新兴技术在应急救援装备的应用及展望

毕然 刘治永 张晓飞 付卉青

0 引言

应急救援装备是指应急救援人员为应对自然灾害与事故灾难在开展日常训练和应急处置全过程中所必需的仪器、设备和工具等。应急救援装备根据具体功能可以分为预测预警装备、个体保护装备、通信与信息装备、灭火抢险装备、医疗救护装备、交通运输装备、工程救援装备、应急技术装备等八大类[1]。

应急救援装备是处理突发事件，实施应急救援的物质基础。先进的应急救援装备，能有效提高应急救援能力，消减人员伤亡和财产损失，有效保护环境和社会稳定，充分体现生命至上、安全发展、科学发展的时代理念。

2018年应急管理部成立后，应急救援装备得以有效整合，我国应对各类突发事件的能力得到快速提升。针对自然灾害、事故灾难、公共卫生以及社会安全事件等不同类型突发事件的应急救援装备得以有机整合，避免了应急救援装备重复建设，资源重复储备，促进了适应不同灾种的多功能应急救援装备的开发与应用，进而形成强有力的应急救援能力。本文通过分析我国应急救援装备发展现状，进一步探讨云计算、大数据、物联网、智能化和无人化技术等新兴技术在应急救援装备的应用前景，通过新兴技术的应用，提升我国防灾救灾能力。

1 我国应急救援装备现状

我国应急救援装备发展起步较晚，常规应急救援装备已基本能够适应我国的救灾需求，但大部分应急救援装备功能单一，集成化、自动化程度较低，某些应急救援装备需要依靠进口的现状依然存在。

由于突发公共事件具有复杂多变的特性，就决定了用于处置各类突发公共事件及自然灾害事故的应急救援装备的复杂性和多样性。各式各样的应急救援装备，必须相互组合、配合使用，成为一个体系，才能有效发挥出其应有的作用。此前，我国分灾种的灾害管理模式，造成了应急管理“各自为战”的现象，应急救援装备的分类同样如此，不同灾种的救援队伍各有不同的装备分类方式，如：消防部门将装备分为个人防护、灭火器材、灭火剂、消防车辆与抢险救援共5大类200多种，森林消防将装备分为灭火机具、辅助器材、预警检测设备、防护设备、保障设备、航空护林装备、阻隔工程机械、通信、车辆与其他共10大类100多种，地震部门将装备分为侦检、搜索、营救、后勤、通讯、评估和信息、医疗与救援车辆共8类300多种，安全生产部门将危险化学品救援装备分为个人防护、救援车辆、侦检、灭火、通信、破拆、堵漏、输转、洗消、排烟、照明与其他等共12类[2]。随着我国应急管理体制的改革，应急救援装备正逐步实现科学整合、统一协调，与应急救援行动相适应，需要构建并完善符合我国实际的应急救援装备体系。

目前，我国应急救援装备存在的问题主要有以下三点：一是装备可靠性不足，关键性能指标达不到要求，很难满足复杂灾害环境救援的需求，如应用于高层楼宇灭火中举升高度在50米以上的举高消防车基本依赖进口，国内具有相应资质的企业不超过10家；二是缺少应急救援的特种设备，在时效范围内完成救援及保障任务具有一定的难度，如森林、草原大面积燃烧，需要快速开辟防火隔离带的专用设备，国内往往只能用人工作业，这种方式效率低、救援人员风险大；三是专门用于应急救援的装备不足，很多时候只能用常规装备进行替代，使得救援效率大大降低[3]。

随着我国新型工业化、信息化和城镇化的深入推进，各类突发事件的发生概率大幅增加，事件复杂程度更高、破坏力更强、传播速度更快、防控难度也不断增大，应急救援装备作为应急管理的基础和技术保障，只有依托科技创新，才能支撑各种突发事件的有效预防和高效应对，才能更快实现应急救援装备的现代化。

2 新兴技术在应急救援装备的应用

当前，全球科技创新进入密集活跃期，呈现高速发展与高度融合态势。信息技术、新能源、新材料、生物技术等新兴技术向各领域加速渗透、深度融合，正在急速推动着以数字化、网络化、智能化、绿色化为特征的新一轮产业与社会变革。我国发布的《中国工程科技2035发展战略》也提出了先进计算技术、人工智能、城市安全运行保障与韧性增强关键技术、大数据多元感知与实时协同处理等与应急救援装备相关的技术[4]。相信随着云计算、大数据、物联网以及人工智能等新兴技术与应急救援装备的结合，将为公共安全与应急救援提供更好的技术支撑。

2.1 云计算、大数据技术的应用

目前，大数据技术已经被广泛应用在灾害预测和实施分析当中，例如大数据技术在滑坡灾害监测中的应用、大数据技术在环境监测中的应用等。随着大数据与云计算的融合发展，大数据的获取、挖掘、分析和可视化能力将得到进一步提升，通过对海量数据的深度分析和实时数据的迅速处理，可以有效地对未来进行预测，提升风险预警能力。

在大数据和云计算帮助下，现有的灾害预警系统，如台风、冻灾等自然灾害预警和灾后损失预测将更加精准，后续的救援工作和灾害重建效率会大幅提升。在城市公共安全领域，在人员信息数据高度联网、城市地理空间高度数字化、城市监控管理高度智能化的推动下，整合后的城市大数据系统，将给诸如重大传染性疾病监控、公共安全事件监测预警、城市环境灾害、安全生产事故监测与防治等方面，带来更加精准、提前量更大的预判。在大数据处理技术的支持下，各类监测平台能够实现应急数据资源的全要素获取、全范围流转、全维度分析、全时段互联互通，将使信息孤岛现象不复存在。

2020年初，新型冠状病毒肺炎疫情突然来袭，给国家治理体系和治理能力带来了严峻考验。此次疫情中，大数据等新兴技术为打赢疫情防控阻击战提供了有力支撑。我国基础电信企业、互联网企业及相关研究机构利用技术和数据优势，在疫情态势感知、迁移路径跟踪、企业复工复产等方面，为政府科学防治与精准施策提供了有力支撑。大数据技术的充分应用，不仅能更有效地利用于防控部署、资源调配、数据利用、舆情监测、公众心理等疫情防控相关工作，而且能够快速、精准、全面地开展人员流向分析，定位接触人群，及时控制疫情扩散。通过大数据实现健康码通行，实现在防控疫情的同时，保障人们正常的生活方式，推动了地区复工复产，缓解了疫情对我国的经济冲击。

2.2 物联网、移动互联技术的应用

物联网是指通过各种信息传感器、射频识别技术（RFID,Radio Frequency Identification）和全球定位系统（GPS）等装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物和位置等各种需要的信息，通过网络接入，实现物与物、物与人的泛在连接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。物联网技术结合无线通信、5G、北斗卫星定位导航系统等移动互联技术，可以实现对应急救援信息全方位、实时化、高可靠的监测预警并提供应急救援期间的通信保障。

将物联网技术在应急救援的过程中进行应用，在快速获取相关灾害信息的同时，通过对感知的信息进行处理，可以有效的组织救援工作，进一步提高救援的效率。在应急资源调配中引入基于RFID的智能物流系统可以提高执行效率、减少调配时间和降低物流成本。灾害发生后，利用物联网技术可以感知灾区的温度、湿度、安全地区的范围等，从而使救援人员得到准确的救援信息，对灾区的人员进行安置，保证人们的生命安全。利用物联网技术建立的信息平台，可以使组织救援人员与现场调度人员随时进行沟通与联系，使组织人员能够正确有效的组织救援工作。

通过物联网技术，在矿山、危化品、工业等企业的安全生产过程中，接入监测传感系统、定位系统以及隐患排查系统等综合安全管理数据，对安全生产进行实时监管与排查，对存在的安全隐患进行预警、区域定位、趋势监控、灾情记录等多种监管方式，全方位地保障安全生产过程中的生命和财产的安全。

2.3 智能化、无人化技术的应用

近年来，智能化、无人化技术呈现井喷式发展势头，人工智能技术得到了快速发展，机器人通过利用机器视觉、语音识别、自然语言处理、知识图谱、生物特征识别等人工智能技术，独立自主完成复杂工作的能力显著提升。

在新材料、新能源技术的支持下，无人机已在侦查、监测、航拍、测绘、快递运输等领域得到了广泛应用。无人机具有启动迅速、飞行灵敏、体积小、抗干扰能力强等特点，可以到达一些比较危险或环境恶劣的受灾区域及环境，完成复杂困难的救援任务，对灾区进行人员感知、灾情评估后，合理地划分重点区域、运输应急物资、分配救援力量，从而规划高效、安全的救援路线，保障救援工作的顺利完成。

目前，国内外很多大型企业已经在快速布局智能化、无人化应急救援装备，消防机器人、无人机巡检、工程机械自动救援等方面的产品已经问世，这些产品虽然还存在智能化水平有限、续航时间短等弊端，但随着新材料、新工艺以及新技术的不断发展与应用，应急救援产品必将向着高度智能化、高机动、长续航的方向发展，并能够有效的提升应急救援的精准度以及救援效率。

2.4 新材料和新工艺的应用

新兴技术的快速发展离不开新材料与新工艺的研发与推广。新材料、新工艺与新技术等可以应用到新兴技术相关产品中，比如救援无人机采用轻量化材料能够增加其机动及续航能力，也可以应用到传统的应急产品当中，通过改性、改良等方式以适应新时代应急救援的新需求。

先进制造工艺是提高应急救援装备性能、质量的必要条件。通过应用增材制造技术、液态模锻和轻量化技术等先进制造工艺，提高应急救援装备制造水平，从而增强装备的可靠性和环境适应能力。增材制造技术解决了过去许多难以制造的复杂结构零件的成型，并大幅度减少了工序，缩短了产品生产周期，尤其适合结构精密复杂、个性化产品的加工制造；液态模锻可锻出形状复杂、尺寸准确、更接近于成品的锻件，有利于提高零件的力学性能和使用寿命。适合于制造形状复杂、安装空间小、加工工序复杂的特殊零件；轻量化技术可充分发挥各种材料在强度、刚度、轻量化及成本等方面的优势，根据装备实际工况需要确定关键零部件的材料及结构。

碳纤维是具有很高强度和模量的耐高温纤维，其强度是钢铁的2倍以上，比铝轻30%、比钢轻50%，是良好的结构材料，可以应用在轻量化车辆以及航空飞行器等应急救援设备中；聚酰亚胺是具有酰亚胺重复单元的聚合物，适用温度广、耐化学腐蚀、强度高，其可用于耐高温隔热材料、防弹和防火织物以及绝缘复合材料等；聚对苯撑苯并二噁唑纤维（简称PBO纤维）具有高强高模、高耐热、低密度与不可燃烧等特点，兼具良好的力学性能和耐高温性能，可用于制造消防服、炉前服等耐热工作服以及防弹背心和安全靴等个人防护装备。

我国应急救援装备的比功率、质量利用系数等指标较国外先进产品还有不小差距。耐高温隔热材料、高强度高模量材料需要依赖进口[1]。所以，加大碳纤维、聚酰亚胺和PBO纤维等新材料的研发与应用，是提高我国应急救援装备性能水平的重要工作之一。这些材料和工艺目前已经开始被应急救援装备生产企业大量使用，这些材料和工艺的使用正在使我国的应急救援装备变为高端产业，进而带动产品升级和产业高质量发展。

3 思考与展望

新兴技术在应急救援装备的应用能够增加装备的科技含量和附加值，培育新的经济增长点，推动应急产业发展。为此，我国需要落实并推进以下四个方面的举措。

3.1 推动应急核心技术研发

国家发展改革委、工信部、科技部、财政部于9月23日联合发布的《关于扩大战略性新兴产业投资 培育壮大新增长点增长极的指导意见》聚焦“卡脖子”问题，针对扩大战略性新兴产业投资提出了以下几个方面的重点任务：加快高性能纤维材料、高强高导耐热材料、耐腐蚀材料等核心技术攻关；加快高端装备制造产业补短板，重点支持工业机器人、建筑、医疗等特种机器人、高端仪器仪表、轨道交通装备、节能异步牵引电动机、航空航天装备、海洋工程装备及高技术船舶等高端装备生产；稳步推进工业互联网、人工智能、物联网、车联网、大数据、云计算、区块链等技术集成创新和融合应用。

应急救援装备的研发应同时以国家发展改革委发布的《产业结构调整指导目录（2019年本）》中提出的69类公共安全与应急产品为出发点，重点突破带有基础性、方向性的关键应急技术难题，强化重点、难点技术攻关，开展联合科技攻关、集成创新，形成联合研发团队，突破技术瓶颈，为推动应急科技进步提供知识和技术储备。

3.2 加强科技创新人才培养

应急科技创新人才是应急救援装备产业发展的重要组成部分，是装备产业科技创新、技术升级的重要保障。目前，各类应急救援队伍建设多以当地消防队伍为基础，掌握多灾种应急技术与技能的复合型专业技术人才与技能人才短缺，迫切需要各类机构根据应急产业发展需要培养复合型专业技术人才和技能人才。同时，构建具有全球竞争力的人才制度体系，完善有利于激发创新活力的激励保障机制，不断优化人才发展环境，营造风清气正的科研创新生态，凝聚优秀人才、促进人才成长、释放人才潜能、发挥人才作用，吸引和激励广大科技人才踊跃投身应急产业建设中来。

3.3 健全应急技术转化机制

科技成果转化是实现创新驱动发展的根本路径，是实现科技与经济深度融合的关键环节，是推进供给侧结构性改革的必然要求。科技成果转移转化作为一项复杂的系统工程，需要政产学研用各个主体全方位协同参与。在市场经济话语体系下，需要一个中央协调的体制来指引其运作。为此，我国在应急救援装备技术转化方面亟待构建开放的协同转化机制，健全成果转化激励机制，搭建政产学研用多方协同平台，完善创新技术转移体系，稳步推进新兴技术与应急技术快速融合，进而提升我国应急救援装备的技术水平。

3.4 完善应急救援装备体系

构建符合我国实际的应急救援装备体系，应从宏观全局的视角审视我国应急救援装备现状，加强统型，优化结构，统一管理系统，统一协调装备标准的制定，注重前沿科技的运用。构建与应急救援行动相适应的装备体系，对于保障国家应急力量有效应对各种灾害性突发事件，维护社会稳定和发展，具有重要而深远的意义。

随着新兴技术的推广，它们对产业发展的影响将逐步体现。信息技术、人工智能、新材料和新工艺等新兴技术的大面积推广应用，将会使各行各业的生产、组织和管理方式发生突破性变革。随着人工智能、云计算、大数据、物联网、移动互联等技术与应急救援技术的深入融合，应急管理逐步由传统的被动防御转向主动的预判预警，救援的灾害类型也由传统的单一灾害转为预防处置新型、复杂、综合性灾害，未来的应急救援装备也将呈现出交叉化、融合化和高端化的发展趋势，相信随着应急管理装备的现代化，以及逐步形成科技创新驱动防灾减灾的工作机制，必将快速提升我国应急救援装备的技术水平向中高端发展，推进应急救援装备向“多功能、智慧化和高效化”转型升级，大幅提升我国防灾减灾以及应急救援能力。