日本應(yīng)急裝備技術(shù)現(xiàn)狀研究及啟示

文、圖／應(yīng)急管理部信息研究院 師尚紅 于雷 許陽 陳陽

日本是一個(gè)極易發(fā)生地震、暴雨、臺(tái)風(fēng)、火山爆發(fā)等自然災(zāi)害的國(guó)家。日本防災(zāi)的特點(diǎn)之一是防災(zāi)依靠科學(xué)技術(shù)支撐。多年來，日本政府、學(xué)者在與自然災(zāi)害的長(zhǎng)期抗?fàn)幹校粩嗉訌?qiáng)防災(zāi)抗災(zāi)的科學(xué)研究和技術(shù)開發(fā)，取得了一系列的重大進(jìn)展，對(duì)于我國(guó)的應(yīng)急裝備體系建設(shè)和完善具有重要的指導(dǎo)意義。

日本應(yīng)急裝備技術(shù)現(xiàn)狀

加強(qiáng)對(duì)防災(zāi)減災(zāi)的投入，是日本提升災(zāi)害管理能力和水平的有效舉措。根據(jù)2020年《防災(zāi)白皮書》數(shù)據(jù)，日本近10年年度防災(zāi)預(yù)算中，平均每年投入203.77億日元用于科學(xué)技術(shù)研究。充足的資金保障為日本應(yīng)急裝備技術(shù)的發(fā)展和完善奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警預(yù)報(bào)

在防災(zāi)減災(zāi)方面，日本非常注重災(zāi)害預(yù)測(cè)、預(yù)警方面的技術(shù)發(fā)展。為實(shí)現(xiàn)對(duì)地震、海嘯、洪澇、暴雨、火山噴發(fā)等自然災(zāi)害的準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警，日本建立了完善的災(zāi)害監(jiān)測(cè)和信息發(fā)布網(wǎng)絡(luò)。

目前，日本建有全國(guó)地震海嘯火山災(zāi)害瞬間警報(bào)系統(tǒng)J-ALERT、緊急地震速報(bào)系統(tǒng)、緊急地震探測(cè)和預(yù)警系統(tǒng)（UrEDAS）、緊急速報(bào)郵件（EAM）、基于AI的新一代泥石流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等監(jiān)測(cè)地震地質(zhì)災(zāi)害，其中多次成功應(yīng)用合成孔徑雷達(dá)（SAR）技術(shù)、堰塞湖形狀快速測(cè)量技術(shù)、投入式水位計(jì)及是衛(wèi)星小型圖像傳輸裝置（Ku-SAT）監(jiān)測(cè)堰塞湖。日本氣象廳開發(fā)了一套“氣象服務(wù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”（COSMETS）用于未來天氣狀況預(yù)報(bào)，同時(shí)啟動(dòng)“多參數(shù)相控陣氣象雷達(dá)”（MP-PAWR）實(shí)驗(yàn)研究預(yù)測(cè)20～30分鐘后發(fā)生的突發(fā)性暴雨和龍卷風(fēng)，日本氣象協(xié)會(huì)還推出了第一款利用“多參數(shù)相控陣氣象雷達(dá)”（MP-PAWR）數(shù)據(jù)進(jìn)行天氣預(yù)測(cè)的APP。同時(shí)日本旅游局監(jiān)督完成了“安全貼士（Safety tips）”、日本工學(xué)院大學(xué)開發(fā)了高樓強(qiáng)震預(yù)測(cè)APP等手機(jī)端軟件用于災(zāi)害預(yù)警和指導(dǎo)居民避難。

防災(zāi)通信網(wǎng)絡(luò)

在阪神大地震之后的十多年中，日本竭力推動(dòng)災(zāi)害管理通信系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用，建立起覆蓋面廣、運(yùn)轉(zhuǎn)高效、功能先進(jìn)、體系嚴(yán)密并適合國(guó)情的防災(zāi)通信網(wǎng)絡(luò)。包括：以政府各職能部門為主，由固定通訊線路（包括影像傳輸線路）、衛(wèi)星通信線路和移動(dòng)通信線路組成的“中央防災(zāi)無線網(wǎng)”；連接消防廳和都道府縣的“消防防災(zāi)無線網(wǎng)”；連接都道府縣和市町村等的“都道府縣防災(zāi)行政無線網(wǎng)”；災(zāi)害時(shí)，主要用于擴(kuò)充、強(qiáng)化和補(bǔ)充防災(zāi)行政無線的區(qū)域衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)；連接市町村和居民等的“市町村防災(zāi)行政無線網(wǎng)”；設(shè)置在消防本部、消防署和消防車、救護(hù)車之間，用于消防、急救活動(dòng)的信息傳達(dá)、指揮、聯(lián)絡(luò)等的消防及急救無線網(wǎng)；在應(yīng)急過程中各部門實(shí)現(xiàn)災(zāi)情信息等互聯(lián)互通的專用通信網(wǎng)；以及電信運(yùn)營(yíng)商運(yùn)營(yíng)的地方公共團(tuán)體使用的緊急通信系統(tǒng)等。此外，還有其他與防災(zāi)密切相關(guān)的自營(yíng)通信網(wǎng)，包括水防通信網(wǎng)、警用通信網(wǎng)、防衛(wèi)用通信網(wǎng)、海上保安用通信網(wǎng)以及氣象用通信網(wǎng)等。

應(yīng)急處置與救援裝備

目前，日本已形成了通用、專用、大型、小型等應(yīng)急救援裝備合理搭配、軍地聯(lián)動(dòng)、就近調(diào)配的應(yīng)急救援裝備體系，有效地保障了應(yīng)急救援裝備的供給，并隨著科技的發(fā)展而不斷完善。

衛(wèi)星系統(tǒng)在日本災(zāi)害管理方面取得了很大的成功，且應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛，在災(zāi)害情況信息通報(bào)、受災(zāi)區(qū)域的圖像信息傳輸、受災(zāi)區(qū)域遠(yuǎn)程觀察、災(zāi)情數(shù)據(jù)采集與決策支持方面應(yīng)用成熟。在衛(wèi)星在防災(zāi)活動(dòng)應(yīng)用方面，日本注重國(guó)際合作。目前，日本災(zāi)害管理中應(yīng)用的衛(wèi)星主要包括日本的先進(jìn)地球觀察衛(wèi)星ALOS-2、廣播衛(wèi)星BSAT-3、氣象衛(wèi)星向日葵系列、美國(guó)的通信衛(wèi)星N-STAR、陸地觀測(cè)衛(wèi)星Landsat8、法國(guó)的對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星SPOT6以及意大利的高分辨率雷達(dá)衛(wèi)星COSMO-Skymed。

日本以1995年阪神·淡路大地震和地鐵沙林事件為契機(jī)開始推進(jìn)救援機(jī)器人的研發(fā)工作。在災(zāi)害應(yīng)對(duì)過程中，日本研究開發(fā)各種機(jī)器人用于人難以到達(dá)、不能開展救援行動(dòng)的環(huán)境或危險(xiǎn)的環(huán)境進(jìn)行作業(yè)。如參與2007年新潟縣中越地震救援的機(jī)器人T-53援龍、在2011年福島核泄漏中經(jīng)過改造后5次進(jìn)入核電站的機(jī)器人“Quince”、創(chuàng)新研究開發(fā)推進(jìn)計(jì)劃ImPACT研發(fā)的在2017年九州北部暴雨時(shí)提供了高分辨率現(xiàn)場(chǎng)影像的飛行機(jī)器人、投入西日本暴雨災(zāi)后恢復(fù)工作的可穿戴外骨骼機(jī)器人HAL、日本東京消防廳所研制的可現(xiàn)場(chǎng)搜尋幸存者并可充當(dāng)安全性更高的遠(yuǎn)程遙控?fù)?dān)架（最大運(yùn)送重量達(dá)110kg）的履帶式救援機(jī)器人、日本東北大學(xué)等團(tuán)隊(duì)開發(fā)出的蛇形機(jī)器人、東北大學(xué)研制的世界上首個(gè)會(huì)飛的滅火機(jī)器人“龍火戰(zhàn)士”和正在研發(fā)的覆蓋球體外殼的飛行機(jī)器人等。

信息通信技術(shù)

日本是世界上前沿技術(shù)發(fā)展領(lǐng)先的國(guó)家之一。信息通信技術(shù)在災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理方面同樣走在了國(guó)際的前列。移動(dòng)通信技術(shù)、無線射頻識(shí)別技術(shù)、臨時(shí)無線基站（如利用摩托車、系留氣球搭建臨時(shí)基站）及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等在日本應(yīng)急通信中發(fā)揮了重要作用。近年來，日本在災(zāi)害管理中積極引入大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）等最新信息通信技術(shù)。如，利用AI技術(shù)進(jìn)行自然災(zāi)害的預(yù)測(cè)或?yàn)?zāi)害發(fā)生時(shí)破壞程度預(yù)測(cè)、收集受災(zāi)情況信息、支援救助計(jì)劃、災(zāi)害發(fā)生時(shí)引導(dǎo)國(guó)外游客避難等。如NEC開發(fā)出了一種由AI從Twitter中提取受災(zāi)狀況和避難場(chǎng)所等信息并將其可視化的系統(tǒng)——高級(jí)自然語言處理平臺(tái)（如圖所示），于2020年7月開始提供服務(wù)。但目前還沒有通過利用AI實(shí)現(xiàn)大幅減災(zāi)的事例。

日本應(yīng)急裝備技術(shù)面臨的難題

在應(yīng)對(duì)災(zāi)害過程中，日本一些裝備暴露出現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)少、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果不佳的問題。

在吸取東日本大地震教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，日本總務(wù)省消防廳組織研發(fā)全地形應(yīng)急救援車——紅色薩拉曼達(dá)，用于災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)送救援物資及受傷人員以及在災(zāi)區(qū)收集情報(bào)信息等。目前，全日本只有1輛，被部署在愛知縣岡崎市消防本部。但自2013年3月部署以來，僅出動(dòng)過兩次，雖然是水陸兩棲車，但在面臨嚴(yán)重洪澇時(shí)，無法像船和橡皮艇那樣發(fā)揮積極作用。

盡管日本研發(fā)了各種各樣的機(jī)器人，但目前的機(jī)器人系統(tǒng)大多缺乏實(shí)踐運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)。東日本大地震是日本歷史上首次使用大量機(jī)器人的大規(guī)模災(zāi)害，但機(jī)器人在現(xiàn)場(chǎng)惡劣環(huán)境中無法發(fā)揮其作用。而且研究人員不了解現(xiàn)場(chǎng)，因此很難正確理解真正的需求在哪里。同時(shí)日本缺少實(shí)際大小的虛擬災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)供救援機(jī)器人進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)模擬示范。

思考與啟示

目前，我國(guó)在應(yīng)急裝備技術(shù)方面存在一些問題，如裝備配備結(jié)構(gòu)不科學(xué)、先進(jìn)實(shí)用的裝備配備不足、特殊災(zāi)害環(huán)境下救援裝備可靠性不佳、智能化程度較低、復(fù)雜環(huán)境的通信技術(shù)有待于突破、事前預(yù)防裝備和技術(shù)相對(duì)薄弱等。通過分析研究日本應(yīng)急裝備技術(shù)現(xiàn)狀，提出幾點(diǎn)建議，為我國(guó)應(yīng)急裝備體系建設(shè)和發(fā)展提供參考。

高級(jí)自然語言處理平臺(tái)圖

加強(qiáng)監(jiān)測(cè)預(yù)警裝備研發(fā)。日本災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)方面走在了國(guó)際前列。在長(zhǎng)期應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害的實(shí)踐中，日本以加強(qiáng)預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)作為提升應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害能力的“抓手”，建立了針對(duì)地震、海嘯、火山爆發(fā)及針對(duì)惡劣天氣災(zāi)害的預(yù)警系統(tǒng)，取得了卓有成效的建設(shè)成就，也為世界各國(guó)預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。

充分運(yùn)用大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等最新技術(shù)，提高應(yīng)急裝備智能化程度。智能化是現(xiàn)代應(yīng)急救援裝備的發(fā)展趨勢(shì)之一。災(zāi)害頻率、巨大災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)增加突顯了對(duì)智能化應(yīng)急救援裝備的迫切需求。加強(qiáng)大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等最新技術(shù)在應(yīng)急裝備智能化、輕量化發(fā)展中的應(yīng)用，從而提高處置各類災(zāi)害的效率和效果，有力保障救援人員生命安全，特別是想定外的嚴(yán)重災(zāi)難。

激發(fā)市場(chǎng)主體活力，加強(qiáng)應(yīng)急裝備技術(shù)領(lǐng)域科技成果的轉(zhuǎn)化和應(yīng)用。吸引多方力量參與應(yīng)急產(chǎn)業(yè)發(fā)展，明確應(yīng)急產(chǎn)品和服務(wù)發(fā)展方向，堅(jiān)持需求牽引和問題導(dǎo)向，研發(fā)真正具有應(yīng)用前景的應(yīng)急裝備技術(shù)。按照專常兼?zhèn)?、平?zhàn)結(jié)合的理念，研發(fā)應(yīng)急裝備技術(shù)，擴(kuò)大其應(yīng)用市場(chǎng)。加強(qiáng)應(yīng)急裝備示范試驗(yàn)場(chǎng)所和訓(xùn)練設(shè)施的建設(shè)，強(qiáng)化裝備現(xiàn)場(chǎng)模擬示范演練，提升裝備現(xiàn)場(chǎng)使用效果。支持各類創(chuàng)新主體實(shí)施科技成果轉(zhuǎn)化和推廣，探索將先進(jìn)技術(shù)裝備應(yīng)用推廣到國(guó)外的機(jī)制，進(jìn)一步促進(jìn)應(yīng)急產(chǎn)業(yè)發(fā)展和我國(guó)經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)。