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洪災襲來險情急 科技撐起“保護傘”

2023-08-10 06:38 來源:科技日報

  ◎本報記者 都 芃

  受季風、臺風等因素影響,每年的7月下旬和8月上旬,民間俗稱“七下八上”,是我國東部地區(qū)降水最為集中的時期,也是我國抗洪防汛的關鍵時間。今年進入7月下旬后,受臺風影響,我國東部地區(qū)普遍遭遇強降水天氣。

  城市作為建筑物密集、人員高度集中的區(qū)域,在遭遇強降雨時往往存在內(nèi)澇風險。為了盡可能降低城市內(nèi)澇帶來的不利影響,最大限度保障人民生命和財產(chǎn)安全,近年來各類科技手段被廣泛應用于城市防澇及災害救援,為我們撐起了一把防澇減災的“保護傘”。

  管道機器人讓排水系統(tǒng)更通暢

  排水系統(tǒng)是一座城市應對內(nèi)澇災害的重要武器,排水系統(tǒng)的運行能力,直接關系城市能夠承受多少降水量。其中,排水管道是排水系統(tǒng)中十分關鍵的組成部分。排水管道一旦出現(xiàn)故障或者破損,就會造成排水量不足或者排水堵塞等一系列問題,進一步加重城市內(nèi)澇、環(huán)境污染等。

  然而,由于城市排水管道往往深埋地下,檢測維護頻率較低,管道難免存在堵塞、老化、漏水等問題。一旦遭遇極端強降雨天氣,平時微不足道的小問題都有可能被放大,加劇內(nèi)澇災害,嚴重影響城市環(huán)境和居民生活。雨污管道檢測機器人便是解決這一問題的好幫手。

  雨污管道檢測機器人是一種能夠行走在管道內(nèi)部,對其進行實時監(jiān)測、檢測管道狀況的智能機器人。雨污管道檢測機器人主要由機身、攝像頭、傳感器、電池、控制系統(tǒng)等部分組成。該機器人搭載高清攝像頭、激光雷達、多功能探頭等傳感器,攝像頭可以對管道內(nèi)部情況進行高清晰度、高穩(wěn)定性的實時圖像拍攝。其他傳感器則用于測量管道內(nèi)部的溫度、濕度等,進一步完善管道內(nèi)部的數(shù)據(jù)采集,甚至人類肉眼無法看到的細小裂痕也可以被清楚記錄。之后,機器人會將采集到的數(shù)據(jù)回傳,使地面檢修人員全面掌握管道內(nèi)部的情況。通過控制系統(tǒng),操作人員還可以對雨污管道檢測機器人的動態(tài)參數(shù)進行實時監(jiān)測和調整,保證機器人的準確定位和穩(wěn)定運行。同時,雨污管道檢測機器人機身由高強度材料制成,能夠適應城市地下排水管道內(nèi)部的復雜環(huán)境。

  不僅可以檢測,如今最先進的雨污管道檢測機器人甚至還能夠對管道進行主動維修。以往,在發(fā)現(xiàn)管道故障后,雨污管道檢測機器人只能上報給地面人員,后續(xù)再由路政工作人員將路面“開膛破肚”,對地下管道進行維修。每一次路面翻修都會給城市居民的正常出行帶來不便。

  如今,雨污管道檢測機器人通過搭載的光固化修復系統(tǒng),將一種名為“玻璃纖維樹脂軟管”的膠質材料纏繞在修復氣囊上,再將其牽引至破損區(qū)域后進行高壓充氣。隨后,這種材料會像氣球一樣膨脹,緊緊貼附在管壁上,并在紫光燈的“炙烤”下變硬,如此便可完成管道破損處的修復,該種膠質材料的使用壽命最長可達50年。利用這種方法無需對路面“開膛破肚”就能進行管道維修,顯著提升了城市居民的日常出行體驗,同時大大降低了人力、物力消耗。

  搶險車排澇宛若“龍吸水”

  被網(wǎng)友親切地稱為“龍吸水”的大型移動搶險車,近年來在城市內(nèi)澇救援中受到廣泛關注,在近期北京、河北等地發(fā)生的內(nèi)澇災害救援中也扮演了重要角色。

  “龍吸水”通常指垂直式供排水搶險車,是城市內(nèi)澇排水的重要裝備之一。其外觀最為顯著的特點,是有一根可以高高豎起的排水管。憑借這根粗壯的排水管,它可以吸取特定內(nèi)澇區(qū)域的積水,并將其揚灑至較遠區(qū)域,為特定區(qū)域排澇發(fā)揮重要作用。“龍吸水”的揚程最高可以達到22米,相當于將水噴至7層居民樓的高度。其單個水泵的額定流量通常在每小時3000立方米至5000立方米,僅用50分鐘就可以抽干一個國家標準游泳池的水。

  “龍吸水”具有諸多優(yōu)勢,使其能夠勝任城市排澇任務。

  首先,其應急處置速度快。以往固定的大型排澇設備僅搭設便要耗時1小時,如遇水位變化,設備還需進行拆、移、裝,更加費時費力,嚴重影響排澇效率。而“龍吸水”工作時不需要進行額外的設備搭設,也無需額外的動力源,其可以直接利用汽車自身的發(fā)動機作為動力,驅動液壓水泵進行抽水作業(yè),最快10分鐘便可投入現(xiàn)場作業(yè),真正做到“來之能戰(zhàn)”。

  其次,相比傳統(tǒng)大型排澇設備需配備4至5人進行搭設和運行作業(yè),“龍吸水”通常只需配備2人便可正常開展作業(yè)。在災情嚴重、人手緊張時,節(jié)約出的人力便可以投入到更加緊急的搶險工作中。

  除此之外,相比傳統(tǒng)的大型排水設施,“龍吸水”更加靈活,其長長的吸水臂可以借助特定工作平臺實現(xiàn)平移、翻轉、滑移、伸縮、旋轉等動作,將作業(yè)區(qū)域最大化,非常適合在地鐵、下穿式立交橋、深基坑等地下、半地下空間和低洼地區(qū)作業(yè),能以最快速度降低積水給城市居民生活帶來的影響。

  除了昵稱霸氣、外觀吸睛的“龍吸水”外,近年來,一種新型的子母式排水搶險車也常出現(xiàn)在城市內(nèi)澇搶險救災的現(xiàn)場。子母式排水搶險車通常由兩部分組成,母車為廂式車輛,其車廂內(nèi)部裝備有“子車”。

  當內(nèi)澇災害發(fā)生時,母車停靠在靠近內(nèi)澇區(qū)域的安全位置,隨后釋放“子車”下水進行作業(yè)。工作人員可以遠程遙控“子車”,其最遠可以在距離“母車”近百米的位置開展遠程作業(yè)。由于身形小巧,“子車”可以實現(xiàn)全地形移動,能夠深入到人員和大型車輛無法到達的受災區(qū)域,例如城市中常見的地下室、地下車庫、地下商場等,實現(xiàn)安全、高效排澇救災。

  無人救生設備快速營救落水者

  當發(fā)生嚴重洪澇災害時,除了需要對積水險情進行及時處置,更重要的是救助遇險人員。在救助保障設備領域,無人化成為近年來重要的發(fā)展趨勢,從大型的無人救生艇到小型水上救生機器人,各類智能無人設備能在關鍵時刻挽救落水者生命。

  無人救生艇通常采用電能作為驅動能源,能夠通過遙控操作實現(xiàn)無人駕駛,具有智能操作、高效救援、行駛穩(wěn)定的特點,可以替代救援人員營救落水者。

  無人救生艇在多處細節(jié)的設計上都為落水者獲救增加了可能性。其艇身兩側配備帶狀軟把手和救生繩,方便落水者抓握,能夠支持2人登艇、4人攀附,最大救援能力達到6人。全艇重量僅為55公斤,小型車輛也可輕松將其攜帶,保證了機動靈活性。同時,其獨特的噴泵結構動力強勁,能夠在流速高達7米/秒的急流中穩(wěn)定行進,空載航速達到每小時25公里,可以在短時間內(nèi)到達落水者位置。其配備的大容量高性能鋰電池,續(xù)航時間超過1小時,可以滿足救援行動中長時間續(xù)航的需求。

  無人救生艇的遙控距離達到1000米以上,操作人員不僅可以利用遙控裝置控制救援艇行動,還能夠實時掌握救援艇的GPS定位、行駛方向、行駛路線、電池電量等信息,合理規(guī)劃救援行動。無人救生艇上裝備的攝像頭在救援過程中可以進行遠程視頻監(jiān)控、錄像、拍照;其配備的雙向對講機還能夠支持救援隊員與被困人員進行語音對講,使救援人員遠程掌握現(xiàn)場情況。

  除了無人救生艇,小型水面救生機器人近年來也在多地嶄露頭角。2022年8月,山東省威海市公安局海岸警察支隊沙窩派出所接到報警求助,一名男孩在海中游泳時遭遇離岸流,即將被帶入深水區(qū)。緊急關頭,民警迅速出動“海豚1號”水面救生機器人,僅用時8分鐘,便將男孩成功營救上岸。

  參與營救的工作人員介紹,“海豚1號”水面救生機器人外形扁平,形狀酷似火箭頭部。其操作十分便捷,當遇到人員落水時,施救者單人即可將該機器人拋扔至水中,遙控其迅速到達落水者身邊。落水者抓牢后,機器人啟動,便可迅速將其帶回至岸邊,在施救的同時保障救援人員自身安全。該機器人不僅能夠承擔多種復雜水域下的救援任務,還具備防沙、防纏繞、防碰撞和自扶正功能,即便被風浪或其他外力掀翻,也能夠快速回正。

  各類無人機為救災提供空中支援

  在抗洪救災中,無人機憑借強大的空中優(yōu)勢屢屢在危急時刻扮演關鍵角色。在此次北京、河北等地的洪澇災害救援中,各類型無人機便紛紛上陣,在通信保障、物資投送、現(xiàn)場測繪等領域發(fā)揮重要作用,為保障受災群眾生活、提升救災效率作出了重要貢獻。

  受此次洪水影響,北京市房山區(qū)、門頭溝區(qū)等地多個鄉(xiāng)鎮(zhèn)通信信號中斷。中國移動、中國聯(lián)通、中國電信等運營商紛紛出動無人機,搭建應急通信系統(tǒng),融合衛(wèi)星鏈路,實現(xiàn)4G網(wǎng)絡接入,為當?shù)鼐用裉峁⿷蓖ㄔ捄投绦欧⻊眨U鲜転牡貐^(qū)和外界通信的暢通,通信系統(tǒng)最多可以支持上千名用戶同時在線,滿足了應急指揮所需,為通信全面恢復爭取了時間。

  除了用于通信保障的小型無人機,大載重無人直升機還可以為受災地區(qū)投送包括食物、飲用水、救生衣等在內(nèi)的應急物資。

  相關工作人員介紹,在此次受災較為嚴重的北京房山區(qū)十渡鎮(zhèn),為了保障受災群眾生活,在當?shù)卣{度下,某公司出動了大載重無人直升機,掛載了約35斤物資從臨時搭建起降點起飛,在全程暴雨和大霧天氣中翻越7座山,飛行高度達700米,成功到達投送目的地上空,并通過索降的方式將物資精準投放至目標地點。

  除了各型旋翼無人機,大型固定翼無人機也在救災中承擔著重要的任務。

  例如,翼龍—2H應急救災型無人機能夠對受災地區(qū)水位、房屋損壞情況等進行偵察,回傳現(xiàn)場高清圖像、視頻數(shù)據(jù),為應急管理部門提供高效指揮和精準調度的決策依據(jù)。翼龍—2H應急救災型無人機具備遠航程、長航時、大載重、環(huán)境適應性強等特點,可以在8至10級風中常態(tài)化飛行并執(zhí)行任務,能夠在旋翼無人機無法作業(yè)時起到重要的補充作用。

(責任編輯:歐云海)

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