自然災(zāi)難頻發(fā)，關(guān)鍵時刻電子科技能救命？

　　8月初，云南地震造成重大人員傷亡，時隔二十幾日，美國加州亦爆發(fā)地震災(zāi)害，地球漸入“多事之秋”。在重大自然災(zāi)難面前，人類那么渺小而無辜，自然災(zāi)難極大地教育、警示我們必須加強科技在防災(zāi)、減災(zāi)中的積極作用，從而挽救更多生命。

　　一，關(guān)于地震的若干真相

　　1，地震預(yù)警就是地震預(yù)報嗎?

　　地震預(yù)警(Earthquake Early Warning)與地震預(yù)報或預(yù)測不同。地震預(yù)報是對尚未發(fā)生、但有可能發(fā)生的地震事件事先發(fā)出通告;地震預(yù)警則是指在地震發(fā)生以后，搶在地震波傳播到設(shè)防地區(qū)前，向設(shè)防地區(qū)提前幾秒至數(shù)十秒發(fā)出警報，以告知當(dāng)?shù)厝藗儾扇?yīng)急措施，減少傷亡。目前，地震預(yù)報仍是世界難題，而地震預(yù)警已經(jīng)在日本、美國、墨西哥、土耳其等國家形成了具有一定規(guī)模的系統(tǒng)。

　　地震預(yù)警技術(shù)是利用兩種地震波傳輸速度的時間差實現(xiàn)的，原理是：在需要進行預(yù)警的地區(qū)事先布置地震測量儀，一旦地震發(fā)生，地震儀檢測到縱波P波到達(dá)，就在數(shù)秒鐘內(nèi)分析震源位置、初步的震級和發(fā)震時間，并迅速將信息回傳至預(yù)警中心。預(yù)警中心收到信息后會以秒速下發(fā)至專用的接收設(shè)備(手機、PC或者專用接收器)，從而趕在破壞力巨大的橫波S波到達(dá)前，為用戶提供幾秒到幾十秒不等的預(yù)警時間，以方便其進行緊急避難措施。

　　2，地震震級和地震烈度一字之差大不同?

　　地震震級和地震烈度這兩個概念很容易混淆，其實它們完全不同。

　　地震震級是表示一次地震規(guī)模大小的數(shù)值，請注意，一次地震只能有一個震級。目前全球普遍采用里氏震級作為地震規(guī)模的衡量標(biāo)準(zhǔn)，按照這一標(biāo)準(zhǔn)，里氏震級每增加1級，地震所釋放的能量約增加32倍。例如一次里氏震級7.0級的地震，所釋放出的能量約為里氏震級6.0級地震的32倍，可見震級大一級，所造成的破壞力可能完全不同。

　　而地震烈度是用來衡量一次地震在某個地點的震動程度。需要注意的是，一次地震只可能有一個震級，但對受波及的地區(qū)而言可能有N個烈度，這一點不能忽視。與地震震級以阿拉伯?dāng)?shù)字表示不同，地震烈度一般以羅馬數(shù)字(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ等)來表示。

　　不同國家的地震烈度標(biāo)準(zhǔn)有所不同，但普遍以麥加利地震烈度為標(biāo)準(zhǔn)。麥加利地震烈度分為1-12度，烈度2就能被人感知，烈度5就能造成建筑破壞，而烈度8或8以上通常會造成人員傷亡。美國、中國均遵循12級烈度的設(shè)定。

　　而地震大國日本獨有特定的烈度評定標(biāo)準(zhǔn)：日本氣象廳震度等級。這一標(biāo)準(zhǔn)從0-4、5弱、5強、6弱、6強，最高為7，共分為10級。

　　3，只有特殊部門才能收到地震預(yù)警?

　　交通、電力、醫(yī)療、建筑等特殊的行業(yè)部門和公司必須建立專線接收地震預(yù)警信息或安裝速報感應(yīng)系統(tǒng)，避免產(chǎn)生更多次生災(zāi)害。交通領(lǐng)域，如高速列車上都要安裝速報感應(yīng)系統(tǒng)，快速運營的高鐵和地鐵可以根據(jù)地震速報，實施自動減速和停車;一些城市的電梯里也安裝了類似感應(yīng)系統(tǒng)，在接到地震速報后就停止運行;在煤氣、電力、防火等領(lǐng)域，一些與速報系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的安全設(shè)備也開始大量使用，如煤氣管內(nèi)安裝了感應(yīng)裝置，一旦發(fā)生地震，煤氣會自動關(guān)閉;建筑工地和醫(yī)療機構(gòu)等也要在接收到預(yù)警信息后馬上停止作業(yè)，減少可能的傷亡。

　　然而，對于我們普通人來講，我們也可以收到多種形式的預(yù)警信息，比如電視、網(wǎng)絡(luò)、手機、有線廣播和無線廣播、甚至專用報警器等均可以多系統(tǒng)多方位的傳達(dá)預(yù)警消息，目前最有效的預(yù)警方式是手機短信。

　　二，地震預(yù)警系統(tǒng)已在我國初步建成

　　地震預(yù)警不是地震預(yù)報。地震預(yù)報是在地震發(fā)生前告訴大家，可能在未來某個時刻某個區(qū)域有地震會發(fā)生，地震預(yù)警是指地震已經(jīng)在震中發(fā)生了，地震預(yù)警系統(tǒng)利用電波和地震波的速度差，為其他可能受到地震波及的地方發(fā)出預(yù)警。

　　建設(shè)地震預(yù)警系統(tǒng)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，既有技術(shù)手段，又有社會管理。目前我國的地震預(yù)警還處于研究階段，初步形成一定預(yù)警能力。

　　1，ICL地震預(yù)警技術(shù)系統(tǒng)

　　地震預(yù)警技術(shù)是利用兩種地震波傳輸速度的時間差實現(xiàn)的，原理是：在需要進行預(yù)警的地區(qū)事先布置地震測量儀，一旦地震發(fā)生，地震儀檢測到縱波P波到達(dá)，就在數(shù)秒鐘內(nèi)分析震源位置、初步的震級和發(fā)震時間，并迅速將信息回傳至預(yù)警中心。預(yù)警中心收到信息后會以秒速下發(fā)至專用的接收設(shè)備(手機、PC或者專用接收器)，從而趕在破壞力巨大的橫波S波到達(dá)前，為用戶提供幾秒到幾十秒不等的預(yù)警時間，以方便其進行緊急避難措施。

　　2012年，成都高新減災(zāi)研究所自主研發(fā)的“ICL地震預(yù)警技術(shù)系統(tǒng)”通過由四川省科技廳組織的科技成果鑒定，成為中國首個通過科技成果鑒定的地震預(yù)警技術(shù)系統(tǒng)。該項目通過對地震動波形的監(jiān)測、分析、匯總、綜合分析、實現(xiàn)地震預(yù)警的有關(guān)參數(shù)計算和估算，生成地震預(yù)警警報，從而得到地震預(yù)警信息的響應(yīng)發(fā)布。該系統(tǒng)具有五大技術(shù)創(chuàng)新：融合現(xiàn)地法和異地法的預(yù)警、基于臺站現(xiàn)場處理的預(yù)警、地震烈度的聲音提示方法、基于iOS操作系統(tǒng)的預(yù)警倒計時方法、電視地震個體化預(yù)警信息發(fā)布等。目前，成都高新減災(zāi)研究所兩個監(jiān)測臺站間的距離基本上為10——15公里，在我國南北地震帶上已經(jīng)有3000多個站點，在地震預(yù)警盲區(qū)方面，也比日本略好一些：日本的地震預(yù)警盲區(qū)是30公里，而成都高新減災(zāi)研究所的產(chǎn)品盲區(qū)是25公里。

　　2，　“地震速報”APP

　　除了成都高新減災(zāi)研究所的地震預(yù)警系統(tǒng)外，中國地震局也開發(fā)了一款名為“地震速報”的APP。有別于地震預(yù)警，這款軟件會在地震發(fā)生后5分鐘內(nèi)將初步測定的地震震級、震中位置等信息推送到手機上，地震發(fā)生10分鐘后推送正式測定的震級等信息。不過需要注意的是，這款A(yù)PP本質(zhì)上的作用是震后通報地震信息，并不具備地震預(yù)警功能。

　　3，海洋地震海嘯監(jiān)測用光纖傳感器

　　隨著世界各地海洋地震海嘯災(zāi)害的頻發(fā)，對這些災(zāi)害的預(yù)警需求也顯得尤為迫切。近期，中國電子科技集團公司23所為海洋地震海嘯監(jiān)測用的光纖傳感器研制成功并實施了布放。

　　該項目經(jīng)過2年多的研制，光纖傳感器系統(tǒng)終于開發(fā)成功，并于2014年4月搭載試驗平臺在浙江省小衢山附近海域完成了海上布放試驗，對附近海底地震海嘯等情況進行了實時監(jiān)測，系統(tǒng)布放至今已經(jīng)受了較長時間的海上工作環(huán)境考驗，信號監(jiān)測正常，工作狀態(tài)穩(wěn)定。該系統(tǒng)的成功布放和應(yīng)用，將可為相關(guān)部門提供及時、準(zhǔn)確、有效的數(shù)據(jù)信息。

　　地震預(yù)警系統(tǒng)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，國家要從法律層面明確預(yù)警體系的建立、發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)，盡快建立覆蓋全國的地震預(yù)警技術(shù)系統(tǒng)，擁有廣泛有效的信息發(fā)布渠道，才能使廣大民眾能夠及時獲取預(yù)警信息。更重要的是，切實開展公眾應(yīng)急教育，普及公眾利用預(yù)警信息避險的知識和技巧。這樣，完整有效的預(yù)警系統(tǒng)才可算是真正搭建成功。

　　三，暢通信息成就高效現(xiàn)代化應(yīng)急救援

　　我國是多地震的國家，發(fā)生在我國境內(nèi)的地震具有頻率高、強度大、震源淺及分布廣等特點，因此，我國成為世界上地震傷亡人數(shù)最多的國家之一。雖然我國對于地震的預(yù)測和研究，早在中國的東漢時期就已經(jīng)開始，但是目前還不能真正的解決地震預(yù)測的問題。

　　在地震這種破壞力極大的災(zāi)害發(fā)生后，在救災(zāi)過程中人員活動的迅速高效極大降低了災(zāi)害損失，而這些均有賴于現(xiàn)代化救援指揮系統(tǒng)的應(yīng)用，比如自動速報技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、指揮系統(tǒng)顯示設(shè)備、航拍勘測技術(shù)等。

　　1，自動速報技術(shù)

　　自動速報技術(shù)，是爭取救災(zāi)時間的關(guān)鍵之處。所謂的自動速報技術(shù)，就是將所有的救災(zāi)有關(guān)單位集合在一起，統(tǒng)一設(shè)置專項救災(zāi)信息通道，該渠道可以是短信，電話，也可能是網(wǎng)絡(luò)或者衛(wèi)星，通過這個渠道在地震發(fā)生后的第一時間將地震的消息傳遞到相關(guān)責(zé)任人那里，從而快速啟動應(yīng)急方案，在第一時間對震區(qū)進行支援。

　　這種自動速報系統(tǒng)建設(shè)，主要涉及兩個層次，分為中央和地區(qū)：在地震發(fā)生后，第一手消息將由國家地震局等單位通知中央各個單位;在地震爆發(fā)地區(qū)，該系統(tǒng)可能受到損壞，中央可以快速聯(lián)系到主管該地區(qū)的地方單位，兩方可以進行有效的信息補充。

　　速報系統(tǒng)的技術(shù)支持，無論是短信還是電話，都可以實現(xiàn)快速通報到責(zé)任人的目的。應(yīng)該注意系統(tǒng)建立的機制，確保信息暢通，設(shè)置多個聯(lián)系人，以及信息反饋機制，確保第一時間信息傳遞的全部通暢，這將是速報系統(tǒng)的關(guān)鍵之處。

　　2，衛(wèi)星通信技術(shù)

　　地震的巨大破壞力，常常使得地震區(qū)域的通訊設(shè)施全部癱瘓，因此地震后的關(guān)鍵任務(wù)是解決地震區(qū)域“信息孤島”的問題，這樣才有可以有效的傳出情報，傳入指令，讓地震救援活動更加的有效，明確。

　　一般來說，災(zāi)區(qū)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞街饕袃煞N形式，也就是有線和無線。有線傳輸在地震救援活動中，顯然只能是輔助性的存在。隨著無線技術(shù)的發(fā)展，無線可以傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量以及速度都有大幅的提升，因此無線已經(jīng)成為地震救災(zāi)信息傳輸?shù)闹饕绞?。不過無線傳輸也有自己的弊端，目前無線設(shè)備的覆蓋面還是較為的狹小，因此在建設(shè)無線網(wǎng)絡(luò)的時候，需要鋪設(shè)的設(shè)備較多，這也增加了系統(tǒng)的不穩(wěn)定性。目前主要的地震通訊方式，是將無線網(wǎng)絡(luò)和臨時移動衛(wèi)星結(jié)合起來，移動衛(wèi)星再和通訊衛(wèi)星連通，將信息發(fā)布到全國，因此從整體上，無線通訊技術(shù)對于地震的救援有很大的作用。

　　3，指揮系統(tǒng)顯示設(shè)備

　　在各種信息回傳到救災(zāi)指揮中心的時候，將所有信息匯集起來，呈現(xiàn)在一個大屏幕上，對于救災(zāi)的幫助也是很大的，大屏指揮顯示系統(tǒng)可以提高搶救效率。目前大屏顯示技術(shù)主要有兩種技術(shù)適合于指揮系統(tǒng)顯示：1，液晶拼接，對于固定的指揮地點來說，較為合適;2，投影機，不僅可以在指揮中心快速建立大屏系統(tǒng)，更具有便攜性，可隨車進入震區(qū)進行現(xiàn)場指揮。

　　4，航拍勘測技術(shù)

　　地震后，由于地殼發(fā)生較大的變化，原有的地圖已經(jīng)失去了效用，所以需要對震區(qū)進行新的勘測。震區(qū)的勘測一般分為兩個層次，一種是高空的遙感飛機勘測，其主要目的是對全局進行把控，把現(xiàn)場信息及時傳回后方，然后由后方指揮團隊快速分析震區(qū)地形變化，從而有針對性的制定救援方案。而對于遙感飛機和衛(wèi)星無法觀察的特殊地區(qū)，則要使用無人機，無人機可以獲取非常精確的地區(qū)信息，是輔助高空遙感飛機的重要部分。在魯?shù)榈卣鹁葹?zāi)中，部隊使用了四旋翼無人機

　　以上這些高科技現(xiàn)代化設(shè)備的應(yīng)用，為合理分配救援力量、確定救災(zāi)重點、選擇救援路線、暢通指揮系統(tǒng)、搜救轉(zhuǎn)移受災(zāi)群眾提供了高效準(zhǔn)確的信息參考，將整個救援指揮變得更高效及時、行動更快捷準(zhǔn)確。

　　四，高科技助力 救災(zāi)效果事半功倍

　　8月3日，云南省昭通市魯?shù)榭h發(fā)生6.5級地震，造成重大人員傷亡和財產(chǎn)損失。地震發(fā)生后，各級救援力量和救援物資迅速投入到了抗震救災(zāi)中，挽救災(zāi)區(qū)群眾的人身和財產(chǎn)。

　　值得注意的是，在近年的抗震救援中，高科技逐步發(fā)揮了重要作用，為救援立下汗馬功勞。 怎樣指揮救援機器人的“大鉗子”?醫(yī)療方艙是否可以空投?國內(nèi)一流救援隊伍的配備如何?在救援現(xiàn)場，高科技設(shè)備是救援人員強有力的武器，使用好這“十八般武器”，救援效果無疑將事半功倍。

　　無人機：8月4日，武警黃金部隊抽調(diào)6名地質(zhì)專家和56名水文地質(zhì)、遙感測繪等專業(yè)骨干組成的先遣救援隊攜帶四旋翼無人機等20余臺(套)新型應(yīng)急救援裝備，在云南魯?shù)檎饏^(qū)開展地質(zhì)災(zāi)害評估工作。據(jù)了解，這也是武警部隊首次將四旋翼無人機等高科技裝備運用于抗震一線。截至4日15時30分，四旋翼無人機已先后3次起降，完成10平方公里作業(yè)，傳回災(zāi)區(qū)第一手25分鐘的航拍視頻影像資料，將傳送給駐地政府及前方一線救援隊伍。

　　衛(wèi)星導(dǎo)航：云南魯?shù)榈卣鸷?，中國資源衛(wèi)星應(yīng)用中心立即啟動ii級應(yīng)急響應(yīng)機制，緊急調(diào)動資源三號和高分一號等多顆高分辨率衛(wèi)星，安排多次連續(xù)觀測。同時開通數(shù)據(jù)應(yīng)急共享通道，提供地震災(zāi)區(qū)震前衛(wèi)星歷史數(shù)據(jù)和震后觀測數(shù)據(jù)供抗震救災(zāi)使用。航天衛(wèi)星在救災(zāi)中的廣泛應(yīng)用，有望擴大衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)的需求。有業(yè)內(nèi)人士表示，2014年下半年起北斗導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)鏈將會迎來較高的景氣度，軍工與行業(yè)應(yīng)用都會同比高速增長。

　　生命偵測儀：此次云南魯?shù)榈卣?，武警部隊還攜帶了泥石流監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)、生命探測儀等專業(yè)設(shè)備。生命偵測儀是通過測試被探測者的呼吸運動或者移動來工作的。不同類別探測儀具備不同的功能。紅外生命探測儀能經(jīng)受救援現(xiàn)場的惡劣條件，可在震后的濃煙、大火和黑暗的環(huán)境中搜尋生命;音頻生命探測儀應(yīng)用了聲波及震動波的原理，來探測搜尋生命;雷達(dá)生命探測儀是融合雷達(dá)技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)于一體的生命探測設(shè)備。

　　遠(yuǎn)程醫(yī)療：在道路受阻，專家醫(yī)生無法快速到達(dá)災(zāi)區(qū)現(xiàn)場的情況下，遠(yuǎn)程醫(yī)療會診系統(tǒng)則打破了空間限制，將后方寶貴的專家醫(yī)療資源傳送到災(zāi)區(qū)一線，可以及時為災(zāi)區(qū)需要救護的災(zāi)民提供權(quán)威的醫(yī)療指導(dǎo)。盡管此次地震中遠(yuǎn)程醫(yī)療尚未大規(guī)模應(yīng)用，但隨著相關(guān)技術(shù)的成熟，未來遠(yuǎn)程醫(yī)療勢必會在地震這樣的大型自然災(zāi)害中發(fā)揮重要作用。

　　救援工程機器人：學(xué)名“雙動力智能型雙臂手救援工程機器人”，目前世界最大型的搶險救援機械，自重20噸，采用輪履兩式行走，可以適應(yīng)不同地面，單臂提起重量為4噸，采用油電混合雙動力。救援機器人的特點在于具有雙臂手，可多自由度協(xié)調(diào)作業(yè)，每個臂都有7個關(guān)節(jié)，左臂架是抓具，右臂架是液壓剪具，雙臂都具有旋轉(zhuǎn)和擺腕功能。

　　鎂/空氣電池：由中科院大連化學(xué)物理研究所孫公權(quán)研究員領(lǐng)導(dǎo)的課題組研制，利用鎂片和含電解質(zhì)的水，比如用自來水、雨水甚至臟水兌成的鹽水，與空氣中的氧發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，可以為手機、對講機、照明燈等小型設(shè)備源源不斷地輸送電力。一個1.3升、1公斤左右的電池，可以為iPhone手機充電100多次。如果鎂片用完，再更換一塊即可。

　　超級充電：學(xué)名“多功能皮卡充電方艙”，是四川省電力應(yīng)急中心自主開發(fā)的便民充電站。充電方艙主要是通過汽油發(fā)電機提供電源，同時也可以外接發(fā)電機供電，只要現(xiàn)場汽油足夠就可以不間斷地實現(xiàn)供電，一臺普通大小的充電方艙可以供2200人同時充電。據(jù)電力應(yīng)急中心工作人員王彬介紹，充電方艙的主要功能就是給手機充電。

　　全科箱房醫(yī)院：是集裝箱改造而成的模式化板塊醫(yī)院，里面包括先進的醫(yī)療設(shè)備與信息化系統(tǒng)。抗震性強、快速成型，還配有便攜式“一體化”醫(yī)療設(shè)備，醫(yī)護人員可以直接攜帶這套設(shè)備，外出完成進行心電圖測試、X光拍片等多種任務(wù)。中科院低成本健康中心主任周樹民介紹，此次共有11個集裝箱運往雅安，箱房設(shè)有內(nèi)外科、輸液室等，有B超、血細(xì)胞分析儀、監(jiān)護儀等設(shè)備。