多功能应急救灾帐篷设计

刘 帅 陈 艳 滕翊翔 杜家璇

（湖北大学知行学院机械与自动化学院，湖北 武汉 430011）

0 前言

在应急救援中，救灾帐篷是各国应急管理部门的重要战略物资，常年储备和更换，具有十分重要的意义。当前传统救灾设施设备功能相对单一，发展更新较慢，如使用普遍的民政部救灾帐篷和红十字会救灾帐篷，结构功能单一，仅能作为救助居所，内部设施极其简陋，须外界配套基础设施，才能满足救灾日常基本需求，无法实现紧急救助需求。

随着时代的发展，越来越多的设计师将人本理念赋予在救灾产品设计中，更多考虑人、产品、环境之间的适应性应用，尽可能提高实用价值并具有人文关怀[1-2]。在应急救援现场，设计一种可快速安装和拆卸且能够改善临时安置生活环境质量的应急救灾帐篷，必然能提高帐篷在救灾过程中的使用效率，满足救助安置者需求，让其更加具备实用性和可行性。

1 设计需求分析

借助知网平台、中国地质灾害信息网、国家知识产权局官网等平台和渠道，经过充分的调研，笔者收集了部分常用的救灾帐篷类型，主要有救灾帐篷、活动板房、集装箱房3类。这三者之间的对比，如下表1所示[3]。

表1 救灾帐篷及活动板房性能对比表

在实际的救援活动中，应急救援装备功能、性能的发挥和周围环境之间存在较大的关系，同样用途的装备会因为工作环境的不同而表现出功能上的较大差异。整体来看，救灾帐篷作为应急救援的重要装备，被广泛用于救灾指挥、临时仓储、救助人员临时住宿、及灾后应急医疗救治等场合，但是从现有使用普遍的民政部救灾帐篷和红十字会救灾帐篷来看，其结构功能单一，仅能作为救助居所，内部设施相当简陋，须外界配套基础设施，才能满足救灾日常基本需求，无法实现紧急救助。

基于此，该文拟设计完成一款以民政救灾标准帐篷为蓝本，在符合民政行业标准的前提下，为帐篷结构添加符合灾情需要的多项实用性功能，以解决灾后救助日常生活中的实际需求，给灾后救援工作提供便利，提升保障人民群众生命安全的服务水平。

2 功能需求分析

经团队成员广泛调研分析，笔者发现地质灾害发生期间，救灾现场气象复杂，多半随着有暴雨或酷热等恶劣天气，救灾期间受救助者对水和电的需求较大[1]，如图1所示，救灾帐篷设计时应该具备雨水收集、净化功能以及发电功能，可有效缓解应急用水、应急用电的需求。

图1 全国救灾物资紧缺数量对比

同时，笔者发现救灾现场环境往往比较恶劣，卫生防疫条件差，易出现灾后大面积传染病，为改善救灾现场卫生条件，有必要在救灾帐篷中配置防蚊虫及消杀功能，尤由于救助伤员所处的简陋环境，因此，该功能可以用于紧急救助以及日常防疫消杀，确保灾难后有效预防传染病的传播，尽可能避免灾后二次灾害的发生或减轻二次灾害的受损程度。

为此，该文拟设计雨水收集及净化装置，通过帐篷顶部沟槽收集下流的初期雨水，通过设置多重物理过滤和净化方法，去除雨水中的杂质，有效拦截细菌微生物，保留对人体有益的矿物质，提高截污过滤效果，解决应急用水问题。

该文拟在帐篷斜坡顶部安装多晶硅太阳能板，通过制造电势差，利用光能使电子定向流动，产生电能，通过储能装置（如碳酸铁锂电池）进行收集，在帐篷内部设置LED照明灯和开关插孔座，可供救灾应急用电所需。

考虑帐篷内外的因素，在帐篷本体上设计驱蚊防虫药品播撒区域装置，帐篷布内嵌应急酒精消杀包，可重复使用，增强实用性，包括内嵌式急救包，减轻一线救灾人员任务，可以实现灾民自救功能。

在以往救灾案例中经常发现帐篷内部杂乱无章，影响救灾时效，团队成员借鉴企业生产车间推行的6S管理模式，即从整理、整顿、清扫、清洁、素养、安全角度，对帐篷内部使用区域进行合理规划，可划定休息区域、生活用品摆放区域、救急物资区域、信息展示区域等，保障救助者的生活和救灾的安全高效，以保证对帐篷空间的最优化使用。同时在帐篷内部空余地方可设置一些挂钩，方便悬挂一些应急救援物品，如应急灯、应急绳索、手锤等，方便实施自救，极大程度提高救灾效率和质量。

3 应急救灾帐篷结构设计

3.1 救灾帐篷骨架结构设计

参照民政部救灾专用36㎡单帐篷设计，按民政部颁布的MZ/T011.3-2010标准执行，救灾帐篷设计为长方形双坡面直墙建筑样式，如图2所示，由以防水阻燃涂层布缝制而成的篷体和与焊接钢管制作的框架及相应连接附件组装而成，可供单帐篷多人居住使用或作为临时仓储。帐篷骨架结构由篷体、框架及附属配件等构成。救灾帐篷框架由通用杆、柱杆、端面地杆、阳篷杆和连接用端架三通、柱底四通、中架四通和钢丝拉绳等结构件组成。

图2 救灾帐篷样式

3.2 雨水收集净化装置结构设计

雨水通过帐篷坡面部设置凸凹沟槽进行引流收集，通过导管流经过滤装置进行净化，输送至容纳装置，达到一个可以饮用的标准，从而来解决用水急的问题。该设计参数拟定为一次性可收集40L水，满足单帐篷8人2天的紧急用水量。

过滤净化器采用可清洗式的陶瓷滤芯，由不锈钢过滤网+陶瓷滤芯+内部活性炭组成，构成进水-多孔陶瓷管-颗粒活性炭-净水的过滤模式，实现多重过滤，可以有效拦截大颗粒杂质，通过滤芯和活性炭层层滤净污染物，过滤精度可达5μm，有效减少水质的物理污染，增强水质纯净口感。雨水容纳装置采用可悬挂折叠式塑料储水袋，如图3所示，连接外置水龙头，实现供水。过滤净化器和储水袋可以设置多个，以满足设计参数要求。

图3 塑料储水袋

3.3 太阳能发电装置结构设计

太阳能发电装置由太阳能板、LED灯、锂电池、连接器、铜线、遥控器（配电池）等配件组成，将光能转化为电能，供帐篷内日常照明及日常用电使用。采用的太阳能板参数如下：功率100W，充电时长4h～8h，灯体尺寸130mm×110mm，满电亮灯时长8h～12h，照射面积约30m2，电池容量6000mAh，太阳能板尺寸为125mm×135mm，内含LED灯及储电装置，可在蓬顶坡面布置，如图4和图5所示。同期，可设置电压转换器，布置开关插孔座（含USB接口），用作外置紧急电源使用，可解决手机充电等需求。

图4 雨水收集实物演示图

3.4 蚊虫消杀装置结构设计

该设计主要用于救灾现场帐篷周边驱蛇防蚊虫以及消毒消杀，满足救灾受伤紧急救助需求和卫生防疫需求，有效提升以保障人民群众生命安全为中心的救灾服务水平。该部分由帐篷篷体纱窗设计、帐篷骨架底部沟溜槽设计、蓬体驱虫药包存放设计和应急酒精消杀包设计组成，如图5相应圆圈处所示。

图5 实物样机模型局部展示图

整个设计采用纱窗防蚊，底部沟溜槽加入驱虫丸/粉，蓬布体内嵌袋装应急酒精消杀包，可实现驱蚊防虫及应急救援消毒。常见防虫驱蚊药品主要有菊酯杀虫类、沙蚕毒素类、硫磺粉等。酒精消杀包可通过不断注入液体酒精的方式，实现重复使用。

3.5 帐篷内部区域布局优化设计

借鉴企业生产车间推行的6S管理模式，对帐篷内部使用区域进行合理规划，保障救助者的生活和救灾的安全高效，保障帐篷空间的使用最优化。拟定根据帐篷实际面积，划定休息区域、生活用品摆放区域、救急物资区域、信息展示区域等，可参考图6规划。

图6 实体区域展示图

4 结论

该团队设计完成的基于网格化管理的多功能新型应急救灾帐篷，是以民政救灾标准帐篷为蓝本，在符合民政行业标准的前提下，考虑救灾环境复杂多变以及救灾实际需求，对帐篷结构添加符合灾情需要的实用性功能，以解决灾后救助日常生活实际需求。该帐篷设计实现了以下主要技术目标：1）新增雨水收集、净化装置，满足单帐篷内救助者紧急饮用水需求；2）新增太阳能光伏发电功能，以解决在外界断电情形下，单帐篷内的应急用电需求；3）新增救灾现场帐篷周边防蚊虫以及消毒消杀功能，满足救灾受伤紧急救助需求和卫生防疫需求；4）基于6S管理思路，对帐篷内部区域进行合理优化布局，实现救灾现场优化管理，方便民生生活。

相对现有常用救灾帐篷而言，该产品设计从人本理念出发，新增部分实用功能，并做了充分的结构设计，使本作品设计的帐篷可以用在救灾现场前期阶段去解决部分困难生活问题，如借助雨水的收集与净化满足基本的生活用水，借助光伏发电或应急灯装置解决基本用电照明，利用自带的防疫消杀设施实现蚊虫病毒的消杀等，满足救灾群众的自救需求。该产品可以极大程度地减少救灾人员的工作量，提升救灾效率和质量，保证受灾群众的切身利益，实现以人为本的目标。

总体来说，该产品设计解决了救灾现场受灾群众的部分基础生活问题，具有较好的实用性，在救灾领域有很好的运用市场，具有极高的市场推广价值，同时为救灾产品的设计提供新的指导方向。