雷达生命探测仪在消防救援中的应用探究

晏治

摘要：各种灾害事故频发，对于消防救援所造成的压力是巨大的，如何快速营救出被困群众，如何快速找到被掩埋于废墟中的生命体，保障人民群众的生命安全，对于消防工作人员来说是一个需要思考的问题。在实际的灾害现场，地震、建筑物坍塌对于高效营救造成较大的困难，传统的搜救方式主要是人结合搜救犬^[1]，能够搜索到困在表层的人员，对于困在深处的人员营救效果较为困难。雷达生命探测仪对于高效开展深层人员的救援工作，效果较好，效率会得到大幅度提升。文章主要就雷达生命探测仪在消防救援工作中的應用展开分析与探究。

关键词：雷达;生命探测仪;消防救援;应用探究

搜救犬、音频生命探测仪、光学生命探测仪、红外生命探测仪以及雷达生命探测仪在灾害搜救中比较常见，各有不同的特点。搜救犬在浅表层的搜救效率高，具有不可替代的作用;音频生命探测仪在现场开展工作的效率较低，信号衰减大，在实际的操作中，音频生命探测器受到的限制也比较多;光学生命探测仪自带光源，能够多角度进行旋转，随着照明空间和探测方位的变化，其搜救的效果也会发生或好或坏的变化;雷达生命探测仪在实际工作中不易受到现场环境因素的影响，能够在不接触、高灵敏度的状态下完成工作，克服了音频生命探测仪空间传播衰减大以及受周边环境变化影响较大的缺点。雷达生命探测仪具有很强的穿透力以及高度的敏感性，能够不受外界的干扰，是目前广受欢迎的生命探测技术^[2]。

一、雷达生命探测仪的性能分析

（一）雷达生命探测仪的发展现状

汶川大地震后，我国的生命探测仪已经有了较好的发展，我国与俄罗斯、日本等国家都开展了关于生命探测仪的相关理论研究，在不断努力下，国内生命探测仪的探测装备、相关的探测距离、灵敏度、介质补偿，都已经与国外同类水平的指标相差无几。相较于以前，我国使用的生命探测仪几乎完全依赖进口，当前雷达生命探测仪已经取得了较大的进步，但是在实用性方面还有待提高。

（二）雷达生命探测仪的技术创新

雷达生命探测仪主要通过人体呼吸产生的多普勒效应判断生命体位置，为工作人员实施救援提供参考。人的呼吸频率大概为每秒1到2次，这是人与其他呼吸频率较高生命体的明显区别。例如，对墙壁、砖块、碎石块发射电磁波时，电磁波产生的信号将没有变化;对还在活动或是呼吸的生命体发射电磁波时，电磁波返回的频率会有所变化^[3]。在接收器受到反馈时，用3分钟的时间采集信号，运用累计信号、微分放大处理技术，分析接收器上的异常点，能够准确判断被困人员的生命体特征以及被困的位置。雷达生命探测仪是对于传统技术的革新，涉及UWB+MIMO+Wi-Fi+手机信号，其穿透障碍物的厚度可以达到15米，有效探测深度可达30米，开展定位营救，定位的精准度更高、虚警率更低、探测距离更加准确。

（三）雷达生命探测仪的实际搜索能力

制作雷达生命探测仪的厂家不同，技术也会有所差异，探测的距离以及深度也会有所不同，文章主要选取了三种不同型号的雷达生命探测仪，对比其不同的探测深度以及探测移动距离，对比结果如表1所示。通常情况下，探测移动的深度比探测呼吸深度深，由于受灾现场被困者身体被挤压，移动信号搜索不便，主要靠呼吸信号搜救。以型号1雷达生命探测仪为例，雷达生命探测仪能够探测到5米以内的呼吸信号、10米以内的移动信号，穿透墙体、碎石等废墟媒介，探索周期约为60秒，在不受外界干扰的情况下，一个小时最多可以搜索6000立方米的受灾区域。

（四）雷达生命探测仪的持续工作能力

在受灾现场，需要持续开展搜救作业，另外，受灾区的电源经常会中断，所以更加需要工作设备的自主供电能力。文章主要选取了三种不同型号的雷达生命探测仪，对比其持续工作能力，如表2。以型号1雷达生命探测仪为例，它配备了三块可以装卸的电池，电池在充满电之后，能够持续工作6个小时^[4]，因此，三块电池能够保证仪器在无充电条件下连续工作18个小时。通常情况下，在救援现场，外界电源无法接入救援现场，雷达生命探测仪要持续工作十几个小时，电源不充足将会严重影响救援效果。当前的雷达生命探测仪主要采用可拆卸充电电池，能够不断增加工作时间，保障雷达生命探测仪的连续工作。

（五）影响雷达生命探测仪的因素

雷达生命探测仪具有很强的穿透力以及高度的敏感性，能够不受外界的干扰，通过人体差频电波的产生捕捉电场信号，进而帮助救助人员准确实施搜救。但是在实际的受灾现场，被掩埋在废墟下的人员处于缺氧、缺水、断食状态，可能存在骨折、失血等情况，有的人在废墟下因呼吸道阻塞极易发生休克，加之被困人员会有焦虑、担忧、恐惧等情绪，在这种复杂情况下，雷达生命探测仪的准确度与效率将会受到影响。另外，雷达生命探测仪发出的电磁波在遇到金属物质时将会被吸收、反射，雷达生命探测仪还无法穿透水以及其他含水量高的介质。因此，雷达生命探测仪在某些场景运用时还存在不足，其准确度与效率还要进一步加强，对于雷达生命探测仪的效能还需要进一步探索。

二、雷达生命探测仪的救援效能

（一）在救灾现场的运用

救灾现场较为混乱、受灾环境复杂，救援人员在使用雷达生命探测仪开展工作时，需要将探测区域内的人员清除，降低外界人为因素的干扰，再划定探测范围，避免出现盲目探测，操作人员需与设备保持5米以上距离^[6]。将搜索区域划分为规则的等大小的正方形，将雷达生命探测仪置于每个正方形区域中间，以三分钟为一次，将探测仪移动到下一个方格中间，以最大限度减少未被搜索到的表面区域。在探测结束后，方格中喷上黑色记号用来表示没有发现幸存者;方格中喷上红色记号用来表示可能有幸存者，并标明深度，为后续救援人员提供决策依据，可大大提高现场救援工作的效率。

（二）多方位搜索人员位置的运用7A2E85E9-70CA-4245-BA39-ABA8FF2BE3C9

在实际探测时，救援现场的情况比较复杂，探测仪摆放的位置与方式发生变化，那么接收埋压人员的信号强度也会有所变化，其位置是否精确就很难得到保证。为了获得被困者的准确位置，可以在原来垂直方向探测的基础上，将竖直放置转化为水平放置，对被困者的深度位置进行多方位的探测。通过开展分布式的组网，集合多台雷达、多观测点雷达定位等多种搜索方法将分布式优势充分利用起来，以准确获得生命信息，例如生命特征、生命体距离、方位角，以此提升生命探测装备在受灾救援工作中应用的有效性，提升救援工作质量。

（三）雷达生命探测仪与搜救犬的综合运用

通过多方位定位，来回移动探测器获取被困者的位置，虽然雷达生命探测仪对于搜索区域内有无生命体活动的可信度能够达到80%以上，但是会消耗掉大量的现场救援时间。在实际救灾现场，综合运用雷达生命探测仪与搜救犬，可提高搜救效率^[7]。搜救犬的搜救可信度很高，基本能找到準确位置。开展搜救工作时，可先用雷达生命探测仪进行搜索工作，发现可疑目标后，再让搜救犬进入现场，对目标区域进行确认;或是先利用搜救犬搜救，确定可疑目标后，再利用雷达生命探测仪进行探测工作，最终确定好被困人员的具体位置，开展营救工作。在大面积、全方位的搜救工作中，通常要求人工搜索、搜救犬、仪器探测相互配合，这样综合的搜索手段能够提高搜索工作效率，为人民的生命安全提供技术保障。

三、结语

雷达生命探测仪是目前最为先进的生命搜寻技术，是现代超宽谱雷达技术和生物医学工程技术的结合^[8]，弥补了以往生命探测仪穿透力差、探测精准度误差大以及响应时间较慢的缺陷，在实际的救援现场，更加实用化，对于灾后的应急搜救有着重要的作用。雷达生命探测仪的广泛应用能为灾害救援赢得更多的黄金营救时间，提高消防队伍的营救能力，保障人民群众的生命安全。

参考文献：

[1]郭义伟，任志军，郝昕.“十八般武艺”齐上阵——河南省消防救援总队强化新闻宣传工作记事[J].中国应急管理，2021（03）：90-91.

[2]李刚.有线及无线通信的结合在消防应急救援中的应用[J].数字通信世界，2020（11）：156-157.

[3]崔建华.无人机三维建模在消防应急救援中的应用探析[J].数字通信世界，2020（10）：180-181.

[4]李震，洪赢政，孙春辉.浅谈常用搜索救援手段及特点[A]//中国消防协会.2012中国消防协会科学技术年会论文集（下）[C]//中国消防协会：中国消防协会，2012.

[5]李震，李婷婷，谭俊.雷达生命探测仪强杂波对消技术信号建模[A]//中国消防协会、山东省公安消防总队.2011中国消防协会科学技术年会论文集[C]//中国消防协会、山东省公安消防总队：中国消防协会，2011：152-154.

[6]叶平安.在关于汶川地震的新闻报道中，我们往往能看到救援人员手持“生命探测器”在废墟上搜寻。这究竟是种什么仪器，它们如何起作用，又分别起什么作用？[J].科学世界，2008（07）：92-93.

[7]王健琪，郑崇勋，路国华，等.雷达式生命探测仪中人体与动物识别技术的研究[J].生物医学工程学杂志，2005（06）：1161-1164.

[8]陈宇杰，王健琪，路国华，等.雷达式生命探测仪中强杂波对消技术的仿真研究[J].医疗卫生装备，2005（11）：22-23.7A2E85E9-70CA-4245-BA39-ABA8FF2BE3C9