1、1应急监测预警解决方案应急救援装备产业技术创新战略联盟 张肖曼摘要：随着监测预警技术的不断发展，应用在家庭、自然灾害、事故灾难和公共卫生领域的监测预警产品也逐渐成熟和扩大起来。本文主要从上述五个方面来描述各自领域一些监测预警技术和产品。中华人民共和国突发事件应对法中将突发事件分为四个阶段预防与应急准备、监测与预警、应急处置与救援、事后恢复与重建。监测监控对于防范突发性公共事件，在事前预防、事中监测到事后恢复重建的各个过程中均起着重要作用。党中央、国务院高度重视突发公共事件管理工作，加强了应急预案体系、应急体制机制和法制建设，特别是以公共安全科技技术为支撑，对突发公共事件应急管理的基础理论、关键
2、技术应用和研究给予大力支持，加强了公共安全应急风险评价、监测监控、预测预警、动态决策、综合协调等能力，提升了国家应对突发公共事件能力，最大限度地保护了人民群众的生命和财产安全。通过监测监控，可以快速、准确地提供突发公共事件的类别、分布、影响范围及发展态势等现场动态资料信息，能为有效地控制影响范围、缩短持续时间、将损失减到最小提供有力的技术支持，从而确保对事件的快速处置和正确决策。目前监测预警技术主要应用于家庭、自然灾害、事故灾难和公共卫生五个领域。一、家庭监测预警在家庭生活中，通过感烟火灾探测器可以实时监测家里的烟雾浓度来实现火灾的报警。感烟火灾探测器：烟雾探测器就是通过监测烟雾的浓度来实现火
3、灾报警的探测器。常用的感烟探测器有离子感烟探测器、光电感烟探测器及红外光束线性感烟探测器。一氧化碳检测仪是一款高亮度液晶指示，可以灵活配置多种不同气体传感器的气体检测仪器。仪器可连续检测有毒气体、氧气、易燃易爆气体浓度，随2时观察现气体浓度值。洪水监测仪通常使用在家庭地下室、电脑室、低洼地及文件储存间，洪水监测仪能够及时监测到水位位置，达到预设值时，洪水监测仪会自动发出报警。温度监测仪可以提醒极端环境变化，包括冷，热和湿度，能够保障家庭成员和宠物的舒适性，并有助于减少冷冻管及气候敏感的收藏品或其他贵重物品的风险。房主将会通过智能手机或平板电脑收到警示，尽量减少损坏的风险。医疗警戒监测如果出现紧
4、急情况，一个简单的按钮会给专门的救援人员给出信号，该监测仪可以代表您立即通知医护人员。二、自然灾害监测预警1、地质灾害监测预警以地质动力活动或地质环境异常变化为主要成因的自然灾害。在地球内动力、外动力或人为地质动力作用下，地球发生异常能量释放、物质运动、岩土体变形位移以及环境异常变化等，危害人类生命财产、生活与经济活动或破坏人类赖以生存与发展的资源、环境的现象或过程。不良地质现象通常叫做地质灾害，是指自然地质作用和人类活动造成的恶化地质环境，降低了环境质量，直接或间接危害人类安全，并给社会和经济建设造成损失的地质事件。地质灾害是指，在自然或者人为因素的作用下形成的，对人类生命财产、环境造成破坏
5、和损失的地质作用（现象）。如崩塌、滑坡、泥石流、地裂缝、地面沉降、地面塌陷、岩爆、坑道突水、突泥、突瓦斯、煤层自燃、黄土湿陷、岩土膨胀、砂土液化，土地冻融、水土流失、土地沙漠化及沼泽化、土壤盐碱化，以及地震、火山、地热害等。地质灾害监测预警主要是通过软件系统来监测实现的，该系统是主要运用先进的信息采集传输技术、计算机信息系统集成技术，通过对监控区的地质信息的自动、连续、实时的在线监测，通过在信息采集及预报分析决策的基础上，根据预警信息危急程度及地质灾害波及的范围，通过短信、传真、无线预警广播等预警方式及相应的预警流程，将预警信息层层传递，及时准确的传递到地质灾害可能危及的区域，使接收预警区域的
6、人员根据地质灾害防御预案，及时采取防御措施，最大限度的减少人员伤亡和财产损失，构建群测群防体系。3地质灾害简易监测，是指借助于简单的测量工具、仪器装置和量测方法，监测灾害体、房屋或构筑物裂缝位移变化的监测方法。该类监测方法具有投入快、操作简便、数据直观等特点，即可以由专业技术人员作为辅助方法使用，也可由非专业技术人员在经培训后使用，是地质灾害群测群防中常用的监测方法。该类监测一般常用监测方法有： 埋桩法 埋钉法 上漆法 贴片法。泥石流监测方法主要有地声监测法、龙头高度监测法、泥位监测法、倾斜仪棒监测法、流速监测法、孔隙水压力监测法和降雨量监测法。对于滑坡、崩塌灾害群测群防监测，可以使用裂缝报警
7、器、滑坡预警伸缩仪（量程大、阀值报警，适用于各种滑坡裂缝监测）、简易裂缝位移计（精度高、阀值报警、多通道，适用于岩质滑坡和建筑物裂缝监测）、简易超声波位移计（量程大、非接触、阀值报警，使用于各种滑坡裂缝监测）和简易雨量计进行监测预警。缝报警器适合于崩塌、滑坡等突发性地质灾害产生的房屋、构筑物、岩体裂缝位移自动监测预警，一般把它安装在裂缝两侧，当裂缝张开加大超过设定的报警阈值时，设备的报警器便会发出警报，通知监测人员马上注意查看和避灾。裂缝报警器体型小巧、经济实用，报警器监测过程不耗电，报警时才接通电源，采用碱性电池可预警监测 3 年。该报警器有拉线法或磁簧离开法两种工作方式，拉线法适用于宽大裂
8、缝，磁簧离开法适用于窄小裂缝。滑坡预警伸缩仪主要用于对山区和丘陵地区的泥石流，山体滑坡，山洪灾害等地质灾害进行超前预警，是地质灾害防治类的必备仪器，简便易用，报警准确。对于泥石流灾害群测群防监测，可以使用简易地声监测仪（多通道、阀值报警）、泥石流监视预警仪（震动或视频变化触发工作）和简易雨量计进行监测预警。泥石流监视预警仪主要针对泥石流临近时地面振动特点，采用低频高灵敏度地震检波器作为传感器，泥石流临近振幅超过预设的阈值时，触发打开远红外摄像头，进行监视预警和视频录像，采用先进的“ 视觉神经系统” ，对监控到的视频信号进行智能分析，一旦觉察到画面内容有变化，如泥石流临近，报警通知泥石流下游居民
9、进行防灾。当下游泥石流监测人员看到画面出现泥石流，4立即组织居民撤离灾区。报警声响为 130 分贝，监视器为多视频接口电视机或专用监视器，交直流两用供电。连接 3 公里无线遥控模块可进行无线报警。2、气象灾害监测预警气象灾害是指大气对人类的生命财产和国民经济建设及国防建设等造成的直接或间接的损害。它是自然灾害中的原生灾害之一。一般包括天气、气候灾害和气象次生、衍生灾害。气象灾害是自然灾害中最为频繁而又严重的灾害。中国是世界上自然灾害发生十分频繁、灾害种类甚多，造成损失十分严重的少数国家之一。超声雪深监测仪是一种采用超声波遥测技术的将雪过程监测纪录分析设备。它可以测量并记录积雪深度、时段降雪量等
10、。应用于气象台站雪深观测、交通沿线积雪测量、滑雪场气象服务等领域。超声雪深监测仪使用 50kHz 的超声波进行测量，主要原理是通过向被测目标发射一个超声波脉冲，然后再接收反射回波，测量出超声波的传播时间，再根据超声波在空气中的传播速度计算出传感器与被测目标之间的距离。由于超声波在空气中的传播速度与空气温度有关，因此需要进行温度修正才能得到正确的测量结果。超声雪深监测仪内部集成了温度传感器，可自行进行温度修正。雨滴谱监测仪是一款采用激光遥测技术对降水过程进行分析、记录的全自动监测设备，可对各种降水过程（毛毛雨、小雨、大雨、冰雹、雪花、雪粒、雨夹雪等）进行精确测量。经过统计降水粒子在速度和粒径上的
11、分布（雨滴谱），计算各种降雨类型的强度、总量，还可给出降水过程中雷达反射率等。全类型降水监测仪是一种采用高精度压力传感称重技术的固液态降水量监测与纪录分析设备。它可以测量并记录降水量、降水强度和计算蒸发等。应用于全类型降水量的气候观测、气象水文观测、早期洪水预警等。全类型降水监测仪的传感器采用了称重法和敞开式的采样桶设计，并配备专业的防风圈，因此不管是毛毛细雨还是倾盆大雨、冻雨或雪，在 6-1800mm/h 降水强度范围内它都可以获得可靠稳定的数据，这是传统的翻斗式雨量计所做不到的。传感器配有自动加热装置，不受外部天气变化的影响，固态、液态和混合态降水均可精确测量并且分辨率可以精确到 0.00
12、1mm。5机动气象站是一款结构高度模块化、结构紧凑、高可靠、接口可扩展、传感器易外场升级扩展、应用范围广泛的机动气象站，除可监测各种常规的气象参数外，还可根据观测需求随时配接各类气象、水文、航空、军事等特种传感器与智能监测设备、通信设备等。系统的设计易于携带和快速安装调试，可在各行业领域内应用，便于在各种自然环境条件场地上形成短期临时或长期固定的气象相关观测站。机动气象站系统还可采用太阳能电池板+后备电池组供电方式（利用现代通讯技术，如：卫星、GPRS 等通讯方式，组合成为无人自动气象站），保证在野外无供电情况下连续工作。水位监测站是一款无人值守、太阳能供电、GPRS 通信、可长期连续在恶劣环
13、境下工作的地表水位监测预警站，依靠其高可靠性和采集与通信集成一体化的特点，水位监测站可广泛应用于水位监测（江河、积水）、水利监测与发电、湿地生态、气象水文、公共安全等领域。雷电预警站是专为观测及采集在闪电过程中产生的雷雨云中电荷积累与地球表面的大气电场垂直分量和发生雷电相关气象参数等要素而设计的一款在线式雷电预警连续监测记录设备。它主要监测大气电场、风向风速、空气温度和湿度、太阳辐射和降雨等对雷电发生和变化产生影响的相关数据，可以组网使用，自动收集各雷电发生关注点的雷电预警信息，建立一个区域性的实时雷电预警网络，为保障与雷电发生紧密相关的重要军事活动、航天发射和重大赛事等提供科学的气象数据依据
14、。雷电预警站主要是由智能电场仪、风向风速传感器、雨量计、三合一微气象传感器、DE81 数据采集器、通讯部件和供电控制系统组成。应用于军事、航天和地方政府等的气象条件保障部门。面雨量雷达站是一款高精度、高时空分辨率的全自动面雨量监测设备，技术居于国际领先水平。可广泛应用于中小河流洪水、山地灾害、城市内涝、高速公路、铁路、航空及输电线沿线、区域水质、水资源精细管理等的雨量、雨强、雨滴谱等监测。面雨量雷达站主要由一部雨量雷达和 4 至 8 个滴谱仪、数据采集软件、数学物理模型、客户端软件组成。面雨量雷达站可精确、连续、全自动测量半径 36 公里区域面降水强度、相态和雨量。并可由监控雷达及多套面雨量雷
15、达站组成更大区域的面雨量自动监测系统。6三、事故灾害监测预警1、火灾监测预警火灾是指在时间和空间上失去控制的燃烧所造成的灾害。在各种灾害中，火灾是最经常、最普遍地威胁公众安全和社会发展的主要灾害之一。人类能够对火进行利用和控制，是文明进步的一个重要标志。所以说人类使用火的历史与同火灾作斗争的历史是相伴相生的，人们在用火的同时，不断总结火灾发生的规律，尽可能地减少火灾及其对人类造成的危害。卫星遥感，利用极轨气象卫星、陆地资源卫星、地球静止卫星、低轨卫星探测林火。能够发现热点，监测火场蔓延的情况、及时提供火场信息，用遥感手段制作森林火险预报，用卫星数字资料估算过火面积。它探测范围广、搜集数据快、能
16、得到连续性资料，反映火的动态变化，而且收集资料不受地形条件的影响，影像真切。 国内外地面煤层自燃火源监测预警技术主要有自燃倾向性测试法、综合评判预测法、统计类比法、自然发火实验测试法、气体探测法、测氡法、测温法、磁探测法、电阻率探测法、地质雷达探测法、遥感法、计算机数值模拟法、无线电波法等。遥感在草原火灾监测和预警工作中具有特殊的能力和潜力。遥感监测面积广，时间、空间分辨率高，特别是 MODIS 数据，在设计时便考虑到火灾监测等相关问题，非常适合草原火灾的相关信息提取，且成本低廉，可进行准实时火灾监测。2、核辐射监测预警放射性物质以波或微粒形式发射出的一种能量就叫核辐射，核爆炸和核事故都有核辐
17、射。核辐射，或通常称之为放射性，存在于所有的物质之中，这是亿万年来存在的客观事实，是正常现象。核辐射是原子核从一种结构或一种能量状态转变为另一种结构或另一种能量状态过程中所释放出来的微观粒子流。核辐射检测仪采用高灵敏的闪烁晶体作为探测器，反应速度快，用于监测各种放射性工作场所 x， 射线，辐射剂量率的专用仪器。和国内同类仪器相比，该仪器具有更宽的剂量率测量范围，且能准确测量高能、低能 x， 射线，具有良好的能量响应特性。73、水环境监测预警水环境是指自然界中水的形成、分布和转化所处空间的环境。是指围绕人群空间及可直接或间接影响人类生活和发展的水体，其正常功能的各种自然因素和有关的社会因素的总体
18、。水环境主要由地表水环境和地下水环境两部分组成。地表水环境包括河流、湖泊、水库、海洋、池塘、沼泽、冰川等，地下水环境包括泉水、浅层地下水、深层地下水等。水环境监测是监视和测定水体中污染物的种类、各类污染物的浓度及变化趋势，评价水质状况的过程。监测范围十分广泛，包括未被污染和已受污染的天然水（江、河、湖、海和地下水）及各种各样的工业排水等。水质状况观测内容包括主要如水温、色度、浊度、pH 值、电导率、悬浮物、溶解氧、化学需氧量和生物需氧量和影响水质变化的其他因素。为客观的评价江河和海洋水质的状况，除上述监测项目外，有时需进行流速和流量的测定。水环境监测的目的：地表水及地下水经常性监测；生产和生活
19、过程监视性监测；事故监测应急监测；为环境管理提供数据和资料；为环境科学研究提供数据和资料。水文观测站可针对各类典型的气象水文监测需求而灵活配置各类传感器，以实现用户的各种监测目的。通过对气象和水文要素的综合观测，可以实现自然要素和人为要素对水文影响的综合分析。水文观测站采用采集器，模块化设计，多种传感器组合搭配的形式，即可以满足水文气象监测联合组网的需求，也可以满足专业的水文气象观测的需求。可以广泛应用于水质监测、洪水预警、农业灌溉、水产养殖等多行业的需求。水质监测站是专为观测及采集地表水、地下水、水源水、饮用水、污水排放口、海洋江河、溪流、水源地、湿地、水产养殖等各种领域水体的水质的一款在线
20、式水质连续监测记录设备。水质监测站可无人值守、长期连续在线监测记录，并且整体性能丝毫不会受监测环境的盐碱度、污染程度等各类恶劣环境的影响。水质监测站主要是由多参数水质传感器、水流量传感器、DE81 数据采集器、通讯部件和供电控制系统组成。通过选配可以对地表或地下水体中的叶绿素、蓝绿藻、PH 值、浑浊度、电导率、溶解氧等 7 至 15 个水质参数和流量流速进行测量。8一体化水环境监测预警站，一体化水质水量在线监测预警站以水质监测仪和流量测量仪为核心，结合物联网技术，太阳能供电技术组成的安装于河流湖泊内的小型水质水量在线监测系统。系统具有自动在线监测预警，自清洗，太阳能供电，无线数据传送，无试剂，
21、无人值守的特点，非常适合构建水源地水质水量监测预警系统和河流湖泊水质水量监测预警系统。无线传感器网络技术：基于无线传感器网络的水环境监测系统包括数据监测节点、数据视频基站、远程监测中心等三部分，可对水温、pH 值、浊度、电导率、溶解氧等水环境参数和重点区域的视频信息进行感知、采集、处理和传输，进而实现对水库、湿地、湖泊、江河、海洋等大范围水域的监测。无人机水环境监测技术：无人机在水环境监测中的任务要求建立了无人机航迹规划数学模型。4、矿山事故监测预警矿难是指在采矿过程中发生的事故，通常造成伤亡的危险性极大，世界上每年至少有几千人死于矿难。常见的矿难有：瓦斯爆炸、煤尘爆炸、瓦斯突出、透水事故、矿
22、井失火、顶板塌方等。瓦斯与空气混合，在高温下急剧氧化，并产生冲击波的现象，是煤矿生产中的严重灾害。国内瓦斯煤矿瓦斯爆炸的火源主要是电火花和爆破，主要发生地点是采掘工作面。 煤矿瓦斯爆炸产生的瞬间温度可达 18502650，压力可达初压的 9 倍，爆源附近气体以每秒几百米以上的速度向外冲击，使人员伤亡，巷道和器材设施毁坏。爆炸后氧浓度降低，生成大量 CO2 和 CO，有窒息和中毒危险。瓦斯突出是煤与瓦斯突出的简称，煤与瓦斯突出是指在压力作用下，破碎的煤与瓦斯由煤体内突然向采掘空间大量喷出，会给采矿者带来危险的一种现象。矿井火灾是矿井发生的火灾（包括危及井下的地面火灾），常招致人员伤亡，设备损失，
23、矿井停产，资源破坏，甚至引起瓦斯、 煤尘或硫化矿尘爆炸。矿井火灾按引起的热源不同分内因火灾和外因火灾两类。内因火灾分煤自燃 、硫化矿石自燃两种。 外因火灾指一切产生高温或明火的器材设备，如果使用管9理不当，可点燃易燃物，造成火灾。在中、小型煤矿中，各种明火和爆破工作常是外因火灾的起因。矿井水灾是矿山突然涌水所造成的灾害。矿井水灾的水源有大气降水(雨、雪)、地表水、含水层水、断层水和旧巷或采空区积水等。大气降水可能从地表低洼地通过塌陷区裂隙或井口灌入井巷，造成灾害。地表水指河、湖、塘、沟及水库的积水。含水层水如砂砾层含水、石灰岩溶洞水，两者可能通过裂隙、断层、 通时，补给丰富，威胁更大。旧巷或采
24、空区积水，往往静水压力大，来势猛，且常含有害气体，易造成人身事故。顶板事故是指在井下采煤过程中，顶板意外冒落造成的人员伤亡、设备损坏、生产中止等事故。在实现综合机械化采煤以前，顶板事故在煤矿事故中占有极高的比例，随着支护设备的改进及对顶板事故的研究、预防技术的提高和逐步完善，顶板事故所占的比例有所下降，但仍然是煤矿生产中的主要灾害之一。矿山安全监测通常从九个方面进行监测：1、风速测定；2、矿井通风阻力的测定；3、瓦斯检测；4、一氧化碳检测；5、氧气检测；6、温度检测；7、烟雾检测；8、开关量检测；9、检测仪表及传感器。四、公共卫生事件监测预警公共卫生事件是指突然发生，造成或者可能造成社会公众健
25、康严重损害的重大传染病疫情、群体性不明原因疾病、重大食物和职业中毒以及其他严重影响公众健康的事件。公共卫生监测是连续地、系统地收集疾病或其他卫生事件的资料，经过分析、解释后及时将信息反馈给所有应该知道的人（如决策者、卫生部门工作者和公众等），并且利用监测信息的过程。公共卫生监测是制订、实施、评价疾病和公共卫生事件预防控制策略与措施的重要信息来源。公共卫生监测的目的：确定主要的公共卫生问题，掌握其分布和趋势； 查明原因，采取干预措施；评价干预措施效果；预测疾病流行；制订公共卫生策略和措施。公共卫生监测的分类：（1）疾病监测：传染病监测：我国规定报告的传染病有 37种，其中甲类 2 种、乙类 25
26、 种、丙类 10 种；非传染病监测：我国部分地区开展了对恶性肿瘤、心血管疾病、出生缺陷、伤害等非传染病的监测。（2）与10健康相关问题的监测：包括行为危险因素监测、出生缺陷监测、环境监测、药物不良反应监测、营养和食品安全监测、突发公共卫生事件监测和计划生育监测等。 五、社会安全监测预警群体性突发事件，就是指突然发生的，由多人参与，以满足某种需要为目的，使用扩大事态、加剧冲突、滥施暴力等手段，扰乱、破坏或直接威胁社会秩序，危害公共安全，应予立即处置的群体性事件。根据收集到的有关信息，综合分析威胁的程度，然后评估当时当地的环境、天气、参加的人员、地点、原因，确定潜在的威胁、事件的规模和参加的人数，最后得出威胁发生的几率。参考文献：1 孙健.现代科学技术在应急监测预警中的应用.J. 北京：中国应急管理 ,2011.7.2 中华人民共和国突发事件应对法
