水域智能应急救援装备发展现状

2020-09-07中国船舶工业经济与市场研究中心白雪梅

中国船检 2020年8期

中国船舶工业经济与市场研究中心白雪梅

智能应急救援装备是指将智能技术与传统装备相结合，具有智能化、数字化、精准化、专业化等特点的一类应急救援装备，其能够实现人-环境-任务的高效融合，并具有一定决策能力，从而适应未来“快速、精确、高效”的救援需求。

水下救援装备的最新发展

水下救援装备的重点在于水下搜寻和水下救援，其特点是深水作业能力强，操作简便，国内外众多学者对水下救援装备进行了研究。世界上第一台水下救援机器人是1974年由Hydro公司生产的RCV-225型有缆无人水下运载器，该装备的质量为82kg，作业深度为400米。目前世界上最著名的水下救援装备是美国的Jason系列水下救援机器人。它是一种双体机器人系统，由中继站和机器人本体组成。2002年，Jason系列的第二代Jason-2号水下救援机器人投入使用，其最大下潜深度达到6500米。在上述水下救援装备研究的基础上，智能化成为了水下救援装备的研究方向之一。例如，孟加拉库尔纳工程技术大学研发了一种新型的救援机器人，该机器人既可以在水面漂浮，又可以在水下完成搜救工作。机器人采用基于物联网的新的通信技术提高人机交互的便捷性，可以有效地应用于任何浅水水域的勘测和救援。意大利开发了一种用于水下搜索的机器鱼，其采用生物机电一体化设计，并研究了仿生运动模式，为开发具有复杂行为的仿生水下机器人奠定了基础。

我国对水下救援装备的研究起步较晚，但也取得了一定成果。针对水下搜救作业难度大、强度高、危险系数高等难题，中国船舶科学研究中心(702所)研制了一款适用于浅水水域搜救的遥控式机器人。该机器人的最大潜水深度为100米，最大前进速度3.7km/h(2节)，最大下潜速度1.85km/h(1节)，整体质量为108kg。机器人的动力充沛，机动性和稳定性较好，可用于水下伤员搜索及辅助打捞等，有效解决了浅水水域搜救的难题。此外，沈阳自动化研究所、江苏科技大学及广州航海学院设计的水下搜救的机器人也是水下救援机器人的典型代表，其通过搭载摄像头等传感器，具有追踪打捞、环境监测等功能，可在水流突变等特殊情况下具有一定的防护能力。除此之外，博雅工道水下救援机器人也很有特色，博雅工道作为国内水下机器人行业的创新型企业，不仅在机器人防水技术，水下通讯，水下运动控制等相关领域具有行业创新的技术优势，同时在机器人能量管理技术，设备兼容性以及操作简便性上也取得了巨大突破，已研发出适用于不同环境和应用场景的应急消防水下救援机器人。博雅工道应急救援水下机器人已经与多个国家级水域救援队、省应急管理厅、省消防救援总队及应急消防单位达成合作，为国家水域应急救援提供可靠的产品保障及应急救援任务支持。

水下救援机器人的研发相对较少，主要存在以下问题：1）目前多数水下搜救机器人是通过救援人员在岸上操纵上位机，对水下机器人的运动状态和反馈信息进行实时处理，这就对救援人员的操作能力提出了较高的要求，提高水下救援机器人人机交互的智能化程度是目前救援领域亟待解决的问题；2）由于淡水水域和海水水域的差别，且水下环境存在能见度低等问题，水下搜救装备应根据环境的不同在功能和性能上有所侧重，而目前针对环境影响的研究相对较少；3）目前的水下搜救装备操作能力不足，还需要对其水下的切割、抓捕等功能进行深入研究。

水上救援装备发展现状

橡皮艇。种类繁多、型号各异，轻便可充气，是水中救援不可或缺的交通工具。橡皮艇由高耐腐蚀性，耐磨性的PVC涂层，内部由0.9mm进口聚酯织布制成，结构稳定，拉伸性强且坚固耐用。有两种尺寸选择，外长390cm的橡皮艇，净重80KG，配15马力船外机，最大载重727kg，最多可载6人；外长420cm的橡皮艇净重90kg，3+1气室配置，配30马力船外机，最大载重1010kg，最多可载7人。

水上智能救援机器人。在紧急复杂的救援环境下，单靠人力划艇是赶不上与死神抢人的速度的，近些年机器人在水上救援领域的应用逐渐展开。水上智能救援机器人近些年在水上救援中表现优异，凭其“定位准、远操控、双面游、可跟踪返航”等特点，成为救援机器人中的明星，它具备GPS北斗双定位、自主修正航向、失联自动返航、正反双面行驶、远距离遥控、携带方便、动力、浮力强等亮点。

救生抛投器。可将绳索、自动充气救生圈以及牵引绳等发送到指定位置，省去人力抛不准、抛不远、抛不动的顾虑。气动救生抛投器以高压空气为驱动动力，内置1.5L的气瓶最少可连续发射6次，外接6.8L气瓶可连续发射超过30次，大大加强了便携移动性能，尤其适合在电力中断或者车辆无法到达等灾害事故现场；该款抛投器含有水用、陆用两款抛绳救援弹，皆采用ABS高强度工程塑料为主材，尾翼内置铝合金骨架，确保飞行稳定，抗风性能强，且救援弹和救生圈可回收重复利用。水用抛绳救援弹。水用时抛射救生圈距离≥220米，水用抛绳破断力为6000N，水用救援弹入水2-5秒内自动充气成为救生圈，产生8公斤以上浮力。

救生衣。是水域救生必不可少的“保命”服饰，颜色多为橙、红等跳眼色，一般设计为背心式，穿在身上不影响灵活游动的同时让穿着者具有足够浮力，使落水者头部能露出水面。目前使用率较高的两款救生衣，一款是基础型救生衣，另一款是哨笛型救生衣，该救生衣还配备1个耐腐蚀哨笛，用于救援过程中的警示、吸引注意等。它们的外布料采用防水的特制材料，内材料采用了优质聚乙烯片材料，外防水内增浮，浮力能承受280斤左右的成年人。

救援光源。光源为水下、夜间、暗处搜救提供可能，根据需求和照亮范围不同，可将目前主流的救援光源分为手探照搜索灯，轻便式装卸灯，移动照明系统，全景照明系统。

智能应急救援装备发展趋势

随着智能技术的发展，智能应急救援装备的发展可划分为三个阶段。第一阶段，智能应急救援装备辅助救援人员进行施救。此时，救援人员仍然是救援的主体，但智能应急救援装备能够通过主动完成小部分搜救任务，为救援人员提供有效的救援信息，起到辅助作用；第二阶段，智能应急救援装备与人协作，共同承担救援任务。此时，救援装备能够智能地完成感知、分析、推理、决策、控制等功能，独立完成部分救援工作；第三阶段，智能应急救援装备为救援主体，救援人员只需要进行辅助即可。此时，应急救援装备高度智能化，可独立完成各种复杂任务。

目前，国内外智能救援装备的研发仍处于第一阶级。我国在智能应急救援装备产业方面的研发具备一定的基础，基本掌握了智能救援装备的设计制造、控制系统软硬件、运动规划等相关技术，不少装备拥有自主知识产权。未来，我国智能应急救援装备的发展趋势如下：（1）装备结构向着面向通用/专用复杂需求的环境、结构、材料、驱动一体化设计方向发展；（2）装备性能向着高可靠性、低能耗以及较好的环境适应性的方向发展；（3）装备的智能化向着极端环境精准感知、多维信息自主决策、智能容错、多机动态协同的方向发展；（4）通信技术向着设备的极速组网、复杂空间环境多元信息远距离高穿透性精准通信的方向发展；（5）救援装备向着操作便捷、人机友好的方向发展。除上述发展趋势外，结合现有应急救援装备的性能特点，建立一套完整的性能评价体系也是应急救援装备领域的发展趋势之一。通过建立一系列标准体系，可以减小不必要的浪费，实现救援资源的快速整合。