自然災難頻發(fā)，關(guān)鍵時(shí)刻電子科技能救命？

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

　　一，關(guān)于地震的若干真相

　　1，地震預警就是地震預報嗎?

　　地震預警(Earthquake Early Warning)與地震預報或預測不同。地震預報是對尚未發(fā)生、但有可能發(fā)生的地震事件事先發(fā)出通告;地震預警則是指在地震發(fā)生以后，搶在地震波傳播到設防地區前，向設防地區提前幾秒至數十秒發(fā)出警報，以告知當地人們采取應急措施，減少傷亡。目前，地震預報仍是世界難題，而地震預警已經(jīng)在日本、美國、墨西哥、土耳其等國家形成了具有一定規模的系統。

　　地震預警技術(shù)是利用兩種地震波傳輸速度的時(shí)間差實(shí)現的，原理是：在需要進(jìn)行預警的地區事先布置地震測量?jì)x，一旦地震發(fā)生，地震儀檢測到縱波P波到達，就在數秒鐘內分析震源位置、初步的震級和發(fā)震時(shí)間，并迅速將信息回傳至預警中心。預警中心收到信息后會(huì )以秒速下發(fā)至專(zhuān)用的接收設備(手機、PC或者專(zhuān)用接收器)，從而趕在破壞力巨大的橫波S波到達前，為用戶(hù)提供幾秒到幾十秒不等的預警時(shí)間，以方便其進(jìn)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(gè)概念很容易混淆，其實(shí)它們完全不同。

　　地震震級是表示一次地震規模大小的數值，請注意，一次地震只能有一個(gè)震級。目前全球普遍采用里氏震級作為地震規模的衡量標準，按照這一標準，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(jiàn)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(lái)衡量一次地震在某個(gè)地點(diǎn)的震動(dòng)程度。需要注意的是，一次地震只可能有一個(gè)震級，但對受波及的地區而言可能有N個(gè)烈度，這一點(diǎn)不能忽視。與地震震級以阿拉伯數字表示不同，地震烈度一般以羅馬數字(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ等)來(lái)表示。

　　不同國家的地震烈度標準有所不同，但普遍以麥加利地震烈度為標準。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(huì )造成人員傷亡。美國、中國均遵循12級烈度的設定。

　　而地震大國日本獨有特定的烈度評定標準：日本氣象廳震度等級。這一標準從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(mén)才能收到地震預警?

　　交通、電力、醫療、建筑等特殊的行業(yè)部門(mén)和公司必須建立專(zhuān)線(xiàn)接收地震預警信息或安裝速報感應系統，避免產(chǎn)生更多次生災害。交通領(lǐng)域，如高速列車(chē)上都要安裝速報感應系統，快速運營(yíng)的高鐵和地鐵可以根據地震速報，實(shí)施自動(dòng)減速和停車(chē);一些城市的電梯里也安裝了類(lèi)似感應系統，在接到地震速報后就停止運行;在煤氣、電力、防火等領(lǐng)域，一些與速報系統關(guān)聯(lián)的安全設備也開(kāi)始大量使用，如煤氣管內安裝了感應裝置，一旦發(fā)生地震，煤氣會(huì )自動(dòng)關(guān)閉;建筑工地和醫療機構等也要在接收到預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(lái)講，我們也可以收到多種形式的預警信息，比如電視、網(wǎng)絡(luò )、手機、有線(xiàn)廣播和無(wú)線(xiàn)廣播、甚至專(zhuān)用報警器等均可以多系統多方位的傳達預警消息，目前最有效的預警方式是手機短信。

　　二，地震預警系統已在我國初步建成

　　地震預警不是地震預報。地震預報是在地震發(fā)生前告訴大家，可能在未來(lái)某個(gè)時(shí)刻某個(gè)區域有地震會(huì )發(fā)生，地震預警是指地震已經(jīng)在震中發(fā)生了，地震預警系統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)出預警。

　　建設地震預警系統是一個(gè)復雜的系統工程，既有技術(shù)手段，又有社會(huì )管理。目前我國的地震預警還處于研究階段，初步形成一定預警能力。

　　1，ICL地震預警技術(shù)系統

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

　　2012年，成都高新減災研究所自主研發(fā)的“ICL地震預警技術(shù)系統”通過(guò)由四川省科技廳組織的科技成果鑒定，成為中國首個(gè)通過(guò)科技成果鑒定的地震預警技術(shù)系統。該項目通過(guò)對地震動(dòng)波形的監測、分析、匯總、綜合分析、實(shí)現地震預警的有關(guān)參數計算和估算，生成地震預警警報，從而得到地震預警信息的響應發(fā)布。該系統具有五大技術(shù)創(chuàng )新：融合現地法和異地法的預警、基于臺站現場(chǎng)處理的預警、地震烈度的聲音提示方法、基于iOS操作系統的預警倒計時(shí)方法、電視地震個(gè)體化預警信息發(fā)布等。目前，成都高新減災研究所兩個(gè)監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(gè)站點(diǎn)，在地震預警盲區方面，也比日本略好一些：日本的地震預警盲區是30公里，而成都高新減災研究所的產(chǎn)品盲區是25公里。

　　2，　“地震速報”APP

　　除了成都高新減災研究所的地震預警系統外，中國地震局也開(kāi)發(fā)了一款名為“地震速報”的APP。有別于地震預警，這款軟件會(huì )在地震發(fā)生后5分鐘內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(guò)需要注意的是，這款APP本質(zhì)上的作用是震后通報地震信息，并不具備地震預警功能。

　　3，海洋地震海嘯監測用光纖傳感器

　　隨著(zhù)世界各地海洋地震海嘯災害的頻發(fā)，對這些災害的預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測用的光纖傳感器研制成功并實(shí)施了布放。

　　該項目經(jīng)過(guò)2年多的研制，光纖傳感器系統終于開(kāi)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(jìn)行了實(shí)時(shí)監測，系統布放至今已經(jīng)受了較長(cháng)時(shí)間的海上工作環(huán)境考驗，信號監測正常，工作狀態(tài)穩定。該系統的成功布放和應用，將可為相關(guān)部門(mén)提供及時(shí)、準確、有效的數據信息。

　　地震預警系統是一個(gè)復雜的系統工程，國家要從法律層面明確預警體系的建立、發(fā)布的標準，盡快建立覆蓋全國的地震預警技術(shù)系統，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(shí)獲取預警信息。更重要的是，切實(shí)開(kāi)展公眾應急教育，普及公眾利用預警信息避險的知識和技巧。這樣，完整有效的預警系統才可算是真正搭建成功。

　　三，暢通信息成就高效現代化應急救援

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

　　在地震這種破壞力極大的災害發(fā)生后，在救災過(guò)程中人員活動(dòng)的迅速高效極大降低了災害損失，而這些均有賴(lài)于現代化救援指揮系統的應用，比如自動(dòng)速報技術(shù)、現代通信技術(shù)、指揮系統顯示設備、航拍勘測技術(shù)等。

　　1，自動(dòng)速報技術(shù)

　　自動(dòng)速報技術(shù)，是爭取救災時(shí)間的關(guān)鍵之處。所謂的自動(dòng)速報技術(shù)，就是將所有的救災有關(guān)單位集合在一起，統一設置專(zhuān)項救災信息通道，該渠道可以是短信，電話(huà)，也可能是網(wǎng)絡(luò )或者衛星，通過(guò)這個(gè)渠道在地震發(fā)生后的第一時(shí)間將地震的消息傳遞到相關(guān)責任人那里，從而快速啟動(dòng)應急方案，在第一時(shí)間對震區進(jìn)行支援。

　　這種自動(dòng)速報系統建設，主要涉及兩個(gè)層次，分為中央和地區：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(gè)單位;在地震爆發(fā)地區，該系統可能受到損壞，中央可以快速聯(lián)系到主管該地區的地方單位，兩方可以進(jìn)行有效的信息補充。

　　速報系統的技術(shù)支持，無(wú)論是短信還是電話(huà)，都可以實(shí)現快速通報到責任人的目的。應該注意系統建立的機制，確保信息暢通，設置多個(gè)聯(lián)系人，以及信息反饋機制，確保第一時(shí)間信息傳遞的全部通暢，這將是速報系統的關(guān)鍵之處。

　　2，衛星通信技術(shù)

　　地震的巨大破壞力，常常使得地震區域的通訊設施全部癱瘓，因此地震后的關(guān)鍵任務(wù)是解決地震區域“信息孤島”的問(wèn)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(dòng)更加的有效，明確。

　　一般來(lái)說(shuō)，災區的數據傳輸的方式主要有兩種形式，也就是有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)。有線(xiàn)傳輸在地震救援活動(dòng)中，顯然只能是輔助性的存在。隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線(xiàn)可以傳輸的數據量以及速度都有大幅的提升，因此無(wú)線(xiàn)已經(jīng)成為地震救災信息傳輸的主要方式。不過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸也有自己的弊端，目前無(wú)線(xiàn)設備的覆蓋面還是較為的狹小，因此在建設無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的時(shí)候，需要鋪設的設備較多，這也增加了系統的不穩定性。目前主要的地震通訊方式，是將無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )和臨時(shí)移動(dòng)衛星結合起來(lái)，移動(dòng)衛星再和通訊衛星連通，將信息發(fā)布到全國，因此從整體上，無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)對于地震的救援有很大的作用。

　　3，指揮系統顯示設備

　　在各種信息回傳到救災指揮中心的時(shí)候，將所有信息匯集起來(lái)，呈現在一個(gè)大屏幕上，對于救災的幫助也是很大的，大屏指揮顯示系統可以提高搶救效率。目前大屏顯示技術(shù)主要有兩種技術(shù)適合于指揮系統顯示：1，液晶拼接，對于固定的指揮地點(diǎn)來(lái)說(shuō)，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，更具有便攜性，可隨車(chē)進(jìn)入震區進(jìn)行現場(chǎng)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，所以需要對震區進(jìn)行新的勘測。震區的勘測一般分為兩個(gè)層次，一種是高空的遙感飛機勘測，其主要目的是對全局進(jìn)行把控，把現場(chǎng)信息及時(shí)傳回后方，然后由后方指揮團隊快速分析震區地形變化，從而有針對性的制定救援方案。而對于遙感飛機和衛星無(wú)法觀(guān)察的特殊地區，則要使用無(wú)人機，無(wú)人機可以獲取非常精確的地區信息，是輔助高空遙感飛機的重要部分。在魯甸地震救災中，部隊使用了四旋翼無(wú)人機

　　以上這些高科技現代化設備的應用，為合理分配救援力量、確定救災重點(diǎn)、選擇救援路線(xiàn)、暢通指揮系統、搜救轉移受災群眾提供了高效準確的信息參考，將整個(gè)救援指揮變得更高效及時(shí)、行動(dòng)更快捷準確。

　　四，高科技助力 救災效果事半功倍

　　8月3日，云南省昭通市魯甸縣發(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中，挽救災區群眾的人身和財產(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”?醫療方艙是否可以空投?國內一流救援隊伍的配備如何?在救援現場(chǎng)，高科技設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(wú)疑將事半功倍。

　　無(wú)人機：8月4日，武警黃金部隊抽調6名地質(zhì)專(zhuān)家和56名水文地質(zhì)、遙感測繪等專(zhuān)業(yè)骨干組成的先遣救援隊攜帶四旋翼無(wú)人機等20余臺(套)新型應急救援裝備，在云南魯甸震區開(kāi)展地質(zhì)災害評估工作。據了解，這也是武警部隊首次將四旋翼無(wú)人機等高科技裝備運用于抗震一線(xiàn)。截至4日15時(shí)30分，四旋翼無(wú)人機已先后3次起降，完成10平方公里作業(yè)，傳回災區第一手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(xiàn)救援隊伍。

　　衛星導航：云南魯甸地震后，中國資源衛星應用中心立即啟動(dòng)ii級應急響應機制，緊急調動(dòng)資源三號和高分一號等多顆高分辨率衛星，安排多次連續觀(guān)測。同時(shí)開(kāi)通數據應急共享通道，提供地震災區震前衛星歷史數據和震后觀(guān)測數據供抗震救災使用。航天衛星在救災中的廣泛應用，有望擴大衛星產(chǎn)業(yè)的需求。有業(yè)內人士表示，2014年下半年起北斗導航產(chǎn)業(yè)鏈將會(huì )迎來(lái)較高的景氣度，軍工與行業(yè)應用都會(huì )同比高速增長(cháng)。

　　生命偵測儀：此次云南魯甸地震，武警部隊還攜帶了泥石流監測預警系統、生命探測儀等專(zhuān)業(yè)設備。生命偵測儀是通過(guò)測試被探測者的呼吸運動(dòng)或者移動(dòng)來(lái)工作的。不同類(lèi)別探測儀具備不同的功能。紅外生命探測儀能經(jīng)受救援現場(chǎng)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;音頻生命探測儀應用了聲波及震動(dòng)波的原理，來(lái)探測搜尋生命;雷達生命探測儀是融合雷達技術(shù)、生物醫學(xué)工程技術(shù)于一體的生命探測設備。

　　遠程醫療：在道路受阻，專(zhuān)家醫生無(wú)法快速到達災區現場(chǎng)的情況下，遠程醫療會(huì )診系統則打破了空間限制，將后方寶貴的專(zhuān)家醫療資源傳送到災區一線(xiàn)，可以及時(shí)為災區需要救護的災民提供權威的醫療指導。盡管此次地震中遠程醫療尚未大規模應用，但隨著(zhù)相關(guān)技術(shù)的成熟，未來(lái)遠程醫療勢必會(huì )在地震這樣的大型自然災害中發(fā)揮重要作用。

　　救援工程機器人：學(xué)名“雙動(dòng)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，可以適應不同地面，單臂提起重量為4噸，采用油電混合雙動(dòng)力。救援機器人的特點(diǎn)在于具有雙臂手，可多自由度協(xié)調作業(yè)，每個(gè)臂都有7個(gè)關(guān)節，左臂架是抓具，右臂架是液壓剪具，雙臂都具有旋轉和擺腕功能。

　　鎂/空氣電池：由中科院大連化學(xué)物理研究所孫公權研究員領(lǐng)導的課題組研制，利用鎂片和含電解質(zhì)的水，比如用自來(lái)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，將化學(xué)能轉化為電能，可以為手機、對講機、照明燈等小型設備源源不斷地輸送電力。一個(gè)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”，是四川省電力應急中心自主開(kāi)發(fā)的便民充電站。充電方艙主要是通過(guò)汽油發(fā)電機提供電源，同時(shí)也可以外接發(fā)電機供電，只要現場(chǎng)汽油足夠就可以不間斷地實(shí)現供電，一臺普通大小的充電方艙可以供2200人同時(shí)充電。據電力應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。

　　全科箱房醫院：是集裝箱改造而成的模式化板塊醫院，里面包括先進(jìn)的醫療設備與信息化系統?？拐鹦詮?、快速成型，還配有便攜式“一體化”醫療設備，醫護人員可以直接攜帶這套設備，外出完成進(jìn)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(shù)民介紹，此次共有11個(gè)集裝箱運往雅安，箱房設有內外科、輸液室等，有B超、血細胞分析儀、監護儀等設備。