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安全科技

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用高科技守护救援人

来源:劳动保护 作者:网站管理员 人气: 发布时间:2019-11-18
      国家安全生产应急救援勘测队(以下简称“勘测队”)依托中国安全生产科学研究院(以下简称“中国安科院”)边坡雷达研发团队组建,主要任务是为滑坡、坍塌、溃坝等事故灾害抢险救援提供灾情勘察、风险分析和安全监测技术支持。勘测队现有队员28人,全部为本科以上学历,其中博士13人、硕士5人,并有6人具有博士后工作经历、3人具有海外留学经历,这支由高学历青年科研人员组成的救援队伍,究竟在救援中发挥了哪些作用呢? 

 

技术攻关 解决

“卡脖子”问题

 

 

 

 

国家安全生产应急救援勘测队

 

滑坡灾害发生后,发生二次滑坡的风险非常高。我国每年有超过十万人次的救援人员,在各种坍塌残留体下开展救援,监测保障工作非常重要。目前,我国的滑坡应急监测仍以人工水准监测为主,风险高、难度大、周期长、精度低。自2000年以来,美国、澳大利亚等发达国家开始采用干涉雷达技术,大幅提高了滑坡监测预警的准确性,但设备售价动辄上千万,制约了该技术在应急救援领域的应用和推广。针对这项“卡脖子”问题,中国安科院于2011年组织科研人员开展攻关,成功研制了国产化边坡雷达装备,掌握核心技术,打破了国外的技术垄断。2015年,中国安科院以雷达研发人员为骨干,组建勘测队,将边坡雷达研发成果,结合无人机、激光扫描等先进技术,应用于国内重特大滑坡事故和灾害救援,为应急决策指挥提供了重要的数据支持。

勘测队是目前国内唯一一家负责勘测保障的专业救援队伍。他们利用边坡雷达时刻监测滑坡后的山体,判断是否有二次滑坡的可能,从而给在滑坡残余体下开展作业的救援人员提供保障。“我们的雷达就好比是手电筒、指路灯,救援人员到了滑坡现场之后,用它照着作业才更安全。”马海涛解释说,“除边坡雷达之外,我们还将更多先进技术带到救援现场中去进行示范应用,保障救援的进行。如2016年发生的福建泰宁‘5·8’泥石流滑坡,一个建筑工地被埋,死了30多个人。我们到现场后看到周边很多山区都发生了泥石流——这其实是一个群发性的泥石流。这个时候就需要用无人机进行更大范围的侦查。我们当时就利用无人机发现了附近的一个电力塔架受损的情况、泥石流对上游水库的威胁,以及上游三四千米远处的道路被洪水冲断,导致有村镇居民被困无法及时撤离危险区域等情况。”

“而我们使用激光扫描仪可以更准确地获得滑坡的方量,也就是滑坡土到底堆积了多厚,和原始地形进行一个对比,就可以知道现在建筑物所埋的深度,预估挖掘机需挖掘的深度,可以为决策指挥提供很多技术方面的建议。”

2015年深圳“12·25”渣土受纳场滑坡事故救援

例如,在2015年深圳“12·25”渣土受纳场滑坡事故救援中,由中国安科院院长张兴凯带领勘测队紧急调派了三维激光扫描仪、探地雷达和边坡雷达3套先进的遥感设备前往现场,通过三维激光扫描仪测绘建立了事故发生前后全区域的三维地形模型;使用探地雷达对建筑物可能存在的位置进行探测,为救援工作指明重点挖掘区域,提高搜救效率。“此外,当时由于滑坡造成了西气东输的天然气管道受损断裂,向香港输送的天然气被迫中断,为了及时恢复供气,管道抢修人员必须在滑坡残余体下方进行作业,十分危险。”勘测队用边坡雷达对滑坡残余体开展了24小时实时监测,“就好像好几百人的命攥在了你的手里。”正是勘测队的这些工作为灾情研判提供了技术支撑和科学依据,保障了救援人员安全,确保救援有序高效进行。

 

 

 

 

精益求精

让高科技“落地”

 

滑坡事故救援现场的边坡雷达

 

勘测队采用自主研发的S-SAR型边坡雷达救援装备,经受了台风暴雨、高温湿热、严寒暴雪、高原高海拔等恶劣环境的实战检验,并通过救援实践了解到实际需求,不断改进装备性能,参与了近年来的15起重特大滑坡、泥石流灾害救援行动,可在5千米范围内监测到岩土体0.1毫米的微小变形,打破了国际垄断,带动了滑坡应急监测技术和队伍的发展。目前,勘测队已在全国部署边坡雷达30余台,产品性能经鉴定,达国际领先水平,迫使进口设备大幅降价,累计为国家节省外汇约2亿元。队伍建立4年来,勘测队员结合一线救援的实际经验,发表论文50余篇,授权专利15项,并获得中国职业安全健康协会科学技术奖一等奖(2017年)和中国专利优秀奖(2018年)。为滑坡应急救援监测技术的发展作出了贡献。

如今,国产边坡雷达监测设备已经从一代进化到二代,“以前,雷达是一个非常高深的领域,至少要达到博士学历才能会用,而我们将高深的雷达操作程序化、自动化、汉化,实现‘傻瓜式’安装、‘一键式’启动。现如今,我们已经在全国各地30多个雷达布设点培养了安装技术人员,让边坡雷达能够更高效地服务于救援一线。”

目前全国已有30多个边坡雷达的布设点

 

勘测队在救援实战中发现的另一个问题是一代雷达的便携性不足。“原来的I型雷达又大又重,有200多千克,而滑坡灾害现场大多都条件恶劣,根本无法通车。雷达需要架设在较高的地方,往往只能依靠人力搬运爬山过坎,十分困难。”为了解决I型雷达的便携问题,Ⅱ型边坡雷达的总设计师杨晓琳博士经常搬运沉重的设备亲自体验,劳累过度引发胸膜炎,住院期间仍不放下手中工作,反复修改设计,最终成功将二代边坡雷重量减少到了45千克至此,边坡雷达的研发人员们仍不满足,他们正在致力于三代边坡雷达的研发,使其向着进一步轻便化迈进,并力争实现在灾害现场无通讯信号的条件下仍能将雷达数据实时远程发回应急管理部,以便让更多专家参与研究决策。
 

“7·23”贵州水城滑坡

国产边坡雷达的优势在2019年的“7·23”贵州水城滑坡救援中格外凸显出来。2019年7月23日21时许,贵州省六盘水市水城县鸡场镇坪地村岔沟组发生山体滑坡,滑坡体量大约200多万立方米,造成20余栋房屋被埋。灾害发生后2小时左右,中国安科院院长张兴凯接到应急管理部通知,紧急集合勘测队,并立即联系了距离灾区最近的S-SAR边坡雷达使用单位——贵州消防总队和贵州地质环境监测院,协调设备当夜运往灾区,同时派出马海涛、任贵文等5名勘测队员随国务院工作组同机赶赴现场协助开展应急监测和滑坡预警工作。

接到命令后,勘测队的队员以最快的速度集合完成,乘坐最早的航班赶往灾害现场。贵州消防总队携带的边坡雷达设备于24日凌晨4时就抵达了灾区现场,11时设备就安装调试完毕开始运行,全程保障救灾安全。勘测队派出的5名队员于14时抵达现场,立即开展三维模型建模、监测报告编制工作。25日上午9时,贵州地质环境监测院边坡雷达设备抵达现场。12时开始,两台边坡雷达同时工作,可以为救援安全保障提供更精细、更快速的监测信息。勘测队队员24小时值守在边坡雷达旁边,实时查看边坡雷达数据,每6小时向指挥部提交一份边坡雷达监测报告。

据马海涛回忆:“当时救援现场仍不断有降雨和小型泥石流发生,因此,指挥人员和救援人员都不敢贸然展开行动,而我们在抵达现场第二天下午,通过对雷达两天来采集的数据分析,得出了滑坡残余体尚处于稳定状态的结论,救援队伍和开挖装备从而迅速赶往山顶全面展开搜救,在滑坡后第3天左右,搜救基本完成,紧紧把握住了救援‘黄金72小时’,真正实现了高效、科学救援。”

据央视新闻报道,截至7月28日11时30分,在这次滑坡救援中,救援人员搜救并送医院救治伤员11人,搜救出遇难人员36人。“从这次救援就看出来,我们在全国部署边坡雷达的措施已经初见成效,通过就近协调,大大提高了雷达的响应效率,实现了6小时抵达现场的目标,让我们先进装备的技术优势得到了更有效的发挥。同时,我们提交的监测报告得到了专家组的认可,也进一步体现了勘测队作为国家级救援力量的作用。”马海涛感慨。

勘测队驰援贵州水城“7•23”特大山体滑坡灾害救援行动

 

 

 

 

不畏艰险

“火线”上搞科研

 

自2015年以来,勘测队结合一线救援的实战经验,不断提升装备性能,共派出78人次,历时922人天,为15次重大救援行动提供了5 000余小时的安全监测保障。并在浙江苏村“9·28”山体滑坡、四川茂县“6·24”山体滑坡、贵州纳雍“8·28”山体崩塌、西藏白格“11·3”山体滑坡堰塞湖应急救援行动中成功预报了多次险情,稳定了灾区群众情绪,保障了救灾安全。

四川茂县“6·24”山体滑坡救援

 

勘测队虽然都是科研人员,但他们与消防队员并肩战斗,面对烈日暴晒、严寒冰冻、高原缺氧、蚊虫叮咬等各种困难,赴汤蹈火、风餐露宿、坚守岗位。队长马海涛博士,不慎将左腿韧带撕裂,石膏刚刚拆除,就拄着双拐上班,投入到科研工作中;副队长于正兴博士,在贵州晴隆滑坡救援现场的瓢泼大雨中,发着高烧、坚持工作,保障了西气东输管道的快速恢复;杨晓琳博士为了获得第一手数据,在历次救援行动中从不缺席、连续战斗,浙江苏村滑坡发生时,正值国庆假期,他带领队员毫不犹豫地奔赴灾区,在现场一呆就是28天,没有一句怨言;在金沙江堰塞湖抢险行动中,后勤补给道路中断,秦宏楠博士带领勘测队员忍受着严重的高原反应,砍树枝、烤土豆、喝江水,在山顶监测点坚守10余天,保障了人工引流渠的成功开挖……

勘测队参与成昆铁路四川甘洛段“8.14”山体崩塌救援行动 

 

“为每一座危险边坡都安装警报器”是勘测队的理想和追求。面向新时代大国应急管理的重大需求,他们正在着手研发重量更轻、体积更小、速度更快的新型雷达,为安全生产和应急救援战场提供更为完善、优质的服务。

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