| 三種生命探測儀及其在地震救助中的應用 |
| 時間：2020-08-24 17:21:45 點擊： 次 |
| 國內外歷次大地震搶救(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)生命的事實證(zheng)明(ming)，對壓埋人員搶救(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)越快速(su)及(ji)時(shi)(shi)，救(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)出(chu)(chu)(chu)救(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)活(huo)(huo)的可能性越大。據(ju)有(you)關(guan)專家調查統計(ji)，唐山地震后(hou)(hou)，震后(hou)(hou)第(di)(di)(di)一天(tian)內將(jiang)被(bei)壓埋人員救(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)出(chu)(chu)(chu)救(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)活(huo)(huo)率(lv)(lv)為81％；第(di)(di)(di)二天(tian)內救(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)出(chu)(chu)(chu)救(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)活(huo)(huo)率(lv)(lv)為53％；第(di)(di)(di)三天(tian)內救(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)出(chu)(chu)(chu)救(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)活(huo)(huo)率(lv)(lv)為36.7％；第(di)(di)(di)四天(tian)內救(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)出(chu)(chu)(chu)救(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)活(huo)(huo)率(lv)(lv)為19％；第(di)(di)(di)五天(tian)內救(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)出(chu)(chu)(chu)救(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)活(huo)(huo)率(lv)(lv)為7.4％；再晚(wan)，救(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)活(huo)(huo)的希望就很小(xiao)了。上述數據(ju)表明(ming)，實施(shi)救(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)助的時(shi)(shi)間(jian)越早(zao)，救(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)出(chu)(chu)(chu)的人員越多；尤其震后(hou)(hou)72小(xiao)時(shi)(shi)內是救(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)助被(bei)困人員的關(guan)鍵時(shi)(shi)期(qi)。 隨著我(wo)國(guo)現代化、城市化建設的(de)(de)(de)(de)加(jia)快，城市建（構(gou)(gou)）筑(zhu)物(wu)的(de)(de)(de)(de)規模、高(gao)度(du)(du)(du)以及跨度(du)(du)(du)都逐漸增加(jia)，人(ren)口密度(du)(du)(du)也越(yue)來越(yue)大(da)(da)(da)。一旦發生地震災害，人(ren)員(yuan)(yuan)傷亡、建（構(gou)(gou)）筑(zhu)物(wu)破壞程度(du)(du)(du)會更加(jia)嚴重，救(jiu)(jiu)(jiu)援工(gong)作難度(du)(du)(du)越(yue)來越(yue)大(da)(da)(da)，這對(dui)救(jiu)(jiu)(jiu)援技術和設備(bei)(bei)提出(chu)了更高(gao)的(de)(de)(de)(de)要(yao)求。為(wei)了對(dui)被困人(ren)員(yuan)(yuan)實(shi)施高(gao)效有序的(de)(de)(de)(de)救(jiu)(jiu)(jiu)援，除(chu)了要(yao)確保(bao)緊(jin)急救(jiu)(jiu)(jiu)援隊(dui)伍反應迅(xun)速、機動(dong)性(xing)高(gao)和突擊性(xing)強(qiang)之外，同樣重要(yao)的(de)(de)(de)(de)是要(yao)配備(bei)(bei)必要(yao)的(de)(de)(de)(de)高(gao)新(xin)(xin)救(jiu)(jiu)(jiu)助(zhu)技術設備(bei)(bei)。先進的(de)(de)(de)(de)救(jiu)(jiu)(jiu)助(zhu)技術與裝備(bei)(bei)是提高(gao)救(jiu)(jiu)(jiu)助(zhu)成功率，最大(da)(da)(da)限度(du)(du)(du)減輕(qing)人(ren)員(yuan)(yuan)傷亡的(de)(de)(de)(de)技術保(bao)障。然而，我(wo)國(guo)在(zai)地震應急救(jiu)(jiu)(jiu)助(zhu)高(gao)新(xin)(xin)技術領域(yu)幾(ji)乎(hu)是空白，缺乏(fa)實(shi)用(yong)有效的(de)(de)(de)(de)救(jiu)(jiu)(jiu)助(zhu)設備(bei)(bei)，迫切(qie)需要(yao)開展高(gao)新(xin)(xin)救(jiu)(jiu)(jiu)助(zhu)技術的(de)(de)(de)(de)攻關(guan)，研(yan)究地震救(jiu)(jiu)(jiu)助(zhu)技術中的(de)(de)(de)(de)關(guan)鍵技術。 2主要研究(jiu)內容、技(ji)術思路及關鍵技(ji)術 研制非(fei)接觸式生(sheng)命搜(sou)(sou)索(suo)與(yu)定位(wei)技術(shu)，探(tan)測倒塌建（構）筑物下(xia)幸存者發(fa)出的生(sheng)理(li)、物理(li)、化學(xue)信息，并確定被壓、埋人員(yuan)的位(wei)置、人數和生(sheng)存狀態(tai)，對受(shou)困人員(yuan)給予適當的生(sheng)理(li)、心理(li)支(zhi)(zhi)持(chi)，以提高(gao)救助成(cheng)功率。研究地(di)震災害(hai)現場生(sheng)命搜(sou)(sou)索(suo)與(yu)救援支(zhi)(zhi)持(chi)系(xi)統，提出符合(he)中(zhong)國特色(se)的城市搜(sou)(sou)索(suo)救援理(li)論，編制完成(cheng)城市地(di)震災害(hai)現場搜(sou)(sou)索(suo)與(yu)救援實用技術(shu)和規范(fan)，從而初步建立地(di)震救助生(sheng)命搜(sou)(sou)索(suo)與(yu)定位(wei)技術(shu)系(xi)統。 2.1光學(xue)探生儀 光(guang)學(xue)探生儀由探頭、可(ke)變長金屬桿和監視器等部件構成。它可(ke)以(yi)通過廢墟(xu)堆(dui)積層(ceng)中(zhong)空隙(xi)或專用鉆機(ji)鉆孔，伸入被困人員附近，確定其位置和生存狀態。 光學(xue)探生(sheng)儀(yi)主要(yao)用(yong)于在地震(zhen)等災害造成的(de)(de)(de)殘(can)垣斷壁中快速、準確地尋找被困(kun)人員。因此，在研制(zhi)光學(xue)探生(sheng)儀(yi)時，充分(fen)考慮了地震(zhen)災害救助現場的(de)(de)(de)惡劣(lie)條件和對儀(yi)器的(de)(de)(de)特殊要(yao)求：①儀(yi)器進入通道及使用(yong)空(kong)間狹(xia)小(xiao)，障礙因素多變；②來(lai)自幸存者的(de)(de)(de)有(you)效聲(sheng)、光信(xin)息(xi)往(wang)往(wang)十分(fen)微弱；③災后(hou)現場往(wang)往(wang)無電(dian)、黑暗氣候條件差(cha)；④儀(yi)器應(ying)具有(you)直(zhi)接顯示、微聲(sheng)探測(ce)和通話等功能。 研制光(guang)學(xue)探生儀的技術(shu)(shu)思路(lu)是采用光(guang)源組(zu)件、球(qiu)像(xiang)(xiang)面成像(xiang)(xiang)物(wu)(wu)鏡(jing)、光(guang)學(xue)校(xiao)正鏡(jing)、圖像(xiang)(xiang)傳感(gan)器構成微光(guang)探頭(tou)，把麥克(ke)風和喇(la)叭(ba)小(xiao)型化并(bing)集成在探頭(tou)上，通(tong)過可變長桿體內(nei)的導線把音、視(shi)頻信號傳送到(dao)監視(shi)器（圖2）。光(guang)學(xue)探生儀采用了球(qiu)像(xiang)(xiang)面成像(xiang)(xiang)物(wu)(wu)鏡(jing)和雙向(xiang)傳輸音頻、單(dan)向(xiang)傳輸視(shi)頻技術(shu)(shu)。關鍵(jian)技術(shu)(shu)內(nei)容和技術(shu)(shu)工藝包括(kuo)：①研制小(xiao)型球(qiu)像(xiang)(xiang)面成像(xiang)(xiang)物(wu)(wu)鏡(jing)，通(tong)過科學(xue)計算和實驗確(que)定(ding)最佳(jia)視(shi)場角；②通(tong)過模擬實驗總結(jie)出探頭(tou)內(nei)各部件的空間排(pai)列(lie)和組(zu)合方式。 2.2聲(sheng)波／振(zhen)動探生儀 聲(sheng)波／振(zhen)動(dong)探(tan)生儀是(shi)一個由高(gao)靈敏度傳感器、高(gao)精度專用數據采集系(xi)統(tong)及多功(gong)能(neng)專用數據采集系(xi)統(tong)和多功(gong)能(neng)專用計算機處理(li)系(xi)統(tong)組成的(de)探(tan)測系(xi)統(tong)，能(neng)探(tan)測和分析幸(xing)存者的(de)移動(dong)、敲(qiao)擊和呼(hu)叫通過介(jie)質發(fa)出的(de)微小振(zhen)動(dong)呼(hu)救信號(hao)，確(que)定被困(kun)人(ren)員的(de)位置。該系(xi)統(tong)是(shi)一套以(yi)人(ren)機交互為基礎的(de)探(tan)測系(xi)統(tong)，包括(kuo)信號(hao)的(de)檢測、監聽、選取(qu)、存儲(chu)和處理(li)幾(ji)個方面。處理(li)識別(bie)系(xi)統(tong)按模塊化設(she)計實現，使其升級快捷方便(bian)。 研制聲波／振動探(tan)(tan)生儀的(de)(de)技術思路是建立(li)由(you)高(gao)靈敏傳感器、高(gao)精度數據采集卡(ka)和專用計算機組成的(de)(de)信號處理(li)探(tan)(tan)測系(xi)統。探(tan)(tan)測被困人員發出(chu)的(de)(de)微弱求救信號，確定被困人員的(de)(de)位置。 研制聲波(bo)／振動探生儀是在對聲波(bo)／振動數理模(mo)型進(jin)行(xing)深入(ru)研究(jiu)的基礎上(shang)，采用(yong)了計(ji)算機技術(shu)進(jin)行(xing)判(pan)斷。關鍵技術(shu)內容和(he)技術(shu)工藝包括：①高(gao)靈敏(min)度傳感器的研制；②通(tong)過對聲波(bo)和(he)振動波(bo)數理模(mo)型的研究(jiu)，確定(ding)信號的有(you)(you)效性判(pan)據(ju)和(he)有(you)(you)效信號源(yuan)的位置判(pan)定(ding)。 2.3紅外熱像儀(yi) 任何物體(ti)只要在(zai)絕對零度以上都會(hui)產生(sheng)紅(hong)外輻(fu)(fu)射(she)(she)，人體(ti)也不例(li)外。研究(jiu)表(biao)明，人體(ti)的(de)紅(hong)外輻(fu)(fu)射(she)(she)特性與周圍環境(jing)(jing)的(de)紅(hong)外輻(fu)(fu)射(she)(she)特性不同，熱(re)(re)成像(xiang)(xiang)(xiang)生(sheng)命探測儀利用(yong)了(le)他們(men)之間的(de)差別，以成像(xiang)(xiang)(xiang)的(de)方式把要搜(sou)索(suo)的(de)目標與背景分開。根據普朗克熱(re)(re)輻(fu)(fu)射(she)(she)定律可(ke)以算出，人體(ti)體(ti)溫在(zai)37℃時，其紅(hong)外輻(fu)(fu)射(she)(she)的(de)中(zhong)(zhong)(zhong)心波長為(wei)λ＝9.4μm，其中(zhong)(zhong)(zhong)8～14μm占(zhan)人體(ti)全(quan)部輻(fu)(fu)射(she)(she)能量的(de)46％，這(zhe)種光譜段(duan)是(shi)設計熱(re)(re)成像(xiang)(xiang)(xiang)生(sheng)命探測器的(de)一(yi)個重(zhong)要技術依據。紅(hong)外熱(re)(re)像(xiang)(xiang)(xiang)儀不受(shou)限(xian)于工作環境(jing)(jing)照(zhao)度，不需要附加照(zhao)明光源，可(ke)在(zai)地震后的(de)濃(nong)煙(yan)、大火及黑暗等環境(jing)(jing)中(zhong)(zhong)(zhong)搜(sou)索(suo)生(sheng)命。紅(hong)外熱(re)(re)像(xiang)(xiang)(xiang)儀研制(zhi)的(de)主要內(nei)容是(shi)研制(zhi)開發先進、輕(qing)便、高效、安全(quan)、實用(yong)的(de)頭(tou)盔(kui)式紅(hong)外熱(re)(re)像(xiang)(xiang)(xiang)儀。研制(zhi)成頭(tou)盔(kui)式的(de)目的(de)是(shi)將使用(yong)者的(de)雙手解放出來(lai)，用(yong)于救(jiu)援(yuan)，這(zhe)樣(yang)更適(shi)合于在(zai)震后救(jiu)援(yuan)環境(jing)(jing)中(zhong)(zhong)(zhong)使用(yong)。 本專題(ti)研制的(de)紅外熱像儀的(de)技術思路和特點(dian)是，探(tan)測頭(tou)選(xuan)用非致冷(leng)焦(jiao)平面（UFPA），并(bing)將(jiang)其小(xiao)型化后集(ji)成在頭(tou)盔(kui)上(shang)（圖4）。關鍵技術內(nei)容和技術工(gong)藝包括(kuo)：①焦(jiao)平面的(de)選(xuan)擇(ze)及探(tan)測頭(tou)研制；②把高精度(du)紅外熱成像系統小(xiao)型化并(bing)將(jiang)其集(ji)成在頭(tou)盔(kui)上(shang)。 2.4地(di)震(zhen)災害現場生命搜索與救援支持系統 在(zai)通過對我國現(xian)有的(de)(de)(de)地(di)震(zhen)應急反應組織體系、國內(nei)外(wai)地(di)震(zhen)災(zai)害(hai)現(xian)場(chang)生命搜索(suo)救(jiu)援理論、方法與實踐(jian)，地(di)震(zhen)救(jiu)助(zhu)現(xian)場(chang)高新技術的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)，以及安(an)全保障技術的(de)(de)(de)基(ji)礎性研(yan)究，探討支(zhi)持完成城市(shi)搜索(suo)與救(jiu)援任務各主要因素的(de)(de)(de)作用(yong)(yong)、特點及內(nei)在(zai)聯系，建(jian)立符合中(zhong)國國情的(de)(de)(de)城市(shi)地(di)震(zhen)災(zai)害(hai)現(xian)場(chang)搜索(suo)與救(jiu)援模式，形成較(jiao)完整(zheng)的(de)(de)(de)地(di)震(zhen)災(zai)害(hai)現(xian)場(chang)生命搜索(suo)與救(jiu)援支(zhi)持系統(tong)。指導地(di)震(zhen)災(zai)害(hai)救(jiu)助(zhu)現(xian)場(chang)搜索(suo)與救(jiu)援工(gong)作，充(chong)分發揮高新救(jiu)助(zhu)技術設(she)備的(de)(de)(de)作用(yong)(yong)，對被壓埋的(de)(de)(de)幸存者實施行有效救(jiu)助(zhu)。本專題的(de)(de)(de)關鍵技術內(nei)容和技術工(gong)藝包(bao)括：①搜索(suo)理論在(zai)城市(shi)地(di)震(zhen)災(zai)害(hai)救(jiu)助(zhu)現(xian)場(chang)中(zhong)的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)；②建(jian)筑物(wu)倒塌類型及生存空間模式的(de)(de)(de)研(yan)究。 |
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