水域智能應急救援裝備發(fā)展現(xiàn)狀

中國船舶工業(yè)經(jīng)濟與市場研究中心 白雪梅

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

水下救援裝備的最新發(fā)展

水下救援裝備的重點在于水下搜尋和水下救援，其特點是深水作業(yè)能力強，操作簡便，國內(nèi)外眾多學者對水下救援裝備進行了研究。世界上第一臺水下救援機器人是1974年由Hydro公司生產(chǎn)的RCV-225型有纜無人水下運載器，該裝備的質(zhì)量為82kg，作業(yè)深度為400米。目前世界上最著名的水下救援裝備是美國的Jason系列水下救援機器人。它是一種雙體機器人系統(tǒng)，由中繼站和機器人本體組成。2002年，Jason系列的第二代Jason-2號水下救援機器人投入使用，其最大下潛深度達到6500米。在上述水下救援裝備研究的基礎上，智能化成為了水下救援裝備的研究方向之一。例如，孟加拉庫爾納工程技術大學研發(fā)了一種新型的救援機器人，該機器人既可以在水面漂浮，又可以在水下完成搜救工作。機器人采用基于物聯(lián)網(wǎng)的新的通信技術提高人機交互的便捷性，可以有效地應用于任何淺水水域的勘測和救援。意大利開發(fā)了一種用于水下搜索的機器魚，其采用生物機電一體化設計，并研究了仿生運動模式，為開發(fā)具有復雜行為的仿生水下機器人奠定了基礎。

我國對水下救援裝備的研究起步較晚，但也取得了一定成果。針對水下搜救作業(yè)難度大、強度高、危險系數(shù)高等難題，中國船舶科學研究中心(702所)研制了一款適用于淺水水域搜救的遙控式機器人。該機器人的最大潛水深度為100米，最大前進速度3.7km/h(2節(jié))，最大下潛速度1.85km/h(1節(jié))，整體質(zhì)量為108kg。機器人的動力充沛，機動性和穩(wěn)定性較好，可用于水下傷員搜索及輔助打撈等，有效解決了淺水水域搜救的難題。此外，沈陽自動化研究所、江蘇科技大學及廣州航海學院設計的水下搜救的機器人也是水下救援機器人的典型代表，其通過搭載攝像頭等傳感器，具有追蹤打撈、環(huán)境監(jiān)測等功能，可在水流突變等特殊情況下具有一定的防護能力。除此之外，博雅工道水下救援機器人也很有特色，博雅工道作為國內(nèi)水下機器人行業(yè)的創(chuàng)新型企業(yè)，不僅在機器人防水技術，水下通訊，水下運動控制等相關領域具有行業(yè)創(chuàng)新的技術優(yōu)勢，同時在機器人能量管理技術，設備兼容性以及操作簡便性上也取得了巨大突破，已研發(fā)出適用于不同環(huán)境和應用場景的應急消防水下救援機器人。博雅工道應急救援水下機器人已經(jīng)與多個國家級水域救援隊、省應急管理廳、省消防救援總隊及應急消防單位達成合作，為國家水域應急救援提供可靠的產(chǎn)品保障及應急救援任務支持。

水下救援機器人的研發(fā)相對較少，主要存在以下問題：1）目前多數(shù)水下搜救機器人是通過救援人員在岸上操縱上位機，對水下機器人的運動狀態(tài)和反饋信息進行實時處理，這就對救援人員的操作能力提出了較高的要求，提高水下救援機器人人機交互的智能化程度是目前救援領域亟待解決的問題；2）由于淡水水域和海水水域的差別，且水下環(huán)境存在能見度低等問題，水下搜救裝備應根據(jù)環(huán)境的不同在功能和性能上有所側(cè)重，而目前針對環(huán)境影響的研究相對較少；3）目前的水下搜救裝備操作能力不足，還需要對其水下的切割、抓捕等功能進行深入研究。

水上救援裝備發(fā)展現(xiàn)狀

橡皮艇。種類繁多、型號各異，輕便可充氣，是水中救援不可或缺的交通工具。橡皮艇由高耐腐蝕性，耐磨性的PVC涂層，內(nèi)部由0.9mm進口聚酯織布制成，結(jié)構穩(wěn)定，拉伸性強且堅固耐用。有兩種尺寸選擇，外長390cm的橡皮艇，凈重80KG，配15馬力船外機，最大載重727kg，最多可載6人；外長420cm的橡皮艇凈重90kg，3+1氣室配置，配30馬力船外機，最大載重1010kg，最多可載7人。

水上智能救援機器人。在緊急復雜的救援環(huán)境下，單靠人力劃艇是趕不上與死神搶人的速度的，近些年機器人在水上救援領域的應用逐漸展開。水上智能救援機器人近些年在水上救援中表現(xiàn)優(yōu)異，憑其“定位準、遠操控、雙面游、可跟蹤返航”等特點，成為救援機器人中的明星，它具備GPS北斗雙定位、自主修正航向、失聯(lián)自動返航、正反雙面行駛、遠距離遙控、攜帶方便、動力、浮力強等亮點。

救生拋投器。可將繩索、自動充氣救生圈以及牽引繩等發(fā)送到指定位置，省去人力拋不準、拋不遠、拋不動的顧慮。氣動救生拋投器以高壓空氣為驅(qū)動動力，內(nèi)置1.5L的氣瓶最少可連續(xù)發(fā)射6次，外接6.8L氣瓶可連續(xù)發(fā)射超過30次，大大加強了便攜移動性能，尤其適合在電力中斷或者車輛無法到達等災害事故現(xiàn)場；該款拋投器含有水用、陸用兩款拋繩救援彈，皆采用ABS高強度工程塑料為主材，尾翼內(nèi)置鋁合金骨架，確保飛行穩(wěn)定，抗風性能強，且救援彈和救生圈可回收重復利用。水用拋繩救援彈。水用時拋射救生圈距離≥220米，水用拋繩破斷力為6000N，水用救援彈入水2-5秒內(nèi)自動充氣成為救生圈，產(chǎn)生8公斤以上浮力。

救生衣。是水域救生必不可少的“保命”服飾，顏色多為橙、紅等跳眼色，一般設計為背心式，穿在身上不影響靈活游動的同時讓穿著者具有足夠浮力，使落水者頭部能露出水面。目前使用率較高的兩款救生衣，一款是基礎型救生衣，另一款是哨笛型救生衣，該救生衣還配備1個耐腐蝕哨笛，用于救援過程中的警示、吸引注意等。它們的外布料采用防水的特制材料，內(nèi)材料采用了優(yōu)質(zhì)聚乙烯片材料，外防水內(nèi)增浮，浮力能承受280斤左右的成年人。

救援光源。光源為水下、夜間、暗處搜救提供可能，根據(jù)需求和照亮范圍不同，可將目前主流的救援光源分為手探照搜索燈，輕便式裝卸燈，移動照明系統(tǒng)，全景照明系統(tǒng)。

智能應急救援裝備發(fā)展趨勢

隨著智能技術的發(fā)展，智能應急救援裝備的發(fā)展可劃分為三個階段。第一階段，智能應急救援裝備輔助救援人員進行施救。此時，救援人員仍然是救援的主體，但智能應急救援裝備能夠通過主動完成小部分搜救任務，為救援人員提供有效的救援信息，起到輔助作用；第二階段，智能應急救援裝備與人協(xié)作，共同承擔救援任務。此時，救援裝備能夠智能地完成感知、分析、推理、決策、控制等功能，獨立完成部分救援工作；第三階段，智能應急救援裝備為救援主體，救援人員只需要進行輔助即可。此時，應急救援裝備高度智能化，可獨立完成各種復雜任務。

目前，國內(nèi)外智能救援裝備的研發(fā)仍處于第一階級。我國在智能應急救援裝備產(chǎn)業(yè)方面的研發(fā)具備一定的基礎，基本掌握了智能救援裝備的設計制造、控制系統(tǒng)軟硬件、運動規(guī)劃等相關技術，不少裝備擁有自主知識產(chǎn)權。未來，我國智能應急救援裝備的發(fā)展趨勢如下：（1）裝備結(jié)構向著面向通用/專用復雜需求的環(huán)境、結(jié)構、材料、驅(qū)動一體化設計方向發(fā)展；（2）裝備性能向著高可靠性、低能耗以及較好的環(huán)境適應性的方向發(fā)展；（3）裝備的智能化向著極端環(huán)境精準感知、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）通信技術向著設備的極速組網(wǎng)、復雜空間環(huán)境多元信息遠距離高穿透性精準通信的方向發(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急救援裝備領域的發(fā)展趨勢之一。通過建立一系列標準體系，可以減小不必要的浪費，實現(xiàn)救援資源的快速整合。

相關建議

1、建立應急救援裝備產(chǎn)學研用體系，關鍵時刻用得上。在災難發(fā)生后，如果能夠在最佳營救時間內(nèi)利用先進的應急救援裝備開展高效的救援，讓應急救援裝備關鍵時刻用得上，大幅降低救援難度，提高救援行動的成功率，減少不必要的人員傷亡，即是相關單位責任擔當?shù)淖顝娪辛w現(xiàn)。因此，相關單位應以救援行動對各種先進應急救援裝備需求為導向，平時加強應急救援裝備產(chǎn)學研用體系建設，做到有研發(fā)儲備、裝備物資儲備。

2、加強智能化應急救援裝備的技術突破及產(chǎn)業(yè)化推廣。智能化是現(xiàn)代救援裝備的發(fā)展趨勢之一，是提高我國復雜災害條件下?lián)岆U救援效率的必要手段之一。建議相關單位加強智能化應急救援裝備的技術突破及產(chǎn)業(yè)化推廣，提升應急救援產(chǎn)業(yè)的自主創(chuàng)新能力和應急救援裝備的國際品牌競爭力，實現(xiàn)由制造大國向制造強國的歷史跨越，助力完成“中國制造 2025”的宏偉目標。

3、實現(xiàn)應急救援裝備的高質(zhì)量發(fā)展。近年來，世界上許多國家將新技術與傳統(tǒng)的救援裝備相結(jié)合。建議相關單位緊抓契機實現(xiàn)應急救援裝備的高質(zhì)量發(fā)展，將先進的智能控制技術、多感知融合技術、無線通信技術等逐漸應用于救援裝備，使應急救援裝備具有智能的控制策略、精確的環(huán)境感知、突發(fā)情況下的自主學習與自適應等能力，為實現(xiàn)應急救援裝備的高質(zhì)量發(fā)展創(chuàng)造條件。