張兵強 喬安營 常彥凱

摘 要： 現(xiàn)如今，我國是社會經(jīng)濟迅猛發(fā)展的新時期，在地震、火災(zāi)等災(zāi)害現(xiàn)場，搶險救援任務(wù)的緊迫性突顯了對智能化應(yīng)急救援裝備的迫切需求。智能應(yīng)急救援裝備的使用可極大地提高救援隊伍的戰(zhàn)斗力，快速、高效地處理各類災(zāi)害，特別是突如其來的嚴(yán)重災(zāi)難，大大減少救援人員的傷亡和國家的財產(chǎn)損失，具有重要的研究意義。

關(guān)鍵詞： 救援裝備;智能控制;自主決策;精準(zhǔn)通信;人機友好

【中圖分類號】X937 ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A ? ? 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.26.272

引言：智能應(yīng)急救援裝備是指將智能技術(shù)與傳統(tǒng)裝備相結(jié)合，具有智能化、數(shù)字化、精準(zhǔn)化、專業(yè)化等特點的一類應(yīng)急救援裝備，其能夠?qū)崿F(xiàn)人-環(huán)境-任務(wù)的高效融合，并具有一定決策能力，從而適應(yīng)未來“快速、精確、高效”的救援需求。

1 應(yīng)急救援裝備體系現(xiàn)狀

在整個應(yīng)急救援體系中，應(yīng)急救援裝備體系起到支撐和保障的作用。我國此前分災(zāi)種的災(zāi)害管理模式，造成了應(yīng)急管理“各自為戰(zhàn)”的現(xiàn)象，應(yīng)急救援裝備的分類同樣如此，不同災(zāi)種的救援隊伍各有不同的裝備分類方式，如：消防部門將裝備分為5大類，森林消防將裝備分為10大類，地震部門將裝備分為8類，安全生產(chǎn)部門將危險化學(xué)品救援裝備分為12類。美國聯(lián)邦應(yīng)急管理署則制定授權(quán)裝備目錄（AEL）及標(biāo)準(zhǔn)化裝備產(chǎn)品目錄（SEL），從聯(lián)邦層面對應(yīng)急救援裝備物資進(jìn)行總體分類，這與我國較為混亂、不易管理的裝備現(xiàn)狀形成鮮明對比。但是，美國AEL所列舉裝備側(cè)重于反恐，并不適用于我國國情。因此，我國應(yīng)從宏觀角度對應(yīng)急救援裝備進(jìn)行科學(xué)分類，制定總的應(yīng)急救援裝備產(chǎn)品目錄和對各類救援隊伍裝備配備的指導(dǎo)性意見。

2 智能應(yīng)急救援裝備共性技術(shù)

2.1 智能環(huán)境感知技術(shù)

智能救援裝備在工作過程中主要通過傳感器來獲取環(huán)境信息并搜尋幸存人員。由于災(zāi)難現(xiàn)場一般具有復(fù)雜性和不確定性，室內(nèi)結(jié)構(gòu)化環(huán)境中傳統(tǒng)的環(huán)境感知算法不能滿足救援工作的需求，例如，傳統(tǒng)的激光測距儀及聲吶等儀器在充滿煙霧和灰塵的環(huán)境中也很難以發(fā)揮作用。因此，傳感檢測識別技術(shù)和多傳感信息融合技術(shù)需要被研究。例如，BAUM等[111]考慮到由于災(zāi)害現(xiàn)場濃煙、碎片和非結(jié)構(gòu)化地形導(dǎo)致機器人很難在能見度很低的條件下工作的問題，開發(fā)了一種音頻分類算法，用于識別與消防相關(guān)的聲音，如遇險人員（嬰兒哭聲、尖叫聲、咳嗽聲）、結(jié)構(gòu)故障（木材折斷、玻璃破碎）、消防車和人群等。該方法從音頻記錄中提取出一系列特征，并通過前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分類。該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，可在有限的硬件上實現(xiàn)性能，分類結(jié)果總體精度達(dá)到85.7%。

2.2 優(yōu)化裝備的配備結(jié)構(gòu)

（1）根據(jù)本地的建筑結(jié)構(gòu)特點、道路交通狀況進(jìn)行配備。對于消防隊伍來說，若轄區(qū)內(nèi)存在大型建筑或高層建筑，則應(yīng)考慮配備具有一定跨距的舉高消防車;若轄區(qū)內(nèi)化工企業(yè)較多，則應(yīng)配備化學(xué)災(zāi)害事故特種車輛和個人防護(hù)裝備，儲存充足的泡沫滅火劑等;若轄區(qū)內(nèi)道路較為狹窄，應(yīng)配備機動靈活的車輛裝備。（2）根據(jù)地理特點進(jìn)行配備。對于西南地區(qū)，因山多路險，地震、地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)，應(yīng)著重配備搜尋、破拆、救生等地震和地質(zhì)災(zāi)害救援裝備;對于東部石油化工工業(yè)發(fā)達(dá)省份，應(yīng)著重配備大功率水罐泡沫車、具有一定跨距的舉高噴射消防車、遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)等先進(jìn)裝備;對于西北缺水地區(qū)，應(yīng)配備大功率大容量水罐車，保證供水不間斷。（3）應(yīng)根據(jù)氣候特點配備相應(yīng)裝備。對于東北高寒地區(qū)，應(yīng)考慮配備防寒防凍裝備，做到“三防一?！保慈艘篮?、器材要防凍、車輛要防滑、水源要保暖。同時，對于國家級應(yīng)急救援隊伍，還應(yīng)進(jìn)行不同氣候環(huán)境下的裝備測試。如國家地震應(yīng)急搜救中心在黑龍江省黑河市開展應(yīng)急救援裝備測試，檢測機動液壓泵的動力輸出、重型剪擴鉗的破拆效果、海事衛(wèi)星電話的通信傳輸效果等，為裝備在不同氣候環(huán)境下的使用提供參考。

2.3 安全防護(hù)

操作過程中救援人員除了要做好常規(guī)的安全防護(hù)外，還特別要注意以下兩點：（1）應(yīng)在鋼絲繩上覆蓋一片輕柔物，防止鋼絲繩突然斷裂時巨大的回縮應(yīng)力傷人;（2）發(fā)現(xiàn)載荷突然增加應(yīng)立即查找原因，排除后再進(jìn)行工作。

3 智能應(yīng)急救援裝備發(fā)展趨勢

目前，國內(nèi)外智能救援裝備的研發(fā)仍處于第一階級。我國在智能應(yīng)急救援裝備產(chǎn)業(yè)方面的研發(fā)具備一定的基礎(chǔ)，基本掌握了智能救援裝備的設(shè)計制造、控制系統(tǒng)軟硬件、運動規(guī)劃等相關(guān)技術(shù)，不少裝備擁有自主知識產(chǎn)權(quán)。未來，我國智能應(yīng)急救援裝備的發(fā)展趨勢如下：（1）裝備結(jié)構(gòu)向著面向通用/專用復(fù)雜需求的環(huán)境、結(jié)構(gòu)、材料、驅(qū)動一體化設(shè)計方向發(fā)展;（2）裝備性能向著高可靠性、低能耗以及較好的環(huán)境適應(yīng)性的方向發(fā)展;（3）裝備的智能化向著極端環(huán)境精準(zhǔn)感知、多維信息自主決策、智能容錯、多機動態(tài)協(xié)同的方向發(fā)展;（4）通信技術(shù)向著設(shè)備的極速組網(wǎng)、復(fù)雜空間環(huán)境多元信息遠(yuǎn)距離高穿透性精準(zhǔn)通信的方向發(fā)展;（5）救援裝備向著操作便捷、人機友好的方向發(fā)展。除上述發(fā)展趨勢外，結(jié)合現(xiàn)有應(yīng)急救援裝備的性能特點，建立一套完整的性能評價體系也是應(yīng)急救援裝備領(lǐng)域的發(fā)展趨勢之一。通過建立一系列標(biāo)準(zhǔn)體系，可以減小不必要的浪費，實現(xiàn)救援資源的快速整合。

結(jié)語：智能化是應(yīng)急救援裝備的發(fā)展趨勢之一，是在重大自然災(zāi)害和人為事故救援中提高救援效率、保障救援人員和受困人員生命安全的重要途徑。因此，大力發(fā)展智能應(yīng)急救援裝備，加強重大自然災(zāi)害的防治瓶頸技術(shù)的研發(fā)，全面提升我國應(yīng)急救援裝備技術(shù)水平，可以為應(yīng)急搶險救災(zāi)提供更加有力的保障。智能救援裝備種類繁多，根據(jù)救援環(huán)境和用途的不同，可分為空中救援裝備、陸地救援裝備、水下救援裝備以及通用救援裝備。在綜述了智能應(yīng)急救援裝備及共性技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，指出了我國智能應(yīng)急救援裝備的研發(fā)還存在缺乏面向通用/專用不同需求的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法、特殊災(zāi)害環(huán)境下的救援裝備的性能不佳、智能化程度不高、通信基站技術(shù)不成熟、人機交互效果不佳等問題，這都使得智能救援裝備尚未在大型救援現(xiàn)場得到廣泛應(yīng)用。指出智能應(yīng)急救援裝備將通過多學(xué)科融合，在結(jié)構(gòu)設(shè)計、環(huán)境感知、自主決策與運動控制、高效通信及人機交互等方面實現(xiàn)智能化，最大限度地代替救援人員完成救援任務(wù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 浙江省化學(xué)品安全協(xié)會.2018年生產(chǎn)安全事故死亡3.46萬人，煤礦死亡333人[EB/OL].[2019-09-14].

[2] 應(yīng)急管理部.應(yīng)急管理部、國家減災(zāi)委辦公室發(fā)布2018年全國自然災(zāi)害基本情況[EB/OL].