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三種生命探測儀及其在地震救助中的應(yīng)用
時(shí)間:2020-08-24 17:21:45 點(diǎn)擊:
 
     國內(nèi)外歷次大地震搶救生命的事實(shí)證明,對壓埋人員搶救越快速及時(shí),救出救活的可能性越大。據(jù)有關(guān)專家調(diào)查統(tǒng)計(jì),唐山地震后,震后第一天內(nèi)將被壓埋人員救出救活率為81%;第二天內(nèi)救出救活率為53%;第三天內(nèi)救出救活率為36.7%;第四天內(nèi)救出救活率為19%;第五天內(nèi)救出救活率為7.4%;再晚,救活的希望就很小了。上述數(shù)據(jù)表明,實(shí)施救助的時(shí)間越早,救出的人員越多;尤其震后72小時(shí)內(nèi)是救助被困人員的關(guān)鍵時(shí)期。

   隨著我國現(xiàn)代化、城市化建設(shè)的加快,城市建(構(gòu))筑物的規(guī)模、高度以及跨度都逐漸增加,人口密度也越來越大。一旦發(fā)生地震災(zāi)害,人員傷亡、建(構(gòu))筑物破壞程度會(huì)更加嚴(yán)重,救援工作難度越來越大,這對救援技術(shù)和設(shè)備提出了更高的要求。為了對被困人員實(shí)施高效有序的救援,除了要確保緊急救援隊(duì)伍反應(yīng)迅速、機(jī)動(dòng)性高和突擊性強(qiáng)之外,同樣重要的是要配備必要的高新救助技術(shù)設(shè)備。先進(jìn)的救助技術(shù)與裝備是提高救助成功率,最大限度減輕人員傷亡的技術(shù)保障。然而,我國在地震應(yīng)急救助高新技術(shù)領(lǐng)域幾乎是空白,缺乏實(shí)用有效的救助設(shè)備,迫切需要開展高新救助技術(shù)的攻關(guān),研究地震救助技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)。

2主要研究內(nèi)容、技術(shù)思路及關(guān)鍵技術(shù)

   研制非接觸式生命搜索與定位技術(shù),探測倒塌建(構(gòu))筑物下幸存者發(fā)出的生理、物理、化學(xué)信息,并確定被壓、埋人員的位置、人數(shù)和生存狀態(tài),對受困人員給予適當(dāng)?shù)纳怼⑿睦碇С?,以提高救助成功率。研究地震?zāi)害現(xiàn)場生命搜索與救援支持系統(tǒng),提出符合中國特色的城市搜索救援理論,編制完成城市地震災(zāi)害現(xiàn)場搜索與救援實(shí)用技術(shù)和規(guī)范,從而初步建立地震救助生命搜索與定位技術(shù)系統(tǒng)。

2.1光學(xué)探生儀

   光學(xué)探生儀由探頭、可變長金屬桿和監(jiān)視器等部件構(gòu)成。它可以通過廢墟堆積層中空隙或?qū)S勉@機(jī)鉆孔,伸入被困人員附近,確定其位置和生存狀態(tài)。

   光學(xué)探生儀主要用于在地震等災(zāi)害造成的殘?jiān)珨啾谥锌焖佟?zhǔn)確地尋找被困人員。因此,在研制光學(xué)探生儀時(shí),充分考慮了地震災(zāi)害救助現(xiàn)場的惡劣條件和對儀器的特殊要求:①儀器進(jìn)入通道及使用空間狹小,障礙因素多變;②來自幸存者的有效聲、光信息往往十分微弱;③災(zāi)后現(xiàn)場往往無電、黑暗氣候條件差;④儀器應(yīng)具有直接顯示、微聲探測和通話等功能。

    研制光學(xué)探生儀的技術(shù)思路是采用光源組件、球像面成像物鏡、光學(xué)校正鏡、圖像傳感器構(gòu)成微光探頭,把麥克風(fēng)和喇叭小型化并集成在探頭上,通過可變長桿體內(nèi)的導(dǎo)線把音、視頻信號(hào)傳送到監(jiān)視器(圖2)。光學(xué)探生儀采用了球像面成像物鏡和雙向傳輸音頻、單向傳輸視頻技術(shù)。關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容和技術(shù)工藝包括:①研制小型球像面成像物鏡,通過科學(xué)計(jì)算和實(shí)驗(yàn)確定最佳視場角;②通過模擬實(shí)驗(yàn)總結(jié)出探頭內(nèi)各部件的空間排列和組合方式。
  
  2.2聲波/振動(dòng)探生儀

     聲波/振動(dòng)探生儀是一個(gè)由高靈敏度傳感器、高精度專用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及多功能專用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和多功能專用計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)組成的探測系統(tǒng),能探測和分析幸存者的移動(dòng)、敲擊和呼叫通過介質(zhì)發(fā)出的微小振動(dòng)呼救信號(hào),確定被困人員的位置。該系統(tǒng)是一套以人機(jī)交互為基礎(chǔ)的探測系統(tǒng),包括信號(hào)的檢測、監(jiān)聽、選取、存儲(chǔ)和處理幾個(gè)方面。處理識(shí)別系統(tǒng)按模塊化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn),使其升級(jí)快捷方便。

    研制聲波/振動(dòng)探生儀的技術(shù)思路是建立由高靈敏傳感器、高精度數(shù)據(jù)采集卡和專用計(jì)算機(jī)組成的信號(hào)處理探測系統(tǒng)。探測被困人員發(fā)出的微弱求救信號(hào),確定被困人員的位置。
  
    研制聲波/振動(dòng)探生儀是在對聲波/振動(dòng)數(shù)理模型進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上,采用了計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行判斷。關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容和技術(shù)工藝包括:①高靈敏度傳感器的研制;②通過對聲波和振動(dòng)波數(shù)理模型的研究,確定信號(hào)的有效性判據(jù)和有效信號(hào)源的位置判定。

2.3紅外熱像儀

     任何物體只要在絕對零度以上都會(huì)產(chǎn)生紅外輻射,人體也不例外。研究表明,人體的紅外輻射特性與周圍環(huán)境的紅外輻射特性不同,熱成像生命探測儀利用了他們之間的差別,以成像的方式把要搜索的目標(biāo)與背景分開。根據(jù)普朗克熱輻射定律可以算出,人體體溫在37℃時(shí),其紅外輻射的中心波長為λ=9.4μm,其中8~14μm占人體全部輻射能量的46%,這種光譜段是設(shè)計(jì)熱成像生命探測器的一個(gè)重要技術(shù)依據(jù)。紅外熱像儀不受限于工作環(huán)境照度,不需要附加照明光源,可在地震后的濃煙、大火及黑暗等環(huán)境中搜索生命。紅外熱像儀研制的主要內(nèi)容是研制開發(fā)先進(jìn)、輕便、高效、安全、實(shí)用的頭盔式紅外熱像儀。研制成頭盔式的目的是將使用者的雙手解放出來,用于救援,這樣更適合于在震后救援環(huán)境中使用。
  
    本專題研制的紅外熱像儀的技術(shù)思路和特點(diǎn)是,探測頭選用非致冷焦平面(UFPA),并將其小型化后集成在頭盔上(圖4)。關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容和技術(shù)工藝包括:①焦平面的選擇及探測頭研制;②把高精度紅外熱成像系統(tǒng)小型化并將其集成在頭盔上。

2.4地震災(zāi)害現(xiàn)場生命搜索與救援支持系統(tǒng)

     在通過對我國現(xiàn)有的地震應(yīng)急反應(yīng)組織體系、國內(nèi)外地震災(zāi)害現(xiàn)場生命搜索救援理論、方法與實(shí)踐,地震救助現(xiàn)場高新技術(shù)的應(yīng)用,以及安全保障技術(shù)的基礎(chǔ)性研究,探討支持完成城市搜索與救援任務(wù)各主要因素的作用、特點(diǎn)及內(nèi)在聯(lián)系,建立符合中國國情的城市地震災(zāi)害現(xiàn)場搜索與救援模式,形成較完整的地震災(zāi)害現(xiàn)場生命搜索與救援支持系統(tǒng)。指導(dǎo)地震災(zāi)害救助現(xiàn)場搜索與救援工作,充分發(fā)揮高新救助技術(shù)設(shè)備的作用,對被壓埋的幸存者實(shí)施行有效救助。本專題的關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容和技術(shù)工藝包括:①搜索理論在城市地震災(zāi)害救助現(xiàn)場中的應(yīng)用;②建筑物倒塌類型及生存空間模式的研究。
 

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