編者按：近日，《人民日?qǐng)?bào)》刊發(fā)專題報(bào)道《這些科技裝備大顯身手》，聚焦我國(guó)防汛救災(zāi)領(lǐng)域科技賦能新成果。文中重點(diǎn)報(bào)道了由中國(guó)船舶集團(tuán)所屬中船應(yīng)急自主研發(fā)的動(dòng)力舟橋，稱其為“水上救援航母”。中船應(yīng)急科技研發(fā)部主任黃新磊在接受采訪時(shí)，詳細(xì)介紹了該裝備“能裝、靈活、到位快”的核心優(yōu)勢(shì)及國(guó)產(chǎn)化攻關(guān)歷程。報(bào)道生動(dòng)展現(xiàn)了中船應(yīng)急作為央企在推動(dòng)應(yīng)急裝備現(xiàn)代化中的使命擔(dān)當(dāng)與技術(shù)實(shí)力，現(xiàn)全文轉(zhuǎn)載。
暴雨來襲、洪水奔涌，防汛救災(zāi)必須與時(shí)間賽跑。
從“經(jīng)驗(yàn)應(yīng)對(duì)”到“數(shù)據(jù)賦能”，從“災(zāi)后救援”到“事前預(yù)防”……近年來，我國(guó)加快推進(jìn)應(yīng)急管理體系和能力現(xiàn)代化，搶險(xiǎn)一線涌現(xiàn)出一批面向極端災(zāi)害場(chǎng)景的新技術(shù)、新裝備，讓防汛救災(zāi)更加精準(zhǔn)、高效、有序。
智能監(jiān)測(cè)精準(zhǔn)感知風(fēng)險(xiǎn)
防汛，關(guān)鍵在防，重點(diǎn)在早。
對(duì)于江河堤防而言，許多風(fēng)險(xiǎn)并非突然發(fā)生，而是細(xì)微變化逐漸積累的結(jié)果。管涌、滲漏等隱患若不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，很可能進(jìn)一步發(fā)展為險(xiǎn)情。
“過去，堤壩安全檢查更多依靠人工巡查，每年汛期需要?jiǎng)訂T數(shù)十萬人巡堤查險(xiǎn)，盲區(qū)大、效率低、預(yù)判難。”國(guó)家自然災(zāi)害防治研究院水旱災(zāi)害研究中心助理研究員劉勇說，針對(duì)巡查難點(diǎn)和痛點(diǎn)，團(tuán)隊(duì)研發(fā)出堤防管涌滲漏應(yīng)急智巡成套技術(shù)裝備，可以幫助更加精準(zhǔn)找到管涌點(diǎn)位，為險(xiǎn)情處置搶占黃金時(shí)間。
運(yùn)用無人機(jī)、光纖探測(cè)儀、電磁探測(cè)裝備等“智能巡檢”，就像是給堤防做“CT掃描”。
首先是無人機(jī)騰空而起。“機(jī)身搭載了可見光、熱紅外以及激光雷達(dá)的集成載荷，先對(duì)堤防背水側(cè)進(jìn)行大范圍快速巡查，一小時(shí)可完成10公里的巡查。”劉勇介紹，管涌基本都是從壩體背水側(cè)坡腳或是周邊滲出，出水點(diǎn)位的溫度會(huì)比周邊低，借由傳感器和識(shí)別軟件系統(tǒng)，無人機(jī)能精確判斷管涌滲漏點(diǎn)并及時(shí)預(yù)警，漏報(bào)率在5%以下。
“其次，管涌在入水口會(huì)產(chǎn)生有規(guī)律的微弱水下振動(dòng)，光纖探測(cè)儀通過捕捉傳感光纜受振動(dòng)引起的信號(hào)變化實(shí)現(xiàn)振動(dòng)監(jiān)測(cè)，數(shù)據(jù)傳導(dǎo)至后臺(tái)后可以通過算法識(shí)別出入水口位置和范圍，有效監(jiān)測(cè)距離大于20千米。”國(guó)家自然災(zāi)害防治研究院地質(zhì)災(zāi)害研究中心助理研究員郭愛鵬說，在堤壩建設(shè)、運(yùn)維過程中就可以提前將光纜直埋進(jìn)去，如果在應(yīng)急場(chǎng)景下現(xiàn)場(chǎng)布纜，則可以實(shí)現(xiàn)30分鐘布纜1000米。
最后，再利用電磁探測(cè)裝備進(jìn)行堤壩內(nèi)部滲漏通道探測(cè)，完成地下滲流路徑的三維可視化建模，從而連點(diǎn)成線，實(shí)現(xiàn)全息探測(cè)。所有的巡查數(shù)據(jù)最終都會(huì)上傳至堤防險(xiǎn)情云研判平臺(tái)，利用人工智能技術(shù)等進(jìn)一步篩查、復(fù)核疑似管涌點(diǎn)。
“這是國(guó)際首套堤防管涌滲漏巡查成套設(shè)備，攻克了堤防管涌滲漏巡查探測(cè)關(guān)鍵技術(shù)9項(xiàng)，監(jiān)測(cè)精度超95%。”劉勇說，投入實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用以來已完成50余次重要堤防巡測(cè)任務(wù)，累計(jì)巡查堤防1200千米，排除管涌、滲漏等險(xiǎn)情共計(jì)175處。
動(dòng)力舟橋搭建救援通道
無需吊車輔助、人工下水，一鍵操控，越野卡車上裝載的折疊密封浮箱自動(dòng)滑移入水、自主展開成形，僅10分鐘，一張10米長(zhǎng)、8.3米寬的水上作業(yè)平臺(tái)便拼接完成……
今年7月，廣西貴港西江教育園區(qū)受強(qiáng)降雨影響積水最深達(dá)7米。危急時(shí)刻，中國(guó)安能專業(yè)救援力量攜帶“水上救援航母”動(dòng)力舟橋馳援一線，成功轉(zhuǎn)移被困師生6000余人。
動(dòng)力舟橋，一種模塊化的水上特種救援裝備，可以解決大面積內(nèi)澇、江河阻隔場(chǎng)景下人員與重型裝備無法跨水通行的痛點(diǎn)。“既可以當(dāng)作大型渡船，又可以成為‘水上碼頭’或者一座浮橋。”中國(guó)船舶集團(tuán)有限公司旗下中船應(yīng)急科技研發(fā)部主任黃新磊介紹，動(dòng)力舟橋有3個(gè)核心優(yōu)勢(shì)。
能裝——傳統(tǒng)沖鋒舟一次僅能搭載10人左右，而一套長(zhǎng)度40米的動(dòng)力舟橋門橋總承載能力可達(dá)60噸，用于人員轉(zhuǎn)移時(shí)單次可運(yùn)載超500人。作為“水上樞紐”，道路中斷時(shí)舟橋還能運(yùn)送挖掘機(jī)、沙袋、石料等重型物資至核心作業(yè)區(qū)。
靈活——一個(gè)模塊單元就像一塊積木，可根據(jù)救援現(xiàn)場(chǎng)情況自由拆分組合。“小規(guī)模救援用兩三節(jié)，大規(guī)模通道用七八節(jié)，需要多長(zhǎng)就能拼多長(zhǎng)。”黃新磊說。
到位快——舟橋折疊后裝載在輪式越野卡車上，平時(shí)可作為重型卡車在公路上行駛，一旦發(fā)生險(xiǎn)情，則快速奔赴救援現(xiàn)場(chǎng)，抵達(dá)水邊后變形展開。“每個(gè)浮體單元都有獨(dú)立的動(dòng)力系統(tǒng)，這樣舟體入水后利用舟尖的扭力桿就能自動(dòng)彈開，操作人員只需要在岸上通過便攜式遙控盒進(jìn)行操控。”黃新磊介紹。
“傳統(tǒng)的舟橋自身沒有動(dòng)力，需要借助架橋汽艇頂推航行，沖鋒舟運(yùn)力有限且抗風(fēng)浪能力弱。”黃新磊說，自2008年起，團(tuán)隊(duì)便開始立項(xiàng)攻關(guān)具有自主水上動(dòng)力的動(dòng)力舟橋，2009年研發(fā)出第一款樣機(jī)，2013年經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證研制出包含10個(gè)模塊單元的整套裝備。現(xiàn)在，每個(gè)河中舟單元均配備了獨(dú)立動(dòng)力系統(tǒng)，能根據(jù)載荷分布動(dòng)態(tài)調(diào)整推力，確保平臺(tái)在不同載重條件下依然保持平穩(wěn)。
作為中央企業(yè)自主研發(fā)制造的重大應(yīng)急裝備，動(dòng)力舟橋零部件國(guó)產(chǎn)化率超95%。就拿舟體材料的研發(fā)來說，“薄板既要減重，保證吃水淺能通行更多水域場(chǎng)景，又要增強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，讓舟橋擁有更大的承載能力。”黃新磊說，經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)比對(duì)，最終采用特種鋼結(jié)構(gòu)制成了3毫米厚的薄板，舟橋吃水深度0.2—0.6米，在深水區(qū)和淺灘雜淤地帶均可平穩(wěn)通行。
2021年，黃新磊團(tuán)隊(duì)在動(dòng)力舟橋上加裝智能化操控系統(tǒng)，依托北斗等高精度定位系統(tǒng)，舟橋?qū)崿F(xiàn)了自主航行和精準(zhǔn)靠泊。“現(xiàn)在，滿載狀態(tài)下，動(dòng)力舟橋可抵御3米/秒的洪水流速，下一代產(chǎn)品將持續(xù)迭代升級(jí)，適配流速4米/秒以上的環(huán)境。”黃新磊說，未來還將進(jìn)一步深化動(dòng)力舟橋與無人機(jī)、無人測(cè)繪船、人工智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的協(xié)同，提升“水空聯(lián)動(dòng)”的實(shí)戰(zhàn)效能。
應(yīng)急基站破解“三斷”難題
一鍵開機(jī)，120秒內(nèi)即可建立穩(wěn)定通信鏈路，周圍50米范圍內(nèi)手機(jī)就能自動(dòng)接入信號(hào)……
通信，應(yīng)急救援的“生命線”。
臺(tái)風(fēng)、暴雨等自然災(zāi)害容易造成通信、電力、交通等基礎(chǔ)設(shè)施大面積損毀，導(dǎo)致“三斷”等情況，從而使局部區(qū)域成為“孤島”，給搶險(xiǎn)救災(zāi)帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。重3.5千克、僅一個(gè)公文包大小尺寸的應(yīng)急救援通信攜行包，就著眼于解決這一痛點(diǎn)。
“這是我們面向應(yīng)急指揮人員、一線決策群體打造的‘隨身級(jí)’應(yīng)急通信保障裝備。”國(guó)家自然災(zāi)害防治研究院水旱災(zāi)害研究中心副研究員焦其松說，攜行包就是一座移動(dòng)的應(yīng)急救援特種衛(wèi)星基站，操作簡(jiǎn)單便捷，能夠快速搭建起衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)，為應(yīng)急指揮全流程提供隨身、可靠、安全的通信支撐。
傳統(tǒng)衛(wèi)星通信設(shè)備使用專用終端、需專業(yè)操作培訓(xùn)，通信車等重型通信保障裝備體積大、調(diào)動(dòng)不便，運(yùn)抵災(zāi)害核心現(xiàn)場(chǎng)難度大，難以滿足人員徒步巡查、前突偵察等隨行通信需求，保障范圍受限。
“通過攜行包，指揮員及救援人員手機(jī)無需下載APP或更改設(shè)置即可正常通話、傳輸數(shù)據(jù)。包中內(nèi)置了大容量?jī)?chǔ)能電池，可連續(xù)使用3小時(shí)，連接充電寶還能滿足長(zhǎng)時(shí)間使用需求。”焦其松說。
不依賴地面公網(wǎng)和基站設(shè)施，人走到哪里通信就能跟到哪里，怎樣做到的？
應(yīng)急救援通信攜行包通過內(nèi)置的北斗定位、陀螺儀、加速度計(jì)等傳感器，實(shí)現(xiàn)自主“尋找衛(wèi)星”，移動(dòng)過程中可以自動(dòng)計(jì)算天線與衛(wèi)星的角度，對(duì)信號(hào)衰減進(jìn)行補(bǔ)償。
“簡(jiǎn)單來說就是先預(yù)判角度，再信號(hào)補(bǔ)償。”焦其松說，產(chǎn)品攻克了天線功耗降低、功率放大器小型化、多模通信模組集成、自適應(yīng)信號(hào)補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù)難題，并已成功申請(qǐng)獲得“衛(wèi)星終端自適應(yīng)功率調(diào)節(jié)”發(fā)明專利。
“為了更好地應(yīng)對(duì)汛期可能出現(xiàn)的‘三斷’問題，今年汛期我們?cè)谥攸c(diǎn)省份前置258架大中型應(yīng)急通信無人機(jī)，為12.3萬個(gè)多災(zāi)易災(zāi)邊遠(yuǎn)鄉(xiāng)村配備了衛(wèi)星電話、370兆對(duì)講機(jī)、北斗短報(bào)文終端等應(yīng)急指揮通信保底手段。”應(yīng)急管理部科技和信息化司副司長(zhǎng)侯賢軍說。
今年1月，應(yīng)急管理部、工業(yè)和信息化部印發(fā)《關(guān)于加快應(yīng)急管理裝備創(chuàng)新發(fā)展的指導(dǎo)意見》，提出到2027年底，攻克20項(xiàng)以上關(guān)鍵核心技術(shù)，研發(fā)20種以上重點(diǎn)創(chuàng)新裝備，推廣30種以上先進(jìn)技術(shù)裝備。
侯賢軍表示，下一步將瞄準(zhǔn)應(yīng)急管理裝備實(shí)戰(zhàn)急需和痛點(diǎn)難題，不斷提升應(yīng)急管理裝備自主創(chuàng)新能力，急用先行、梯次推進(jìn)應(yīng)急管理裝備現(xiàn)代化建設(shè)。