Page 100 - 山区高速公路运营防灾减灾风险管控与应急处置

第四章 风险管控体系设计与实施

信息。在降雨量监测方面，翻斗式雨量计因其结构简单可靠性高成为主流选择，
其翻转次数直接对应累积降雨量。地下水位动态则依靠投入式压力水位计或气
泡式水位计进行精确测量，其原理分别基于水压变化与气压平衡。结构健康监测

重点在于桥梁隧道，光纤光栅传感器因其抗电磁干扰、分布式测量的特性，被嵌
入结构内部或表面监测温度应变振动；加速度传感器则有效捕捉结构在风载、地
震或车辆荷载下的动力响应特征。环境监测要素包括能见度与风速风向，前者依
靠前向散射式能见度仪测量大气消光系数，后者则由超声波风速风向仪提供精确

数据。
（二）数据传输技术架构
海量监测数据的实时回传依赖高效可靠的数据传输网络。有线传输方式中，
工业以太网凭借其高带宽与低时延特性，在条件允许的固定监测点发挥核心作

用。光纤通信则以其超长距离传输能力与极强的抗干扰性，成为长距离骨干网络
或关键节点间数据传输的首选。无线传输技术因其部署灵活在山区场景优势显
著。4G/5G 公共移动通信网络覆盖广泛，是远程监测点数据回传的主要通道。对
于网络覆盖薄弱区域，低功耗广域物联网技术如 NB-IoT、LoRaWAN，以其超低

功耗与强穿透能力，实现传感器数据的有效汇聚。卫星通信作为极端条件下的应
急备份链路，确保关键信息在公网中断时仍可传输。无线自组网技术则通过节点
间多跳中继，在无基础设施区域构建临时通信网络。数据传输协议需兼顾效率与
安全，MQTT 协议因其轻量级与发布订阅模式，非常适合物联网设备数据传输；

Modbus 协议则在工业控制领域广泛兼容。数据安全保障不可或缺，端到端加密
与安全认证机制是防止数据篡改与窃取的基础防线。
（三）数据预处理与质量控制
原始监测数据需经严格预处理方可投入分析应用。数据清洗是首要步骤，旨

在识别并处理异常值、缺失值以及由传感器故障或环境干扰引入的噪声。常用方
法包括基于统计模型的六西格玛法则阈值判定、滑动窗口滤波以及基于邻近传感
器数据的交叉验证。数据标准化消除不同传感器量纲与量级差异，最值归一化或
Z-score 标准化是常用手段。时间同步尤为关键，多源异构数据的有效融合依赖

纳秒级精度的网络时间协议或精密时钟源实现时间戳对齐。数据压缩在保证关键
信息不丢失的前提下显著降低存储与传输负担，有损压缩如小波变换与无损压缩
如霍夫曼编码各有适用场景。数据质量控制贯穿全过程，传感器定期标定依据国

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