当前正值“七下八上”防汛关键期,近期,极端恶劣天气的应急防范和救援受到越来越高的关注。在前不久,受台风“杜苏芮”影响,华北等地意外出现极端降雨过程,引发洪涝和地质灾害。为了应对极端恶劣天气影响,强化应急救援力量建设,我国正积极用科技减少受灾影响,机器人等新型抢险救灾物资正得到越来越多的重视。
前不久,由应急管理部办公厅印发《防汛抢险先进技术装备推广目录(2023年版)》,包括了便携式照明无人机、巡堤查险无人机、堤防三维倾斜摄影和快速建模装备(含无人机平台)、无人越野平台、水陆两栖无人越野平台、水上救援机器人、水下险情探测机器人、无人遥控挖掘机等多项先进技术装备。这些装备今年已经在抢险救灾一线中得到实践应用。
▍无人机通信基站
例如应急救援型无人机系统就是一种全新的救援形式,本次“空中基站”这个新名词就在国内外社交平台上都获得了好评。
这其实是8月2日,中国工业和信息化部、应急管理部紧急调派的中国移动三架空中基站无人机,用于在涿州执行应急通信保障任务,同时出动的还有中国航天科技集团有限公司九院研制的系留无人机应急通信保障车和多套应急救援型无人机系统。
中国移动起飞作业的首架空中基站无人机架起了“高空基站”,每架有效信号覆盖范围超过30平方千米,能够支持200个中国移动用户同时通话。无人机的供电则可以由系留无人机提供,方式是通过系留绳向无人机供电,从而支持了无人机在空中长时间滞留。后续中国电信也开发了这种全新的无人机基站范式。
除了这种小型的无人机,还有中航智带来的大型无人直升机。在河北,中航智出动了TD550无人直升机、TD220无人直升机、TA-Q20多旋翼无人机,空投了数十公斤的饮用水和食品等急需物资,不仅能够更有效起到救援和物资投放作用,同时还携带了生命探测仪、热像仪等设备,用于空中监视和勘察,搜索并发现需要救援的人员。
后续中航智的TD220无人直升机也尝试了挂载控维通信4G电信基站起飞,升至95米空中长航时悬停,证明了这种方式能够迅速架起抢险救援的“天线”,恢复灾区通信网络,打破“信息孤岛”。
相关负责人介绍,无人机应急通信系统起飞要求低,对洪涝、地震等自然灾害或山地、河谷、高原等地形条件都有很强的适应性,部分还能为救援现场提供照明,有效提升防洪救援效率和准确性,可以满足应急救援的突发性需求,未来有望成为抢险救灾的标配。
▍排水疏通机器人
除了灾害发生时解决通信问题的无人机,解决地表涵洞、地下管网的堵塞问题,则是灾后救援和恢复的关键一环,在该领域也开始用上了机器人辅助,以缓解救援人员长期作业的疲劳,避免发生作业危险。
本次国家安全生产应急救援中心应涿州市现场指挥部请求,已经派出前方工作组,带领国家矿山应急救援开滦队、国家危险化学品应急救援中原油田队、国家油气管道应急救援廊坊队、国家安全生产应急救援新兴际华队等4支国家专业队参加排涝抢险,他们就应用了机器人新技术。
其中有几款采用遥控控制、四轮行走的排水机器人就非常亮眼,可以发现,该机器人远程控制操作简单,但排水流量大、排水距离远,连续工作时间长,可快速部署到位,节省大量人力物力,还可适应多种环境和复杂地形作业,大幅提高了抢险人员作业时的安全系数,减轻了抢险人员的劳动强度。
据悉,该类排水机器人一般为子母式设计,一端是机器人与吸水口,另一端是污水处理与排出口,主要采用柴油机为动力源,使用液压传动系统操控排涝,可将子型传动机器人的移动泵头伸长至深水处排水,在大型车辆无法深入的浅滩、类沼泽地地段作业每小时排水量约能达到1000立方,连续作业时间长达8小时,涉水深度高达8米,扬程高度高达10米,特别适用于地下车库、小街小巷、涵洞隧道等不同场景的应急排险作业,极大地提高工作效率。
不仅是排水机器人,由于洪水的挤压导致排水管网破损、垮塌,同时造成淤泥堵塞,排水管道往往功能大幅下降,尤其在学校、车站等重要节点周边的管网系统,还需要检查管网底部,进行冲洗、疏通,确保下次降雨不发生内涝,这时候就需要清淤人员清理管网杂物。
管道清淤分为检测和作业两个流程,在此前的防洪救灾中,灾后为了缓解疏通压力,管道清淤机器人已经得到一定应用。例如在此前重庆的管道清淤和检测中,就已经采用了清淤检测机器人,一般该类机器人造型都像一辆小车,由主控器、摄像头和操纵线缆等几部分组成,工作人员用绳子将“机器人”放入各管道中,工作车上的操作人员或者有些直接就用一台平板电脑可以控制机器人在管道内行进,并接收其传回的实时画面。
由于机器人体积小,在部分小型雨水管道中非常适用,因为雨水管道是一项隐蔽工程,管网内部变形、裂纹、破损等情况不易被勘测,机器人能够更好地检测雨水管道堵不堵、漏不漏,部分机器人还能够像一台小型挖掘机一样清理部分拥堵。
当机器人遭遇严重堵塞无法前进时,工作人员还可以通过线缆将其收回,或者再从相隔不远的另一个窨井口放入,重复进行探测、打通操作,这样不仅减少了各监测点信息观察、采集人员的投入,还可以多方位实现对排水系统的修理、疏通作业。
▍水上救援机器人
目前水上救援的机器人种类已经泛化,水上救援机器人一般具有速度快、载重大、遥控距离远、浮力大、扩展性强的特征,因此一些无人船、无人汽艇都被泛称为机器人,还包括水上飞翼、水上救援担架机器人、水上无人救援艇等,一部分主要用于水上环境的救援和搜寻工作,另一部分则用于激流和复杂地形的救援。
例如本次在河北涿州,北京凌天研发的一款水上特种机器人——天龙逍遥游X8水陆两栖全地形机器人(泵喷版)就展现出了更强大的救援能力。这款机器人外观像是一个橘红色的水陆两栖车,但动力强,加上配备了绞盘、救援担架组件、探照灯、警示灯、警报器、脱钩、破拆工具等装备,不仅能快速将搜救队员和携带的救援装备送达救援现场,还能帮助打开被洪水关上无法打开的大门,实现救援通道的快速打通,还可以转移受灾人员与转移受灾物资。
另外一部分水上救援机器人是消防部门主要引进的“水上救援飞翼”,这种U型游泳板能犹如一艘快艇飞速向落水者驶去,快接近目标时,“游泳板”还会自动减速,以便让落水者轻松抓住。
这种机器人前半部分如游泳圈,后半部分带有螺旋桨,并配有手拉绳方便抓取,其具备的浮力可承载3名成年落水者的体重,属于比较经济实用的类型,目前已经在临海救援、激流救援中得到一定应用。
▍水下勘探机器人
水下勘探机器人一般具有一定的水下运动能力,采取高清摄像头与水下照明灯保证水下摄像的质量,可搭载机械手、水质传感器、多波束声呐、高度计等外设,完成水下检查、水下抓取等工作。
这类水下机器人体积小,但能够在较高的水流流速中快速移动,可以在洪水期间进行远程监控,探测并确认受困人员的位置,提供关键信息给救援人员,加快营救进程,为受灾人员提供急需的援助。部分企业生产的水下机器人还能够利用声呐技术探测水下情况,通过声呐扫描和摄像观察,进入较深水位进行水下侦查、搜寻和作业,让救援人员实现对水下情况的全面掌握,并协助完成救助打捞工作。
洪水灾情过后,由于水下环境复杂,水下机器人不仅可以用于水下环境的救援和搜寻工作,还可以接入山洪灾害监测预警系统、河道水库及排渍站监控系统,配合无人机在河道中进行检测,让决策人员能够实时掌握气象、水文、水利等最新数据,防止出现决堤、坍塌等次生灾害,提升救援行动的安全性。
▍结语与未来
随着我国科技不断发展,洪水救灾机器人种类愈发丰富,主要分为了水下搜救机器人、水上救援机器人、地下管网疏通机器人、空中无人机等几种类型,补充着我国抢险救灾的部分盲区,在不同的救援场景中发挥着作用,可以在抢险救灾救援中打出更高效、安全的组合拳。
洪水救灾机器人发展的意义主要在于利用现代科技手段,提高防汛抗洪的时效性和机动性,降低人们直接面临的风险,同时还能充分发挥现有资源的作用,并根据实时数据科学决定城市洪汛排涝功能的开启,降低灾害损失,具有一定的特殊性和专业性。
未来,更多机器人有望在技术的不断成熟下,更快、更好为保障人民群众生命安全,筑牢“安全防线”。