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- 茂縣救援中的生命探測(cè)儀
- 來源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2017/10/25
6月24日5點(diǎn)45分，四川省阿壩州茂縣疊溪鎮(zhèn)新磨村新村組富貴山山體突發(fā)高位垮塌。垮塌方量巨大，約800萬立方米，堵塞河道約2公里。 有62戶120余人被掩埋。經(jīng)專家現(xiàn)場(chǎng)踏勘初步分析，這是一起降雨誘發(fā)的高位遠(yuǎn)程崩滑碎屑流災(zāi)害。
災(zāi)難前后現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比圖：
阿壩消防支隊(duì)指揮中心接到茂縣疊溪鎮(zhèn)的報(bào)警后，隨即調(diào)集了茂縣周邊的松潘、理縣、汶川、黑水等縣消防隊(duì)以及支隊(duì)特勤中隊(duì)官兵趕赴現(xiàn)場(chǎng)。并同時(shí)迅速報(bào)告省消防總隊(duì)，啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，調(diào)動(dòng)600名官兵抵達(dá)事故現(xiàn)場(chǎng)，求援分成6個(gè)點(diǎn)，分別用搜救犬和生命探測(cè)儀開展搜救。
救援人員用生命探測(cè)儀尋找生命跡象：
生命探測(cè)技術(shù)是近代發(fā)展的一項(xiàng)新技術(shù)，主要用于廢墟中發(fā)現(xiàn)存活者及尋找清理戰(zhàn)場(chǎng)時(shí)的傷員。在2008年四川汶川強(qiáng)烈地震災(zāi)害后，在歷時(shí)十余天的艱苦救援過程中，生命探測(cè)儀經(jīng)歷了嚴(yán)峻的性能考驗(yàn)，在整個(gè)救援過程中先后確定了近三十處廢墟中具有生命信息的報(bào)告，經(jīng)過消防官兵的奮力搶救，成功救出被困人員二十一名，為挽救受災(zāi)群眾生命作出了重大貢獻(xiàn)。
生命探測(cè)技術(shù)
生命探測(cè)技術(shù)是一項(xiàng)用來探測(cè)人類生命體并確定其狀態(tài)的新技術(shù)，一般要求能過穿透遮擋物，能夠探測(cè)人類生命特征�，F(xiàn)在國(guó)際上“生命探測(cè)技術(shù)”按探測(cè)原理主要可分為音頻探測(cè)、視頻探測(cè)、雷達(dá)式探測(cè)等。而雷達(dá)式生命探測(cè)技術(shù)因其具有非接觸、穿透力強(qiáng)、能精確定位探測(cè)的特點(diǎn)，使其成為目前最具活力和潛力的生命探測(cè)技術(shù)之一。
生命體中存在許多種可被外界感知的生命信號(hào)，這些信號(hào)通常以特定能量形式出現(xiàn)在人體外部，如聲音信號(hào)、紅外信號(hào)、光信號(hào)以及電磁信號(hào)等。這些頻率不同的信號(hào)會(huì)以波的形式向外傳播，生命探測(cè)儀正是通過探測(cè)這些不同形式的波，進(jìn)而判斷不同生命形式及其所在 的具體位置。
根據(jù)是否發(fā)射波形，生命探測(cè)技術(shù)可以分為：有源生命探測(cè)技術(shù)和無源生命探測(cè)技術(shù)。
有源生命探測(cè)技術(shù)通過主動(dòng)發(fā)射電磁波，根據(jù)人的呼吸、心跳等生理特點(diǎn)，從反射回來的電磁波中探測(cè)是否存在生命，如雷達(dá)生命探測(cè)儀。
無源探測(cè)主要是根據(jù)人體輻射的能量與背景能量的差異，或者人體發(fā)出的聲波或震動(dòng)波等進(jìn)行被動(dòng)的式的探測(cè)，如紅外生命探測(cè)、音頻生命探測(cè)等。
無論是有源生命探測(cè)技術(shù)還是無源生命探測(cè)技術(shù)，都是將生命信息（如心跳，脈搏，呼吸等）以各種能量的形式外化，如聲波、電波、光波、紅外輻射等，所以生命探測(cè)裝置一般框圖為：
因此，生命探測(cè)儀按探測(cè)功能分類，可分為直接生命探測(cè)儀、間接生命探測(cè)儀；按探測(cè)方法分類可分為有源生命探測(cè)儀、無源生命探測(cè)儀；按探測(cè)環(huán)境分為陸地探測(cè)、水下探測(cè)生命探測(cè)儀等。
生命探測(cè)儀的種類
1、音頻生命探測(cè)儀
聲波是在彈性介質(zhì)中傳播的壓力振動(dòng)，是一種球形的陣面波，它能在空氣、水、金屬、木材等彈性介質(zhì)中傳遞。音頻生命探測(cè)儀應(yīng)用其傳播原理，采用振動(dòng)傳感器和微電子處理器，對(duì)災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行全方位振動(dòng)信息收集，可探測(cè)空氣、水、金屬、木材等介質(zhì)的振動(dòng)幅度，并排除周圍環(huán)境引起噪音干擾波，快速判定被困人員位置。音頻生命探測(cè)儀探頭內(nèi)裝有高靈敏度傳感器，用于探測(cè)振動(dòng)頻率為1～4000Hz的振動(dòng)信號(hào)，音頻探頭內(nèi)部裝設(shè)有頻率放大器，可增強(qiáng)接收到的外部信號(hào)強(qiáng)度，主處理器對(duì)接收到的放大信號(hào)再次進(jìn)行放大增強(qiáng)，這樣大大增強(qiáng)了探測(cè)靈敏度，可發(fā)現(xiàn)微弱的振動(dòng)信號(hào)。音頻生命探測(cè)系統(tǒng)主要包括信號(hào)采集、 數(shù)理建模、信號(hào)檢測(cè)與選取、聲源定位和音頻輸出等幾個(gè)模塊。
2、紅外生命探測(cè)儀
正常情況下，物體都會(huì)產(chǎn)生紅外輻射，每種物體產(chǎn)生的紅外輻射具有自身的特點(diǎn)。人 體產(chǎn)生的紅外輻射與周圍環(huán)境產(chǎn)生的紅外輻射是有明顯區(qū)別的，利用這點(diǎn)可以以成像的方式把人體與周圍環(huán)境區(qū)別開。紅外生命探測(cè)儀就是利用這一點(diǎn)來探測(cè)生命體的存在。人體紅外輻射的中心波長(zhǎng)約為9.4μm，皮膚的紅外輻射范圍約為3-5μm，8-14μm波段紅外輻射能量占人體全部輻射總量的46%，紅外生命探測(cè)儀正是根據(jù)這個(gè)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。紅外生命探測(cè)儀配備熱紅外探頭，通過探頭采集被困人員的身體熱輻射能量，然后利用光學(xué)系統(tǒng)將采集到的能量聚焦在紅外傳感器上，紅外信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，最后，處理結(jié)果經(jīng)過圖像合成，再經(jīng)顯視器輸出紅外熱像圖，進(jìn)而給搜救隊(duì)員指出壓埋人員的大致位置。
3、雷達(dá)波生命探測(cè)儀
生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)與雷達(dá)技術(shù)相融合形成了雷達(dá)生命探測(cè)設(shè)備。根據(jù)HAETC ( 休斯高級(jí)電磁技術(shù)中心 ) 對(duì)電磁波在多種介質(zhì)中穿透特性的測(cè)量研究可知：頻率介于l～10GHz的電磁波在穿過混凝土墻體時(shí)衰減很小，而且電磁波頻率越低，衰減越少。頻率為8GHz的電磁波穿過普通混凝土墻體后衰減大約為10dB，頻率為2GHz的電磁波穿過普通混凝土墻體后衰減低于5dB。因此，利用頻率低于10GHz的電磁波可對(duì)磚塊和混凝土構(gòu)筑的墻體進(jìn)行穿透探測(cè)，該頻段的電磁波穿透墻體后仍可探測(cè)數(shù)十米距離范圍內(nèi)被困人員的呼吸、心跳和移動(dòng)等生命體征信息口。雷達(dá)生命探測(cè)儀主要利用電磁波的反射原理制成，由雷達(dá)天線定向集中地發(fā)射電磁波；該電磁波能穿透混凝土墻體、碎石、瓦礫等障礙物，與人體接觸后，反射電磁波的波形產(chǎn)生變化，波形變化程度受人的身體移動(dòng)、呼吸運(yùn)動(dòng)和心臟跳動(dòng)的影響；波形畸變的反射電磁波被接收器接收， 再經(jīng)過濾波、解調(diào)、積分、放大等信號(hào)處理，排除周圍環(huán)境對(duì)探測(cè)系統(tǒng)的干擾，可得到與被測(cè)人體生命特征相關(guān)的參數(shù)；最后把特有頻段的波形在顯示器上顯示，就可斷被探測(cè)區(qū)域是否有被困人員。
4、性能比較
音頻生命探測(cè)儀的優(yōu)劣主要取決于探頭傳感器的靈敏度、振動(dòng)數(shù)理建模合理性和信號(hào)處理及定位準(zhǔn)確性。由于救援現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境比較復(fù)雜，其他振動(dòng)干擾比較強(qiáng)烈，為了提高音頻生命探測(cè)儀的定位準(zhǔn)確性和精度，往往需要讓探測(cè)器探頭深入建筑廢墟的間隙，所以探測(cè)速度較慢。
紅外生命探測(cè)儀在能見度較低的環(huán)境如濃煙、大火和黑夜中有較好的應(yīng)用前景。經(jīng)過多年發(fā)展，紅外生命探測(cè)技術(shù)日趨成熟的同時(shí)，儀器成本價(jià)格低廉，擁有較高的性價(jià)比，因此在世界各國(guó)的救援隊(duì)伍中應(yīng)用廣泛。隨著計(jì)算機(jī)與圖像處理技術(shù)的不斷發(fā)展，紅外生命探測(cè)技術(shù)也將不斷完善，擁有一定的應(yīng)用前景。
與音頻生命探測(cè)儀和紅外生命探測(cè)儀相比，雷達(dá)生命探測(cè)儀特別是超寬譜雷達(dá)生命探測(cè)儀 ，其探測(cè)距離超過30m并可穿透厚度2m以上的墻壁，同時(shí)具有抗外界干擾能力強(qiáng)、能精確測(cè)量被困人員的掩埋深度，并可對(duì)多個(gè)被掩埋目標(biāo)進(jìn)行探查等特點(diǎn)，但是需要注意，在雷達(dá)生命探測(cè)儀系統(tǒng)開發(fā)中，對(duì)強(qiáng)直接反射信號(hào)的處理尤為重要，因?yàn)榛炷翂w對(duì)發(fā)射信號(hào)的強(qiáng)直接反射會(huì)造成探測(cè)儀接收機(jī)的飽和，使接收機(jī)無法正常工作，直接影響系統(tǒng)的探測(cè)靈敏度。
通過對(duì)音頻、紅外及雷達(dá)三種生命探測(cè)儀的技術(shù)分析和性能比較，可以看出，雷達(dá)生命探測(cè)儀特別是超寬譜雷達(dá)生命探測(cè)儀 ，以其特有的多種優(yōu)勢(shì)成為最具應(yīng)用潛力的生命探測(cè)儀器，具有廣泛的應(yīng)用前景。
生命探測(cè)技術(shù)的改良方向
著名地球物理學(xué)家，麻省理工學(xué)院博士大衛(wèi)席思地將雷達(dá)超寬頻技術(shù)應(yīng)用于安全救生領(lǐng)域，從而解決了更多的生命搜救難題。使生命探測(cè)技術(shù)更加成熟，能夠比較精確和迅速的搜救待救生命。
對(duì)于生命探測(cè)技術(shù)實(shí)施過程的改良期望：
1、在搜救便利性方面，生命探測(cè)儀器應(yīng)該朝更加小巧輕便的方向發(fā)展，以降低搜救人員的工作負(fù)擔(dān)，便于他們輕裝上陣。如果探測(cè)儀器可以達(dá)到絕對(duì)輕便，可以將它直接置于搜救犬的項(xiàng)圈上，讓搜救犬代為進(jìn)行搜救。
2、增強(qiáng)各類生命探測(cè)儀器的抗干擾性。避免儀器對(duì)于干擾信號(hào)的分辨能力，比如對(duì)于目前使用的搜救儀器，應(yīng)該提高音頻生命探測(cè)儀對(duì)周圍環(huán)境中各種噪聲的干擾的分辨，提高視頻生命探測(cè)儀成像單元的像素，使其更加精確清晰，方便工作人員的搜救排查等。
3、呼吁搜救技術(shù)的進(jìn)一步智能化。這也是對(duì)生命探測(cè)技術(shù)改良的重點(diǎn)期望。
（1）在改良搜救儀器的同時(shí)，也要對(duì)工作人員（包括搜救犬）的安全做出更多的保障，如果一旦搜救人員在現(xiàn)場(chǎng)搜救時(shí)由于各種原因脫離了隊(duì)友，被困或遇難，儀器能夠擁有“黑匣子”記憶功能，記錄下整個(gè)搜救過程的相應(yīng)信息。（如：音頻探測(cè)儀記錄下音頻記錄等）且每種探測(cè)儀在長(zhǎng)時(shí)間（可人為規(guī)定）未接受指令時(shí)（這時(shí)人員可能已經(jīng)遇難或被困）都要能夠自動(dòng)發(fā)送求救信號(hào)，以便搜救中心快速檢測(cè)，并實(shí)施搜救。
（2）向全智能機(jī)器人方向發(fā)展。對(duì)于未來的生命探測(cè)儀器，希望能夠完全擺脫人類或者搜救犬的控制，實(shí)行全智能自動(dòng)搜索。遇到生命跡象時(shí)向探測(cè)員發(fā)出信號(hào)，再組織營(yíng)救。這樣可以進(jìn)一步提高搜救效率，減少搜救人員的工作量。
隨著生命探測(cè)技術(shù)的不斷提高各種生命探測(cè)技術(shù)的產(chǎn)物—生命探測(cè)儀也將產(chǎn)生。那時(shí)的生命探測(cè)儀將具有微型化，智能化，多功能化，無線網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，使用起來將更方便，操作起來更快捷，對(duì)外界環(huán)境的依賴性更弱。為國(guó)家安全提供有效的技術(shù)資源具有重要意義，同時(shí)也將給人們?nèi)粘Ｉ顜ジＲ簟?/p>
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