据统计,我国每年因自然灾害、事故灾难、社会安全等突发事件造成的人员伤亡逾百万,经济损失高达数千亿。因此,灾害后的应急救援尤为重要,需要投入大量的人力物力确保灾情发生时受灾群众的生命安全。
一、应急通信的特点
由于突发事件本身的不确定性,不同于常规通信,应急通信场景众多、环境复杂多变,具有时间突发性、地点不确定性、通信设施受损程度的随机性、地理环境的复杂性、通信容量需求的不可预测性、通信保障的业务多样化、现场应用的高度自主性等显著特点。
二、应急通信的应急需求
应急通信是为各类个人紧急情况或公众紧急情况而提供的特色通信机制,不同紧急情况对应急通信有不同的需求,为了达到不同的目标,所釆取的应急通信技术手段、管理措施也不相同。当应急呼叫被接收后,分属不同部门的移动设备和人员被送往应急区域。救援人员立即寻找需要救助的人员。同时,救援人员必须为保证各种任务而建立通信链路,如满足相应职能部门数据传输需求,从医院数据库中调取受伤人员的相关医疗资料等。此外,应急区域附近不同部门救援分队之间通过通信信道建立合作机制,有利于应急行动的相互协调。因此,希望应急通信系统能够根据不同的需求和性能目标进行广泛而有效的集成应用。
1.应急通信的网络和设备需求
相对于正常网络,应急通信对网络和设备提出了更高的要求:
1)组网灵活:可根据应急通信的范围大小,迅速、灵活地部署设备、构建网络。
2)快速布设:无论是基于公网的应急通信系统,还是基于专用的应急通信系统,都应该具有能够快速布设的特点。
3)小型化:在地震、洪水、雪灾等破坏性的自然灾害面前,基础设施部分或全部受损,便携式的小型化应急通信设备可以迅速运输、快速布设,快速建立和恢复通信。
4)节能性:由于通信对电力有很强的依赖性,某些应急场合电力供应不健全甚至完全没有供电,完全依靠电池供电会带来诸多问题。因此,应急通信系统通常需要自备电源,并尽可能地节省电源,保证系统长时间、稳定地工作。
5)简单易操作:应急通信系统要求设备简单、易操作、易维护,且能够快速地建立、部署、组网;要求操作界面友好、直观,硬件系统连接端口越少越好;要求所有接口标准化、模块化,并能兼容现有的各种通信系统。
6)具有良好的服务质量保障:应急通信系统应具有良好的传输性能、语音/视频质量等,并且网络响应迅速,可快速建立通话,能针对应急所产生的突发大话务量做出快速响应,保证语音畅通和应急短消息的及时传播。
2.应急通信的服务需求
典型的应急通信服务需求包括以下几种:
1)视频传输。为了应急响应行动,应急响应人员通常需要分发重要信息。这时,可能需要实时将视频传输至指挥/控制中心。
2)音频/语音。过去十几年间,在两个同等用户之间已建立稳固的语音服务应用,以支持公共安全操作。陆地移动无线电(Landmobileradio,LMR)提供半双工操作,需要用户按键说话。同时,公共安全通信体系正努力实现全双工公共安全语音传输服务。
3)按键通话。按键通话是一种允许两个用户之间通过半双工方式进行通信的技术。通过按键,控制语音接收和发送模式的转换。
4)实时文本信息。应急状态下,对于警示信息分发,文本信息是一种有效、快捷的解决方案。典型的应用包括个人向警察报告可疑的人或行动;受灾人员与亲属之间进行沟通;政府部门向公众发布可能的灾害信息(如飓风、火灾、洪水)等。典型的文本信息可能是短消息(SMS)业务、E-mail或瞬时信息等。实时文本信息的发布,对数据率的需求并不高,28kbit/s的速率即可满足这种应用类型。
5)定位和状态信息。定位和状态信息是非常重要的。在应急事件中,受灾人员的位置能够引导救援人员提供即时的医疗救助;可以通过使用多项技术,获取定位信息。状态信息是关于在应急区域内各目标的多个类型的状态。例如,针对公共安全服务,传感器网络能够广播有关环境温度、水位等相关信息。在应急状况下,医护人员在受伤人员身上放置RFID追踪器,能够根据其危险程度(如生命危险、受伤严重等)进行分类。
6)广播和多路广播。广播能够将信息传输到所有用户,而多路广播能够将信息传送至一个用户群。两个功能都能增强公共安全和救援行动。例如,银行外的可疑行动能够触发实时视频监控,并通过多路广播的形式将信号传输到附近警车。
三、无人机在应急救援过程中的具体实施
1.对现场环境进行勘察监测。应对紧急事件的突发首要任务是掌握救援现场的灾情和环境。利用通过无人机航拍是掌握现场环境最便捷的手段,可以迅速掌握灾情现场的基本情况;航空测绘则应用于面积较大的救援现场,可以为救援人员提供大比例尺地形图;遥感监测则应用于特殊危险的救援现场(比如危险品爆炸现场),可以安全准确的判断现场的灾情性质,制定对应的救援方案。
2.现场搜救喊话。搜寻过程中,一旦发现被困人员,可以通过喊话器进行引导和安抚,提高被困人员的生存信念,引导做出正确配合救援的动作,提高救援成功率与效率。发现其他突发情况也可对地面做出警示。
3.对失联人员进行定位搜索。搜寻过程中,难免会出现受险人员不在救援范围内的情况,利用无人机挂载通信设备进行定位搜索,确定其精准位置,节省搜救人员大面积搜寻的时间和精力,快速准确进行救援。
4.实施航空救援物资投送。在救援实施过程中,对于人力无法立即速达救援的地方,利用无人机可携带救生设备或救灾物资,进行可视投送,并可实时回传图像到指挥部,实现应急救灾物资或救援装具的精确投放, 为被困人员争取等待救援时间。
总之,利用无人机的“上帝视角”可以让救援行动更便利、更准确、更安全,同时也节约了人工成本,加快了救援效率。