权限模块和自动预警模块，在提高平台安全性的基础上，实现了平台良好的可操作性和实用性。 (3)完了群测群防通讯终端应用软件的研制。首先分析了Androd系统架构，设计了终端软件的基本结构。通过仔细研究HTTP协议特点以及Android终端的通信接口，以模拟表单提交方式合理设计了数据封装算法，能够一次性传输多种类型的地质数据（包含多媒体文件等），通过建立多个Activity实现了向导操作模式，也设计了定位模块用于实时获取终端地理位置。同时终端软件在界面布局方面做了美工处理，使得软件能够和群测群防人员进行友好、方便的交互，并提高地质数据的录入和传输效率。 (4)设计了良好的网络通信机制。首先分析对比了几种终端与远程服务器交互方案，通过Web服务器作为中介从而实现终端与远程数据库的交互，不仅能够提高数据的稳定性，也能够提高数据传输的安全性。该部分设计的通信机制在群测群防系统中应用较多，而专业监测系统中，直接用浏览器即可访问Web服务，因此无需再设计其它通信协议。 (5)将研制的监测预警系统成功运用到了示范区，开展了对示范区的监测预警工作，其中包含监测点的配置、平台与终端软件的安装、阈值设置等，同时将系统采集到的地质数据利用平台的相关功能进行整理和分析，并对示范区各个监测点的地质变化进行适当评估和预警。 本文创新点主要体现在: (1)以典型的灾害点作为研究背景，设计了比较合理的数据采集节点、数据传输方法和数据处理模块，组建了地质灾害群专结合监测预警系统，并通过Web服务器实时发布地质数据，以便相关人员（如监测部门人员和专家等）能够远程观看并处理地质数据，从而做出更为准确、合理的预警分析。 (2)提出了基于“专业监测和“群测群防相结合的监测预警手段和设计思路，设计并实现了两种监测方式结合的监测预警系统，并将其运用在示范区从而验证平台的实用性。 (3)在专业监测预警平台设计良好的后台管理机制，能够动态的添加或者删除监测指标、工作区和监测点，使得实际监测范围与平台监测参数始终保持一致。也能够根据当地实际情况动态调整预警阈值和预警算法，使得平台根据监测数据判断的预警等级更加科学，预警信息更加合理，大大提高了系统的监测预警功能。 (4)终端软件设计了良好的向导机制，能够使得地质灾害非专业人士能够方便、高效、快速的录入和上传地质数据，非常适合利用终端