Bndiiiti^AllPnnco
北京电信技术发展产业协会团体标准
T/TDIA00003—2017
基于北斗+窄带物联网的地质灾害监测应用技术规范
（TechnicalSpecificationforGeologicalHazardMonitoringBasedonBeidou
NavigationSatelliteSystemandNarrowBandInternetofThings
（3.2版）
（征求意见稿）
2017-xx-xx实施
2017-xx-xx发布
北京电信技术发展产业协会发布
、八―丄
前言1
1.范围1
2.规范性引用文件1
3.术语和定义2
3.1地质灾害（GeologicalHazard）2
3.2地质灾害隐患（PotentialGeologicalHazard）2
3.3崩塌（Rock/SoilFall）2
3.4滑坡（Landslide）2
3.5泥石流（DebrisFlow）2
3.6地面塌陷（GroundCollapse）2
3.7地裂缝（GroundFissures）2
3.8地面沉降（LandSubsidence）3
3.9地质灾害监测（GeologicalHazardMonitoring）3
3.10专业监测（ProfessionalMonitoring）3
3.11简易监测（SimpleMonitoring）3
3.12巡视检查（PatrolInspection）3
3.13北斗卫星导航系统（BeidouNavigationSatelliteSystem）3
3.14窄带物联网（NarrowBandInternetofThings）3
4.地质灾害监测预警系统建设要求3
4.1一般规定3
4.2地质灾害自动化监测子系统4
4.3地质灾害预警预报子系统4
4.4地质灾害终端APP子系统5
5.监测传感终端设备技术要求5
5.1一般规定5
5.2常用监测传感终端设备技术参数要求6
6.“窄带物联网”网络应用技术要求8
6.1一般规定8
6.2窄带物联网无线网络技术要求9
6.3物联网平台10
7.北斗通讯技术要求11
7.1一般规定11
7.2组成11
7.3北斗RDSS单元接口技术要求11
7.4供电要求12
7.5功能要求12
7.6性能要求13
8.北斗定位终端功能与性能要求15
8.1一般规定15
8.2结构及外观要求15
8.3电气性能要求15
8.4设置及显示基本要求15
8.5接口与通讯16
8.6数据采样与存储16
8.7星座支持16
8.8信号接收性能16
8.9时间特性17
8.10内部噪声水平18
8.11测量精度18
8.12天线相位中心一致性18
8.13内嵌程序升级18
8.14环境适应性18
8.15安全防护要求19
8.16电磁兼容性要求19
9.结束语20
、八
前言
为满足地质灾害监测在复杂环境条件下对通讯系统的客观需求，促进行业向专业化、自动化、信息化、智能化方向发展，在地质灾害监测预警业务流程及相关规范的基础上制定《基于北斗+窄带物联网的地质灾害监测应用技术规范》。
本规范规定了地质灾害监测预警系统构建、应用范围、业务需求、系统通讯要求、“北斗+窄带物联网”网络架构、终端应用等方面内容。
本规范起草单位：
北京中地数讯信息科技有限公司、北京市地质研究所、重庆地质矿产研究院、上海华测导航技术股份有限公司、中移物联网有限公司、华为技术有限公司、北京电信技术发展产业协会、鹰潭市国土资源局、重庆市地质灾害自动化监测工程技术研究中心、重庆市国土资源和房屋管理局、重庆市地质环境监测总站、中国移动通信集团江西有限公司、中国矿业大学（北京）、国土与自然资源信息服务创新中心、中国泰尔实验室。
本规范起草人：
王磊、齐干、魏世玉、杨建国、江君、王杰俊、傅金、汪剑、李松泽、蒲杰、薛圆、徐建民、逯宇、孙晓艳、韩晓莉、孙朝东、黄伟、陈立川、贺建波、黄飞、李煜东、严传生、陶志刚。
本规范为首次发布。
1.范围
本规范规定了“北斗+窄带物联网”方法、技术、系统在地质灾害监测中的应用范围、业务需求、系统要求、网络架构、终端应用等内容。
本规范适用于但不限于由自然因素或者人为活动引发的危害人民生命和财产安全的崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝、地面沉降等与地质作用有关的地质灾害监测工作，包括地质灾害监测预警系统构建、窄带物联网应用、北斗应用、传感终端功能及性能要求等。
2.规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件，凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
国务院第394号令地质灾害防治条例（2003）
国土资源部地质环境监测管理办法（2014）
国土资源部地质灾害分类分级标准（1999）
DZ/T0221崩塌、滑坡、泥石流监测规范
DZ/T0261滑坡崩塌泥石流灾害详细调查规范（1:
50000）
DD2006-XX地质灾害调查技术标准（1:
25000-1:
50000）
DZ/T0220泥石流灾害防治工程勘查规范
DLT5211大坝安全监测自动化技术规范
JGJ8建筑变形测量规范
SL268大坝安全自动监测系统设备基本技术条件
GB500026工程测量规范
GB/T18314全球定位系统（GPS）测量规范
GB/T20270信息安全技术网络基础安全技术要求
GB4208外壳防护等级（IP代码）
GB4943信息技术设备的安全
GB/T26264通信用太阳能电源系统
GB4797.1电工电子产品环境自然环境条件温度与湿度
YD/T944通信电源设备的防雷技术要求
T/CAGHPXXX-2017崩塌监测规范
T/CAGHPXXX-2017
地裂缝地质灾害监测规范
T/CAGHPXXX-2017
突发地质灾害应急监测预警技术指南
T/CAGHPXXX-2017
地质灾害推力监测技术指南
T/CAGHPXXX-2017
地质灾害应力应变监测技术规程
T/CAGHPXXX-2017
地质灾害地表变形监测技术规程
T/CAGHPXXX-2017
地质灾害监测仪器物理接口规定
3.术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1地质灾害（GeologicalHazard）在自然或人为因素作用下形成的，对人类生命、财产和环境造成威胁或破坏的地质作用。
3.2地质灾害隐患（PotentialGeologicalHazard）通过简单地面地质条件、地形条件和影响因素调查，初步推测可能会发生滑坡、崩塌或泥石流等，并具有威胁对象，或可能造成损失的不稳定斜坡或沟谷。
3.3崩塌（Rock/SoilFall）高陡斜坡上的岩土体在重力作用下突然脱离母体，发生以竖向为主的运动，最终堆积于坡脚的地质作用。
3.4滑坡（Landslide）
地质体在重力作用下沿地质弱面向下向外滑动的现象。
3.5泥石流（DebrisFlow）在沟谷或坡面上，由于降雨或决堤引发的一种挟带大量泥、沙和石块等固体物质的特殊洪流。
3.6地面塌陷（GroundCollapse）地表岩、土体在自然或人为因素作用下，向下陷落，并在地面形成塌陷坑（洞）、开裂或
变形等地质现象。
包括岩溶塌陷和采空塌陷。
3.7地裂缝（GroundFissures）
是地表岩层、土体在自然因素（地壳活动、水的作用等）或人为因素（抽水、灌溉、开
挖等）作用下，产生开裂，并在地面形成一定长度和宽度的裂缝的一种宏观地表破坏现象。
3.8地面沉降（LandSubsidence）地面沉降又称为地面下沉或地陷。
它是在人类工程经济活动影响下，由于地下松散地层固结压缩，导致地壳表面高程降低的一种局部的下降运动（或工程地质现象）
3.9地质灾害监测（GeologicalHazardMonitoring）对由于自然或人为因素所造成和引起各类地质灾害的变化情况实施的监控量测，包括专业监测、简易监测和巡视检查。
3.10专业监测（ProfessionalMonitoring）在专业调查分析基础上，借助于专业仪器设备和专业技术，对地质灾害体及其影响因素变化动态进行监测、分析和预测预报等一系列专业技术的综合应用。
3.11简易监测（SimpleMonitoring）
采用简单的斜（边）坡拉线法、木桩法、建筑物裂缝刷漆、贴纸法、旧裂缝填土陷落等方式进行的监测。
3.12巡视检查（PatrolInspection）专业人员开展的定期的、连续的观测灾害体变形及监测设备运行情况，通过检查、记录周边宏观环境异常现象，为地质灾害预警提供依据。
3.13北斗卫星导航系统（BeidouNavigationSatelliteSystem）北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力。
3.14窄带物联网（NarrowBandInternetofThings）
窄带物联网（NB-loT）是基于3GPP寅进的通用陆地无线接入（E-UTRA）技术，使用
180KHZ的载波传输带宽，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接。
4.地质灾害监测预警系统建设要求
4.1一般规定地质灾害监测预警系统分为“采集—传输—分析—应用”四个层次，系统建设应遵循“分布集成、统一管理、集中服务”的总体原则，实现对地质灾害监测、预警全过程管理；系统
软硬件集成应包括采集终端层、网络传输层、数据资源层、分析处理层、综合应用层以及用
户层（如图4.1所示）。
图4.1地质灾害监测预警系统逻辑架构图
综合
指挥调度及
技术
群测
驻守
当地
区（县）
应用层
主管部门人员
专家
群防员
技术人员
责任人
地环站人员
分析
处理层
地质灾害自动化监测子系统
传感数据采集、管理、解析、分析、
查询、I/O
地质灾害预警预报子系统
概化模型建立、数值分析、预警判
据、预警逻辑、预警发布
地质灾害终端APP子系统定位导航、数据查询与展示、信息提示、远程呼叫
数据
资源层
基础地理信息
矢量、地形、影像、三维数据、监
测工作各类地理信息等
地质环境条件
地形、地貌、地质构造、地层岩性
地震、人类工程活动等
动态监测及运维数据
各类监测数据、气象预警数
据、元数据、用户数据等
网络
NB-loT
北斗短报文
运营商
传输层
窄带物联网
通讯网络
2G/3G/4G公网
采集
多参数气象站、雨量计、地表水位计、
地表绝对位移监测仪、相对位
推力、压力、应力、
移动终端
终端层
地下水位计、孔隙水压监测仪等
移监测仪、深部位移监测仪等
应变监测仪等
设备等
4.2地质灾害自动化监测子系统
地质灾害自动化监测子系统是面向地质灾害自动化监测多传感手段而开展的动态监测和管理的应用软件集成，子系统应包含传感数据采集、管理、解析、分析、查询、相关数据输入输出等功能。
421系统对现场传感器应实现前端一后台交互式管理，具备传感器位置信息管理、电量信息管理、在线情况统计、后台指令发送等功能。
4.2.2数据解析与分析模块应针对不同传感器建立对应的解析关系库。
数据分析应遵循单点分析、剖面分析、区域分析、时域分析模式，单点分析应达到累计量、速率、加速度分析三个层次；针对监测时间序列应采用的中值滤波、移动平均、最小二乘曲线拟合、多项式拟合、小波分析、卡尔曼滤波等算法，进行粗差剔除及趋势分析。
4.2.3监测数据展示应以时程曲线、波形曲线、柱状图、散点图等为主，应支持不同监测数据的叠加以便于进行相关性分析。
4.3地质灾害预警预报子系统
地质灾害预警预报子系统应包含地质灾害隐患体概化工程地质力学模型建立、数值分
析、预警研判、预警信息发布等功能。
4.3.1系统应基于特定地质灾害隐患点的调查评价结果、地质力学分析成果等有效指导监测传感器部署、预警阈值确定工作。
4.3.2预警信息发布应支持短信、邮件、呼叫等方式，宜建立并逐步推广前端—后台联动的现场面域式声光预警发布机制。
4.3.3预警预报成果应执行现有规范的险情划分等级：
蓝色预警（四级预警）：
有发生地质灾害的一定气象风险；黄色预警（三级预警）：
发生地质灾害的气象风险较高；橙色预警（二级预警）：
发生地质灾害的气象风险高；红色预警（一级预警）：
发生地质灾害的气象风险很高。
4.3.4预警成果应实现对触发条件、险情等级、发布流程、处置措施的全程可追溯管理。
4.4地质灾害终端APP子系统
地质灾害终端APP子系统应提供定位导航、地质环境及监测数据查询与展示、预警信息提示、远程呼叫等功能。
4.4.1APP子系统开发宜兼顾不同的操作系统平台。
4.4.2APP子系统定位导航功能应达到地质灾害隐患点边界导航、显著变形迹象位置导航深度。
4.4.3APP子系统地质环境及监测数据查询与展示效果应与后台系统保持一致。
4.4.4APP子系统应基于位置信息提取相关责任人基本信息，支持终端使用人与相关责任人的快速联系。
4.4.5APP子系统宜开放现场调查、核查、监测、拍照、摄像等数据的上行接口。
5.监测传感终端设备技术要求
5.1一般规定
5.1.1监测传感终端设备技术参数应满足监测设计方案中监测方法及监测精度的要求，同时应遵循技术实用、可靠，监测设备先进、经济合理的原则；监测传感终端设备应通过省级或省级以上法定第三方机构的测试或检定，应具有同类监测项目成功应用案例。
5.1.2地质灾害监测传感终端设备应适宜野外恶劣条件下长期自主运行的要求，应达到
以下技术性能：
环境适宜性：
应具备防雷、防水、防雾、防震、防尘、耐高低温等基本性能，应能满足7X24X365全天候运行的需求；
性能适用性：
选取的设备应具有基本的硬件、软件机制，监测精度及频率满足监测设计
方案要求；
数据可靠性：
实现数据远程传输的同时，还应具备足够容量的本地存储介质（如SD卡
或外接USB存储设备等），具有断点续传功能；
网络多样性：
监测传感终端设备应具备灵活组网及入网机制，能根据现场的实际网络条
件选择最适宜的入网方式，无线网络方面应支持NB-loT窄带物联网、北斗短报文以及运营
商2G~4G等多种无线网络技术；
使用寿命：
监测传感终端设备其使用寿命不得低于3年。
5.1.3监测传感终端应统一纳入地质灾害自动化监测系统进行综合管理。
5.2常用监测传感终端设备技术参数要求
常用监测传感终端设备技术参数要求见表5.1〜表5.7。
表5.1GNSS绝对位移监测设备技术参数要求
参数类型
技术参数
备注
静态定位精度
平面：
优于±3mm+1ppm
静态解算精度
高程：
优于±5mm+1ppm
动态定位精度
±10+1X）mm
RTK差分定位精度
星频要求
3星多频
北斗、GPS、GLONASS
采样频率
>1Hz
监测模式
支持动态静态监测模式，两种模式可切换
工作温度
不小于［-20C,65C］区间
工作湿度
不低于90%RH
防水防尘
不低于IP67
自检功能
接收机应具有通电自检测功能，并可通过接收机自带接口查看检测结果。
冷启动/温启动
不超过120s/60s
供电
支持外接电源，耐压范围±10%
数据存储
支持本地存储、断点续传
通讯
支持NB-IoT窄带物联网、北斗短报文通讯
表5.2相对位移监测设备技术参数要求
参数类型
技术参数
备注
精度
不低于±mm
采样频率
>1次/1h
可依据需求动态调整采样频率
工作温度
不小于［-20°C,70C］区间
工作湿度
不低于90%RH
防水防尘
不低于IP65
通讯
支持NB-IoT窄带物联网，可外接北斗通讯终端
表5.3深部位移监测设备技术参数要求
参数类型
技术参数
备注
监测精度
0.001°
量程
+15°
主要传感器
双轴倾角传感器
支持多层分段式部署
监测层位
对于滑面不明确，可按0.5m、1m、2m等规格按需配置；对于滑面较明确时，可按不少于3只传感器配置
工作温度
不小于［-20C,60C］区间
防水防尘
IP68
通讯
支持NB-IoT窄带物联网，可外接北斗通讯终端
表5.4雨量监测设备技术参数要求
参数类型
技术参数
备注
监测精度
2%
相对精度
雨强范围
0.01mm〜4mm/min
存贮容量
内置存贮设备容量》512M
通讯
支持NB-IoT窄带物联网，可外接北斗通讯终端
表5.5地下水位监测设备技术参数要求
参数类型
技术参数
备注
监测精度
0.1%
相对精度
量程
能够测量100m内水位变幅
存贮容量
内置存贮设备容量》512M
工作温度
不小于［-20C,60C］区间
工作湿度
100%RH
防水防尘
IP68
通讯
支持NB-IoT窄带物联网，可外接北斗通讯终端
支持国内三家运营商从2G到4G
等不同的网络接入技术
表5.6孔隙水压监测设备技术参数要求
参数类型
技术参数
备注
分辨率
0.1KPa
量程
根据监测设计初步估算结果选定
可选0〜1.6KPa
本地存贮容量
内置存贮设备容量》512M
工作温度
不小于［-20C,60C］区间
防水防尘
IP68
通讯
支持NB-loT窄带物联网，可外接北斗通讯终端
表5.7滑坡推力监测设备技术参数要求
参数类型
技术参数
备注
精度
5%F•S
满量程的5%
量程
根据监测设计初步估算推力结果选定
可选1MPa、5MPa、15MPa
本地存贮容量
1GB
工作温度
不小于［-20°C,60C］区间
工作湿度
不低于90%RH
防水防尘
不低于lP65
通讯
支持NB-loT窄带物联网，可外接北斗通讯终端
6.窄带物联网”网络应用技术要求
6.1—般规定
窄带物联网为地质灾害监测终端与地质灾害监测应用平台之间提供双向数据通道。
窄带物联网（NB-loT）具有覆盖广、连接多、功耗低、成本低以及匹配性好的特点，其系统组
网如图6.1所示：
监测终端
eNodeB
loT核心网
loT平台
监测应用服务器
图6.1窄带物联网网络架构图
eNodeB:
主要承担空口接入处理和小区管理等相关功能，通过S1-lite接口与loT核心网
进行连接，将非接入层数据转发给高层网元处理。
loT核心网：
承担与终端非接入层交互的功能，将loT业务相关数据转发到loT平台进行
处理。
loT平台：
loT平台实现连接管理、设备管理和运营管理功能。
提供统一安全的NB-loT
网络接入、各种终端的灵活适配、海量的设备管理数据的处理。
loT平台支持不同终端类型
的接入，为业务平台屏蔽终端的不同接口及网络差异，并向业务平台提供业务能力开放。
6.2窄带物联网无线网络技术要求
6.2.1网络覆盖要求
NB-loT网络覆盖应能保证地质灾害监测设备正常接入网络并进行稳定、可靠的数据传
输，上行速率不应低于300bps。
地质灾害监测终端信号覆盖要求应满足RSRB-130dBm,SNR
》-8dB。
6.2.2频带和信道要求
1）频段
远程无线信道应使用3GPP授权频段，并满足中国工业与信息化部对NB-loT使用频段的
规定。
标准及频段应支持B5：
850MHz，B8:
900MHz，B20:
800MHz。
2）信道带宽上行通信载波带宽应不小于15KHz；下行通信载波带宽应不小于180KHz。
6.2.3终端发射功率
终端上行通信最大发射功率不应低于+23dBm。
6.2.4数据传送时延
数据传送的时延应小于10s@95%。
6.2.5数据上报成功率
数据上报成功率应不低于99%。
6.2.6终端功耗需求
a）地质灾害监测终端通信模组发送数据时的功耗电流应小于：
250mA;
b）地质灾害监测终端通信模组接收数据时的功耗电流应小于：
80mA;
c）地质灾害监测终端通信模组休眠态的功耗电流应小于：
9uA。
6.2.7终端设备管理要求
a）loT平台应能够远程对终端电池状态、信号强度RSRP，信噪比SNR，信号覆盖质量
进行查询；
b）loT平台应支持远程进行终端软件升级。
6.3物联网平台
6.3.1整体介绍
物联网平台是窄带物联网网络架构中的重要组成部分，平台应提供终端管理、连接管理、应用使能、大数据分析等主要功能，平台应向下连接核心网，开放网络信息并汇集传感器数据，向上提供应用开发的基础性平台和面向底层网络的统一数据接口，支持具体的基于传感数据的物联网应用。
6.3.2连接管理平台
连接管理平台应提供业务开通、业务接入、业务变更、资源管理、产品配置、计费管理、结算管理、账务管理及信用控制等功能。
管理平台提供物联卡在线状态和会话信息的实时获取和保存能力，并提供实时查询能力。
管理平台提供两个功能强大的诊断应用：
实时诊断和详情诊断。
通过这两个诊断应用，管理员可以实时查看设备状态信息及分析设备历史行为，判断设备是否处于正常运行状态。
管理平台同时还提供发送测试短信的能力。
a）实时诊断功能：
提供物联卡状态、订购信息、设备数据业务和短信业务用量使用是否超额信息、数据业务当前是否在线、如果在线提供详细的在线信息（含会话开始时间、APN、IP等信息）、物联卡设备网络状态（开机在网、位置信息、可达状态、漫游状态）等；
b）详情诊断功能：
提供系统物联卡的历史网络活动信息，包括数据会话连接活动的历史信息、短信活动的历史信息、物联卡状态变更历史信息、机卡绑定变更的历史信息、网络附着位置更新历史信息、EPC网络通信故障码信息等。
支持多时间维度查看，如小时、天、月等；
c）进行物联卡账务查询、通信状态通信、业务管理查询和报表统计功能。
升级会员 