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日本應急裝備技術現狀研究及啟示

2021-09-16
來源:中國安全生產 作者:

 

   日本是一個極易發生地震、暴雨、臺風、火山爆發等自然災害的國家。日本防災的特點之一是防災依靠科學技術支撐。多年來,日本政府、學者在與自然災害的長期抗爭中,不斷加強防災抗災的科學研究和技術開發,取得了一系列的重大進展,對于我國的應急裝備體系建設和完善具有重要的指導意義。

 

日本應急裝備技術現狀

 

  加強對防災減災的投入,是日本提升災害管理能力和水平的有效舉措。根據2020年《防災白皮書》數據,日本近10年年度防災預算中,平均每年投入203.77億日元用于科學技術研究。充足的資金保障為日本應急裝備技術的發展和完善奠定了堅實基礎。

  

災害監測預警預報

 

  在防災減災方面,日本非常注重災害預測、預警方面的技術發展。為實現對地震、海嘯、洪澇、暴雨、火山噴發等自然災害的準確、實時監測預警,日本建立了完善的災害監測和信息發布網絡。

  目前,日本建有全國地震海嘯火山災害瞬間警報系統J-ALERT、緊急地震速報系統、緊急地震探測和預警系統(UrEDAS)、緊急速報郵件(EAM)、基于AI的新一代泥石流監測系統等監測地震地質災害,其中多次成功應用合成孔徑雷達(SAR)技術、堰塞湖形狀快速測量技術、投入式水位計及是衛星小型圖像傳輸裝置(Ku-SAT)監測堰塞湖。日本氣象廳開發了一套“氣象服務計算機系統”(COSMETS)用于未來天氣狀況預報,同時啟動“多參數相控陣氣象雷達”(MP-PAWR)實驗研究預測2030分鐘后發生的突發性暴雨和龍卷風,日本氣象協會還推出了第一款利用“多參數相控陣氣象雷達”(MP-PAWR)數據進行天氣預測的APP。同時日本旅游局監督完成了“安全貼士(Safety tips)”、日本工學院大學開發了高樓強震預測APP等手機端軟件用于災害預警和指導居民避難。

  

防災通信網絡

 

  在阪神大地震之后的十多年中,日本竭力推動災害管理通信系統的建設和應用,建立起覆蓋面廣、運轉高效、功能先進、體系嚴密并適合國情的防災通信網絡。包括:以政府各職能部門為主,由固定通訊線路(包括影像傳輸線路)、衛星通信線路和移動通信線路組成的“中央防災無線網”;連接消防廳和都道府縣的“消防防災無線網”;連接都道府縣和市町村等的“都道府縣防災行政無線網”;災害時,主要用于擴充、強化和補充防災行政無線的區域衛星通信網絡;連接市町村和居民等的“市町村防災行政無線網”;設置在消防本部、消防署和消防車、救護車之間,用于消防、急救活動的信息傳達、指揮、聯絡等的消防及急救無線網;在應急過程中各部門實現災情信息等互聯互通的專用通信網;以及電信運營商運營的地方公共團體使用的緊急通信系統等。此外,還有其他與防災密切相關的自營通信網,包括水防通信網、警用通信網、防衛用通信網、海上保安用通信網以及氣象用通信網等。

 

應急處置與救援裝備

 

  目前,日本已形成了通用、專用、大型、小型等應急救援裝備合理搭配、軍地聯動、就近調配的應急救援裝備體系,有效地保障了應急救援裝備的供給,并隨著科技的發展而不斷完善。

  衛星系統在日本災害管理方面取得了很大的成功,且應用領域日益廣泛,在災害情況信息通報、受災區域的圖像信息傳輸、受災區域遠程觀察、災情數據采集與決策支持方面應用成熟。在衛星在防災活動應用方面,日本注重國際合作。目前,日本災害管理中應用的衛星主要包括日本的先進地球觀察衛星ALOS-2、廣播衛星BSAT-3、氣象衛星向日葵系列、美國的通信衛星N-STAR、陸地觀測衛星Landsat8、法國的對地觀測衛星SPOT6以及意大利的高分辨率雷達衛星COSMO-Skymed。

  日本以1995年阪神·淡路大地震和地鐵沙林事件為契機開始推進救援機器人的研發工作。在災害應對過程中,日本研究開發各種機器人用于人難以到達、不能開展救援行動的環境或危險的環境進行作業。如參與2007年新潟縣中越地震救援的機器人T-53援龍、在2011年福島核泄漏中經過改造后5次進入核電站的機器人“Quince”、創新研究開發推進計劃ImPACT研發的在2017年九州北部暴雨時提供了高分辨率現場影像的飛行機器人、投入西日本暴雨災后恢復工作的可穿戴外骨骼機器人HAL、日本東京消防廳所研制的可現場搜尋幸存者并可充當安全性更高的遠程遙控擔架(最大運送重量達110kg)的履帶式救援機器人、日本東北大學等團隊開發出的蛇形機器人、東北大學研制的世界上首個會飛的滅火機器人“龍火戰士”和正在研發的覆蓋球體外殼的飛行機器人等。

  

信息通信技術

 

  日本是世界上前沿技術發展領先的國家之一。信息通信技術在災害風險管理方面同樣走在了國際的前列。移動通信技術、無線射頻識別技術、臨時無線基站(如利用摩托車、系留氣球搭建臨時基站)及網絡技術等在日本應急通信中發揮了重要作用。近年來,日本在災害管理中積極引入大數據、人工智能、物聯網(IoT)等最新信息通信技術。如,利用AI技術進行自然災害的預測或災害發生時破壞程度預測、收集受災情況信息、支援救助計劃、災害發生時引導國外游客避難等。如NEC開發出了一種由AITwitter中提取受災狀況和避難場所等信息并將其可視化的系統——高級自然語言處理平臺(如圖所示),于20207月開始提供服務。但目前還沒有通過利用AI實現大幅減災的事例。




高級自然語言處理平臺圖

 

日本應急裝備技術面臨的難題

 

  在應對災害過程中,日本一些裝備暴露出現場實際應用經驗少、現場應用效果不佳的問題。

  在吸取東日本大地震教訓的基礎上,日本總務省消防廳組織研發全地形應急救援車——紅色薩拉曼達,用于災害現場運送救援物資及受傷人員以及在災區收集情報信息等。目前,全日本只有1輛,被部署在愛知縣岡崎市消防本部。但自20133月部署以來,僅出動過兩次,雖然是水陸兩棲車,但在面臨嚴重洪澇時,無法像船和橡皮艇那樣發揮積極作用。

  盡管日本研發了各種各樣的機器人,但目前的機器人系統大多缺乏實踐運用經驗。東日本大地震是日本歷史上首次使用大量機器人的大規模災害,但機器人在現場惡劣環境中無法發揮其作用。而且研究人員不了解現場,因此很難正確理解真正的需求在哪里。同時日本缺少實際大小的虛擬災難現場供救援機器人進行現場模擬示范。

 

思考與啟示

 

  目前,我國在應急裝備技術方面存在一些問題,如裝備配備結構不科學、先進實用的裝備配備不足、特殊災害環境下救援裝備可靠性不佳、智能化程度較低、復雜環境的通信技術有待于突破、事前預防裝備和技術相對薄弱等。通過分析研究日本應急裝備技術現狀,提出幾點建議,為我國應急裝備體系建設和發展提供參考。

  加強監測預警裝備研發。日本災害預警系統建設方面走在了國際前列。在長期應對自然災害的實踐中,日本以加強預警系統建設作為提升應對自然災害能力的“抓手”,建立了針對地震、海嘯、火山爆發及針對惡劣天氣災害的預警系統,取得了卓有成效的建設成就,也為世界各國預警系統建設積累了豐富的經驗。

  充分運用大數據、人工智能、物聯網等最新技術,提高應急裝備智能化程度。智能化是現代應急救援裝備的發展趨勢之一。災害頻率、巨大災害風險增加突顯了對智能化應急救援裝備的迫切需求。加強大數據、人工智能、物聯網等最新技術在應急裝備智能化、輕量化發展中的應用,從而提高處置各類災害的效率和效果,有力保障救援人員生命安全,特別是想定外的嚴重災難。

  激發市場主體活力,加強應急裝備技術領域科技成果的轉化和應用。吸引多方力量參與應急產業發展,明確應急產品和服務發展方向,堅持需求牽引和問題導向,研發真正具有應用前景的應急裝備技術。按照專常兼備、平戰結合的理念,研發應急裝備技術,擴大其應用市場。加強應急裝備示范試驗場所和訓練設施的建設,強化裝備現場模擬示范演練,提升裝備現場使用效果。支持各類創新主體實施科技成果轉化和推廣,探索將先進技術裝備應用推廣到國外的機制,進一步促進應急產業發展和我國經濟的增長。


【責任編輯:cheng】
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