虞烈平

摘 要:基于對(duì)我們北侖區(qū)的緊急醫(yī)用物資的所需調(diào)查,我區(qū)的醫(yī)療條件比較完善,可在緊急物資方面的調(diào)用還存在著相當(dāng)大的問題,由此,我們提出了“小型飛行器”的想法,借助現(xiàn)代飛行技術(shù)、衛(wèi)星雷達(dá)定位導(dǎo)航技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)等實(shí)現(xiàn)緊急醫(yī)用物資的快速安全運(yùn)輸,并使運(yùn)輸逐步的實(shí)現(xiàn)智能化、專業(yè)化和人性化,從而大大縮短緊急物資的運(yùn)輸時(shí)間。

關(guān)鍵詞:緊急物資快捷運(yùn)輸安全智能小型飛行器

中圖分類號(hào):F252 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2012)05(c)-0022-02

物資方面的調(diào)用的問題,包括我們區(qū)血液儲(chǔ)量有限,特殊藥品、醫(yī)用器械等的儲(chǔ)量存在相當(dāng)大的缺口,當(dāng)需要這些醫(yī)用物資時(shí),我們只能向?qū)幉ā⒑贾?、上海甚至更遠(yuǎn)地區(qū)調(diào)用,時(shí)間就是生命,刻不容緩,等待會(huì)讓病人的生命受到威脅。這種情況在全國各地非常的普遍,在西部等不發(fā)達(dá)地區(qū)更甚。由此,我們提出了“小型飛行器”的想法,借助現(xiàn)代飛行技術(shù)、衛(wèi)星雷達(dá)定位導(dǎo)航技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)等實(shí)現(xiàn)緊急醫(yī)用物資的快速安全運(yùn)輸,并使運(yùn)輸逐步的實(shí)現(xiàn)智能化、專業(yè)化和人性化,從而大大縮短緊急物資的運(yùn)輸時(shí)間。逐步建立輻射面廣、反應(yīng)快速靈敏的網(wǎng)絡(luò)化緊急救助系統(tǒng),并推廣到其他小件物品的運(yùn)輸,直至建立服務(wù)于大眾的空中物流體系。

1現(xiàn)狀和分析

1.1 我國所需緊急醫(yī)用物資的情況

在人口眾多的我國,很多地方的救援條件不完善、信息不暢,使得醫(yī)療事故緊急救援的“緊急”性大大折減,從而使得我國萬人致死率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他國家。由于救助常識(shí)的缺乏,多數(shù)救助措施是在受傷者被運(yùn)送到分布有限的醫(yī)院、急救中心以后才著手實(shí)施的,而醫(yī)院設(shè)備的限制或看似普通的藥物卻在需要時(shí)不能及時(shí)或短時(shí)間內(nèi)送到而導(dǎo)致傷者因貽誤救助時(shí)機(jī)而喪失生命或加劇救助難度。有專家指出,我國要搞好緊急救援,使其在各個(gè)地區(qū)、各個(gè)領(lǐng)域、各個(gè)方面都能發(fā)揮卓有成效的作用,最大限度減少生命和財(cái)產(chǎn)損失,是全面落實(shí)以人為本、促進(jìn)人的發(fā)展的一個(gè)基本前提。而從我國的國情出發(fā),我國的公路及高速公路經(jīng)常造成交通堵塞,空運(yùn)的昂貴費(fèi)用增加了利用城市醫(yī)療和急救系統(tǒng)救援的難度。

在搜集信息的過程中我們發(fā)現(xiàn),其實(shí)緊急救援中有一定的比例是在于緊急物資的運(yùn)送。如果我們設(shè)計(jì)一種小型飛行器能實(shí)現(xiàn)在最短時(shí)間內(nèi)把所急需的醫(yī)療物資安全、快捷地送到目的地,那無疑是對(duì)中國醫(yī)療事業(yè)的一大貢獻(xiàn)。它是一架無人駕駛的微型飛機(jī),與大型航空器相比,它無需造價(jià)昂貴的機(jī)場,與公路交通相比,它不受堵車的時(shí)間限制,還可以翻山越嶺不受地形的阻擋,正所謂“天高任鳥飛”,廣闊的空間為它提供了施展身手的舞臺(tái),即使未來當(dāng)小型飛行器的人均擁有量與現(xiàn)在的汽車擁有量相同,也不會(huì)造成交通擁擠現(xiàn)象。這可以由地面上的控制中心通過一系列的技術(shù)來統(tǒng)一設(shè)定航向,自動(dòng)駕駛,從而快速安全地達(dá)到目的地。發(fā)明這一裝置的意義在于抓住拯救病人的黃金時(shí)間,挽救可能存活的生命。

1.2 聚焦個(gè)案——北侖區(qū)的所需緊急醫(yī)用物資調(diào)用情況

1.2.1 區(qū)人民醫(yī)院急救藥品緊急運(yùn)輸?shù)恼{(diào)查

1.2.2 北侖區(qū)緊急醫(yī)用物資運(yùn)送的調(diào)查:

2研究內(nèi)容

設(shè)想一下:一位正在登山游玩的游客哮喘發(fā)作,他趕緊拿出手機(jī),撥通了120急救中心,幾分鐘后小型飛行器已帶來了他所需要的藥品及處理的步驟。我們根據(jù)它的特點(diǎn)、功能結(jié)合現(xiàn)代科技技術(shù)提出我們的方案。

2.1 飛行器基本外形設(shè)計(jì)

我們的設(shè)想:飛行器的基本外形為碟形,就如UFO一樣,見圖(1)。

2.2 飛行器所具備的功能

(1)具備垂直起降功能,飛行時(shí)速達(dá)到800～900km/h

(2)具有小型雷達(dá)探測功能,實(shí)時(shí)監(jiān)測以它為中心、半徑為1km球體以內(nèi)的物體,同時(shí)實(shí)現(xiàn)高度的定位

(3)具備北斗衛(wèi)星導(dǎo)航數(shù)據(jù)接收芯片,用來確定飛行器的位置

(4)具備3G網(wǎng)絡(luò)模塊及信號(hào)增強(qiáng)設(shè)備,從而可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)視頻傳輸功能

(5)具備飛行器儲(chǔ)物空間并配置安全系統(tǒng)功能

(6)采用能源:太陽能和電能等

2.2.1 技術(shù)研究

(1)垂直起降技術(shù)的原理

我們知道,飛機(jī)飛行需要克服兩種力—重力和阻力。重力是由飛機(jī)的氣動(dòng)面,即機(jī)翼和尾翼產(chǎn)生的升力平衡的;阻力則是由發(fā)動(dòng)機(jī)提供的推力克服的。正常飛機(jī)的起飛過程就是飛機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)的推動(dòng)下,克服阻力向前滑跑,當(dāng)滑跑速度足夠大到使機(jī)翼產(chǎn)生的升力大于飛機(jī)的重量時(shí),飛機(jī)就可以離開地面升空飛行了。而垂直起落飛機(jī)由于不需要滑跑,就不可能由機(jī)翼產(chǎn)生平衡重力的升力,所以要實(shí)現(xiàn)垂直起降,就只能把希望寄托到飛機(jī)的動(dòng)力設(shè)備—發(fā)動(dòng)機(jī)上了。垂直起降飛機(jī)就是由發(fā)動(dòng)機(jī)提供向上的推力來克服重力實(shí)現(xiàn)垂直起降的。垂直起降飛機(jī)產(chǎn)生升力的辦法有三個(gè),一個(gè)是偏轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的噴管,第二種是直接使用升力發(fā)動(dòng)機(jī)提供升力,第三個(gè)是前兩種辦法的組合,同時(shí)使用升力發(fā)動(dòng)機(jī)和主發(fā)動(dòng)機(jī)。

(2)垂直起降技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

①具有垂直起降能力的飛機(jī)不需要專門的機(jī)場和跑道,降低了使用成本。

②垂直起降飛機(jī)只需要很小的平地就可以起飛和著陸

③定點(diǎn)準(zhǔn)確,著陸安全性高。

(3)小型雷達(dá)探測器

近年來微電子技術(shù)和微電子工藝都經(jīng)歷了飛速發(fā)展,固態(tài)毫米波器件日益成熟,微波單片集成電路(MMIC)逐漸向頻率高端發(fā)展,并已經(jīng)進(jìn)入毫米波應(yīng)用階段,這些都為毫米波集成系統(tǒng)的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。隨著毫米波系統(tǒng)的不斷改進(jìn),系統(tǒng)對(duì)天線的要求也不斷提高,這極大程度的促進(jìn)了毫米波天線技術(shù)的發(fā)展,不斷有新結(jié)構(gòu)、高性能的天線問世,并且相當(dāng)一部分已經(jīng)成功應(yīng)用到了毫米波系統(tǒng)中。36.5GHz小型雷達(dá)前端,有單天線體制和雙天線體制兩種,整個(gè)前端集成在25mm和30mm直徑的圓柱形金屬盒內(nèi)。

小型雷達(dá)便于安裝在小型飛行器上,其功能強(qiáng)大,能探測方圓100km以內(nèi)所有的飛行物,控制中心根據(jù)雷達(dá)所獲取的信息,及時(shí)調(diào)控飛行器,按規(guī)劃路線飛行。

(4)北斗七星終端

全球3G移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)之一的TD-SCDMA,便是由中國制定,近年在中國移動(dòng)、華為等公司合作下,已設(shè)計(jì)出適用于北斗系統(tǒng)的方案,待北斗系統(tǒng)完成,TD-SCDMA就不必完全受制于美國的GPS。利用衛(wèi)星導(dǎo)航精確定位與測速的優(yōu)勢,可實(shí)時(shí)確定飛行器的瞬時(shí)位置,有效減小飛行器之間的安全距離,甚至在惡劣天氣情況下實(shí)現(xiàn)安全飛行。

是中國專利3G網(wǎng)絡(luò)模塊。

TD-SCDMA作為中國提出的第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)(簡稱3G),自1998年正式向ITU(國際電聯(lián))提交以來,已經(jīng)歷十多年的時(shí)間,完成了標(biāo)準(zhǔn)的專家組評(píng)估、ITU認(rèn)可并發(fā)布、與3GPP(第三代伙伴項(xiàng)目)體系的融合、新技術(shù)特性的引入等一系列的國際標(biāo)準(zhǔn)化工作,從而使TD－SCDMA標(biāo)準(zhǔn)成為第一個(gè)由中國提出的,以我國知識(shí)產(chǎn)權(quán)為主的、被國際上廣泛接受和認(rèn)可的無線通信國際標(biāo)準(zhǔn)。這是我國電信史上重要的里程碑。

TD-SCDMA在頻譜利用率、對(duì)業(yè)務(wù)支持具有靈活性、頻率靈活性及成本等方面有獨(dú)特優(yōu)勢。TD-SCDMA由于采用時(shí)分雙工,上行和下行信道特性基本一致,因此,基站根據(jù)接收信號(hào)估計(jì)上行和下行信道特性比較容易。此外,TD-SCDMA使用智能天線技術(shù)有先天的優(yōu)勢,而智能天線技術(shù)的使用又引入了SDMA的優(yōu)點(diǎn),可以減少用戶間干擾,從而提高頻譜利用率。

TD-SCDMA還具有TDMA的優(yōu)點(diǎn),可以靈活設(shè)置上行和下行時(shí)隙的比例而調(diào)整上行和下行的數(shù)據(jù)速率的比例,特別適合因特網(wǎng)業(yè)務(wù)中上行數(shù)據(jù)少而下行數(shù)據(jù)多的場合。但是這種上行下行轉(zhuǎn)換點(diǎn)的可變性給同頻組網(wǎng)增加了一定的復(fù)雜性。

我們考慮到以后飛行器數(shù)量的增多,會(huì)面臨IP地址不夠用的現(xiàn)狀,所以在飛行器上使用最新的IPV6協(xié)議,保證有足夠的地址使用。

機(jī)載視頻在飛行器起飛和著陸以及接近用戶的時(shí)候啟用,并與控制中心形成信息交互,從而使飛行器能夠平穩(wěn)、安全地著陸。

(5)具備飛行器儲(chǔ)物空間并配置安全系統(tǒng)功能

憑航空公司短信發(fā)來二維條碼,旅客無需再到機(jī)場柜臺(tái)辦理登機(jī)牌,可直接登機(jī)。昨起,國航國內(nèi)航班推出手機(jī)乘機(jī)服務(wù),成為國內(nèi)首家全程無紙化登機(jī)的航空公司。

國航和首都機(jī)場聯(lián)合宣布,自5月8日起,在國航國內(nèi)航班上開通手機(jī)乘機(jī)服務(wù),包括北京出發(fā)的國航實(shí)際運(yùn)營的國內(nèi)直達(dá)航班(不包含西藏航線旅客及嬰兒、兒童、病殘等需要特殊照料的旅客)。

記者看到,這個(gè)二維條碼電子登機(jī)牌是個(gè)黑白相間的小圖標(biāo),旅客進(jìn)到安檢通道后,工作人員用儀器輕輕掃過小圖標(biāo),旅客身份、航班信息就得到了確認(rèn)。昨日,中國民航局運(yùn)輸司司長王榮華證實(shí),這是國內(nèi)首次推出完整的手機(jī)乘機(jī)服務(wù)[5]。

利用類似的安全系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn):飛行器到達(dá)用戶身邊時(shí),用戶可以用授權(quán)碼取出所需物件。

(6)能源來源

太陽能的接收——根據(jù)自身所攜帶的新型太陽能接收板,接收來自外界的太陽能,不用時(shí)則可?？吭谔栂鲁潆?。太陽能的接收、存儲(chǔ)與傳輸:

①當(dāng)太陽能不夠時(shí),控制中心能及時(shí)獲取信息并對(duì)飛行器實(shí)施遠(yuǎn)程無線充電。

②當(dāng)太陽能過多時(shí),控制中心則會(huì)采用遠(yuǎn)程無線充電技術(shù)實(shí)施反充電,以收集多余能源用于他處。

2.3 小型飛行器智能控制中心

2.3.1 小型飛行器智能控制中心的運(yùn)作原理

運(yùn)作原理:用戶急需藥品并使用通訊工具聯(lián)系120急救中心,120急救中心確定藥品規(guī)格及數(shù)量,然后把信息傳給控制中心,控制中心調(diào)配相應(yīng)規(guī)格的飛行器到120中心取藥,同時(shí)發(fā)送授權(quán)碼給用戶,然后通過北斗七星定位系統(tǒng),直接飛行到用戶處,用戶通過授權(quán)碼確認(rèn)并取出藥物。具體見(圖2)

注:①用戶提出需求。

②120中心查找并發(fā)送藥品的信息(外形和重量)給控制中心。

③-⑤控制中心通過北斗衛(wèi)星,確定用戶準(zhǔn)備位置,并反饋信息給控制中心。

⑥-⑦控制中心調(diào)配最近適當(dāng)型號(hào)的飛行器確定飛行路線并發(fā)授權(quán)碼給用戶。

⑧授權(quán)的飛行器,在控制中心的調(diào)控下自動(dòng)到達(dá)120中心,120中心安裝藥品并確認(rèn),控制中心自動(dòng)檢測完成后起飛。

⑨-⑩飛行器到達(dá)用戶處,用戶用授權(quán)碼取出藥品,控制中心檢測安全后,返回到基地A。

2.3.2 小型飛行器智能線路規(guī)劃系統(tǒng)

只聽說過飛鳥與飛機(jī)的相撞事故,沒聽說過在一起飛行的鳥相互撞擊的故事,準(zhǔn)確的導(dǎo)航系統(tǒng)和先進(jìn)的智能感應(yīng)器可以確保眾多飛行器在一起飛行的安全性,同時(shí)也可以避讓其他空中飛行物。

由北斗七星全球定位系統(tǒng)確定用戶的位置,反饋給控制中心,然后由巨型計(jì)算機(jī)完成飛行路線分配,并確定航線,防止飛行器互相干擾。利用飛行器中的小型雷達(dá)系統(tǒng)實(shí)時(shí)反饋飛行航線中遇到的障礙(如飛鳥或其他飛行物),然后控制中心可以進(jìn)行實(shí)時(shí)的線路調(diào)整(如由于自然原因造成的飛行器航線偏離,飛行器可以實(shí)現(xiàn)與控制中心數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)交互,實(shí)現(xiàn)線路的糾正),從而順利到達(dá)目的地附近,接著通過機(jī)載攝像頭安全地送達(dá)用戶手中。

3關(guān)于小型飛行器在未來社會(huì)的大膽展望

(1)靜音技術(shù):高速飛行劃破空氣會(huì)產(chǎn)生巨大或刺耳的噪音,最好有一種靜音技術(shù),像外星人的飛碟一樣來無影去無蹤,無聲無息。

(2)小型飛行器也可以應(yīng)用于越來越多的意外事故(比如交通事故、空難、地震等),當(dāng)救護(hù)車或直升機(jī)無法及時(shí)趕到,它會(huì)第一時(shí)間到達(dá)現(xiàn)場,快速將傷者送住最近醫(yī)院,提高他們救活的機(jī)率。研究表明一個(gè)人如果在事故中嚴(yán)重受傷,如果在1個(gè)小時(shí)內(nèi)得到緊急治療,存活下來的機(jī)率將提高6倍。

(3)隨著小型飛行器技術(shù)的日趨成熟,打造一個(gè)服務(wù)于大眾的空中物流體系。緩解現(xiàn)在的地面交通壓力,減少交通事故的發(fā)生,減少污染,美化我們的地球。