基于水陸兩棲飛機(jī)森林滅火/海上救援的數(shù)據(jù)信息需求分析

宋乾福 黃領(lǐng)才 張昊 雍明培

中航通飛華南飛機(jī)工業(yè)有限公司 廣東 珠海 519040

引言

隨著世界科技的發(fā)展與進(jìn)步，航空應(yīng)急救援已成為有經(jīng)濟(jì)實(shí)力國家應(yīng)急救援體系中的重要組成部分。其快速的反應(yīng)能力在抗災(zāi)、救援等工作過程中，發(fā)揮了巨大的作用。在應(yīng)對(duì)災(zāi)害的各項(xiàng)措施中，航空應(yīng)急救援手段具有速度快、機(jī)動(dòng)強(qiáng)，搜救范圍廣，救援效果好和技術(shù)含量高等特點(diǎn)，在生命和財(cái)產(chǎn)救助中是最為有效的手段之一，應(yīng)用前景廣闊。

大型水陸兩棲飛機(jī)具有航程長、速度快、低空低速性能突出和運(yùn)載量較大等特點(diǎn)，是執(zhí)行運(yùn)輸、搜索與救援、救護(hù)與醫(yī)療后送、滅火和海上巡察等任務(wù)的良好平臺(tái)。AG600飛機(jī)航程4000千米，巡航速度達(dá)到480千米/小時(shí)，載水量達(dá)到12噸，一次就可救助50人，抗浪高度達(dá)到2.0米。為進(jìn)一步滿足航空應(yīng)急救援需要，AG600正在努力打造成為“安全、好用、早用”的航空裝備。

本文根據(jù)水陸兩棲飛機(jī)在森林滅火和海上救援的任務(wù)特征，分析和闡述在滅火任務(wù)和海上救援任務(wù)過程中對(duì)數(shù)據(jù)信息的要求，最后提出了航空應(yīng)急救援體系的發(fā)展建議。

1 航空應(yīng)急救援的特點(diǎn)和要求

根據(jù)國家應(yīng)急救援部公布[1]：2020年，我國各種自然災(zāi)害共造成1.38億人次受災(zāi)，591人因?yàn)?zāi)死亡或失蹤，直接經(jīng)濟(jì)損失3701.5億元。全年發(fā)生森林火災(zāi)1153起，受害森林面積8526公頃；發(fā)生草原火災(zāi)13起，受害面積11046公頃。相對(duì)于2019年[2]，嚴(yán)重自然災(zāi)害、事故災(zāi)難、重大公共衛(wèi)生及公共安全事件仍在頻發(fā)，應(yīng)急救援形勢仍然十分嚴(yán)峻。

航空應(yīng)急救援是指采用航空技術(shù)手段和裝備實(shí)施救援的一種方式。作為航空救援主要裝備的直升機(jī)、通用飛機(jī)等有人和無人機(jī)，可以在高山、山地、叢林和荒漠等復(fù)雜環(huán)境下開展空中搜救，不受地形條件限制地實(shí)施救援，同時(shí)還可以搭載救援裝備，與陸海空聯(lián)動(dòng)實(shí)施空投救援和現(xiàn)場救援等方式。

AG600水陸兩棲飛機(jī)為特種飛機(jī)的一種，是為滿足我國森林滅火和海上救援等方面的迫切需求，有針對(duì)性研制的一款大型航空應(yīng)急救援裝備。在森林滅火方面，該機(jī)能夠充分發(fā)揮其航程大、速度快、載水量大和低速性能好等突出優(yōu)勢，提升我國傳統(tǒng)森林滅火救援能力。在海上救援方面，該機(jī)具備空投救援和著水救援能力，可突破阻礙我國遠(yuǎn)海島/礁補(bǔ)給和遠(yuǎn)海搜救困難的關(guān)鍵瓶頸，提升我國海上應(yīng)急救援水平。

與發(fā)達(dá)國家相比，我國的救援體系建設(shè)在高端化、數(shù)字化、智能化、融合化等方面有較大差距。現(xiàn)代應(yīng)急救援應(yīng)與先進(jìn)科技相融合，做好航空應(yīng)急救援必須有及時(shí)準(zhǔn)確的救援相關(guān)信息支撐。航空應(yīng)急救援需要飛行系統(tǒng)、任務(wù)系統(tǒng)、信息系統(tǒng)和陸海空互聯(lián)系統(tǒng)等相互關(guān)聯(lián)互通，應(yīng)以用于救援的飛機(jī)為主體，以衛(wèi)星通信、導(dǎo)航、遙感、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)等前沿技術(shù)為手段[3]，是一個(gè)的綜合復(fù)雜體系系統(tǒng)。針對(duì)多災(zāi)種開展全時(shí)空實(shí)時(shí)感知、全周期實(shí)時(shí)監(jiān)控、空天地一體化的智能監(jiān)測、指揮、控制和評(píng)價(jià)，不僅需要為救援飛機(jī)提供實(shí)時(shí)信息，還應(yīng)為政府部門、部隊(duì)以及各民間救援組織提供搜救基礎(chǔ)信息，使其能夠針對(duì)不同的險(xiǎn)情合理調(diào)派不同的救援力量，形成應(yīng)急聯(lián)動(dòng)，有效應(yīng)對(duì)各種突發(fā)險(xiǎn)情。

2 航空應(yīng)急搜救對(duì)數(shù)字信息的需求

2.1 森林滅火對(duì)數(shù)據(jù)信息的需求

航空滅火相對(duì)于地面滅火而言，飛機(jī)滅火速度快、更易接近火場和更便于對(duì)火情的發(fā)展進(jìn)行空中偵察和監(jiān)測，滅火飛機(jī)的研制和開發(fā)受到世界各森林大國的重視和關(guān)注[4]。目前，一些森林大國已經(jīng)廣泛采用航空滅火，而我國航空森林滅火由于機(jī)型的限制，航空滅火任務(wù)還局限在森林巡護(hù)、火情偵測和指揮輔助等，直升機(jī)仍是主要的航空滅火機(jī)型，且基本都是從國外進(jìn)口的。大型水陸兩棲滅火飛機(jī)的研制，將填補(bǔ)我國缺少大型滅火飛機(jī)的空白。

國外森林部門及研究人員，通過長期對(duì)火災(zāi)和滅火飛機(jī)的研究，將航空滅火的影響因素歸納為12個(gè)方面[5]：飛機(jī)飛行時(shí)間、到火場的距離、飛機(jī)特性、投水特性、環(huán)境條件、地面支援、火勢強(qiáng)度、過火面積、燃燒物類型、飛行員技能、所用的滅火系統(tǒng)、滅火行動(dòng)組織和基礎(chǔ)設(shè)施的安排。通過分析研究，對(duì)飛機(jī)滅火過程中各項(xiàng)影響因素的關(guān)聯(lián)流程表達(dá)如圖1所示，從圖中可見，飛機(jī)森林滅火不僅需要預(yù)先統(tǒng)計(jì)分析火災(zāi)險(xiǎn)區(qū)歷年數(shù)據(jù)、火險(xiǎn)發(fā)生季節(jié)和火區(qū)的地理環(huán)境等多種因素，還需要對(duì)這些因素進(jìn)行分析和計(jì)算，才能為飛機(jī)滅火提供有用的數(shù)據(jù)信息。只有滅火飛機(jī)和一線救援人員都實(shí)時(shí)掌握現(xiàn)場情況，制定的滅火策略和滅火戰(zhàn)術(shù)才能確保任務(wù)的順利開展和執(zhí)行。

圖1 飛機(jī)滅火過程中相關(guān)因素關(guān)聯(lián)圖

通過功能特征分析，水陸兩棲滅火飛機(jī)可具有通信中繼、火勢偵查、滅火指揮、投水滅火、人員轉(zhuǎn)移和投送等多種功用。其中在作為空中指揮系統(tǒng)/通信中繼單位時(shí)，需要與滅火總指揮中心、通信衛(wèi)星、態(tài)勢監(jiān)控單位、地面指揮車、滅火員等進(jìn)行多鏈路通信，傳輸和處理的信息包含火場數(shù)據(jù)、話音、火場數(shù)據(jù)、作用指令和協(xié)同數(shù)據(jù)等，如圖2所示。

圖2 水陸兩棲飛機(jī)森林滅火和指揮圖示

2.2 海上救援對(duì)數(shù)據(jù)信息的需求

當(dāng)前我國的海上搜救主要以船艦為主，同時(shí)配套為數(shù)不多的直升機(jī)和極少的小型固定翼飛機(jī)。搜救區(qū)域以近海和淺海為主，搜救半徑約200海里，海上搜索救援能力還僅限于滿足近海和淺海的海難救援需要。借助于物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能和5G等前沿科技，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜災(zāi)情現(xiàn)場三維模型數(shù)字化影像呈現(xiàn)，生成的電子作戰(zhàn)地圖可用于救援人員合理分配救援力量、制定精準(zhǔn)救援方案、精準(zhǔn)決策和快速行動(dòng)。

在中遠(yuǎn)海救援行動(dòng)中，通常海上環(huán)境惡劣，為確保救援任務(wù)的順利進(jìn)行，水陸兩棲飛機(jī)需要實(shí)時(shí)險(xiǎn)情偵察、險(xiǎn)情海域的監(jiān)控和數(shù)據(jù)傳遞，幫助水陸兩棲飛機(jī)決策搜索方案。水陸兩棲飛機(jī)在中遠(yuǎn)海救援行動(dòng)中，不僅可作為搜救單位，實(shí)施著水救援，同時(shí)還可擔(dān)任指揮單位，借助通信衛(wèi)星關(guān)聯(lián)地面指揮中心，與空中搜救直升機(jī)、水面搜救船艇、失事船只關(guān)聯(lián)，需要監(jiān)測、接收、查詢和管理各類信息，與外部總指揮/外勤中心進(jìn)行對(duì)接，調(diào)度和指揮不同航空器、船舶實(shí)施海上搜救行動(dòng)。其中，傳輸信息包含搜救、協(xié)同話音/數(shù)據(jù)、指令、搜救話音/數(shù)據(jù)和失事信息等，如圖3所示。

圖3 水陸兩棲飛機(jī)海上搜救與指揮圖示

3 對(duì)航空應(yīng)急救援體系的建議

從全球而言，國外在航空應(yīng)急救援方面做得比較好，救援裝備先進(jìn)和完備，航空應(yīng)急救援體系和保障制度相對(duì)健全，災(zāi)情數(shù)據(jù)可共享。與國際航空救援強(qiáng)國相比，我國航空應(yīng)急救援體系建設(shè)相對(duì)較慢，存在航空救援裝備數(shù)量和品種較少、與現(xiàn)代科技的融合度不夠、救援力量分散、指揮協(xié)調(diào)難度大和基礎(chǔ)配套設(shè)施薄弱等情況。AG600飛機(jī)的研制和投入使用，將成為國家航空應(yīng)急救援體系建設(shè)的重要補(bǔ)充之一。通過對(duì)水陸兩棲飛機(jī)森林滅火/海上救援的數(shù)據(jù)信息需求分析，提出建議如下：

結(jié)合現(xiàn)代科技加強(qiáng)頂層規(guī)劃，充分調(diào)動(dòng)各方資源和力量共同參與，多方位全面捕獲應(yīng)急救援需求，制定對(duì)陸地與海洋全域空天覆蓋的有效措施，借助衛(wèi)星通信、導(dǎo)航、遙感、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)等前沿技術(shù)手段，持續(xù)提升我國應(yīng)急救援體系數(shù)字化信息基礎(chǔ)能力。

加速實(shí)現(xiàn)應(yīng)急救援航空器及機(jī)載任務(wù)裝備的國產(chǎn)化，加快建立航空應(yīng)急救援核心裝備的產(chǎn)業(yè)化體系，加大航空應(yīng)急救援裝備生產(chǎn)研制經(jīng)費(fèi)投入，優(yōu)先支持相應(yīng)關(guān)鍵技術(shù)預(yù)先研究工作，提升研發(fā)和制造的能力與水平，不斷增強(qiáng)我國航空應(yīng)急救援體系建設(shè)的自主可控能力。

根據(jù)航空應(yīng)急救援體特性，針對(duì)體系協(xié)同數(shù)據(jù)鏈路薄弱環(huán)節(jié)，加強(qiáng)航空應(yīng)急救援信息軟件和網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，有效提高救援響應(yīng)質(zhì)量和縮短救援響應(yīng)時(shí)間，綜合提升我國航空應(yīng)急救援體系的高質(zhì)迅捷聯(lián)動(dòng)能力。