外形神似老式照相机的三维激光扫描仪,“咔嚓”一下就能洞悉磅礴山体的“五脏六腑”;“小狗式”机器人自带“发光眼”,身躯伸缩自如,能在弯绕又漆黑的地下管道里畅行无阻;各式无人机携带高清摄像头腾飞高空,广阔地形地貌尽收眼底……
日前,合肥市成立地质灾害应急救援队,这不仅填补了合肥市地质灾害专业救援队的空白,各类高精尖专业技术装备也为合肥救援力量提供了坚实支撑。下面,我们就来一起去基地感受这些科技创新的高端装备“黑科技”的神奇魅力!
“未卜先知”的三维激光扫描仪
一支三脚架上固定着一台长方体的“黑匣子”,光从外表上,这台三维激光扫描仪形似民国时期的老式照相机,走近细瞧才发现“黑匣子”中间镂空,安装了一个旋转式激光镜头,“黑匣子”两边是显示屏。
合肥市地质灾害应急救援队工程师包亮亮告诉记者,这台扫描仪常用于勘察山体、矿山、建筑、水库坝体等大型堆物,通过发射出的微波光寻找到危岩、孤石、泥石流沟、滑坡等地质灾害隐患,做到提前发现、预防和治理。“比如我们测绘一块悬在山顶的大石头,就能够通过各种参数推算出它掉落的可能性、掉落后的移动距离、是否会伤及附近居民等。”一旦发生地质灾害,救援队还能够通过前后期勘察的三维图片,准确对比出大型堆物坍塌的厚度、部位和规模,快速制定出搜救方案。
“这台扫描仪是全自动的,每秒钟有100万个光点达到测绘物体上,测绘精度达到毫米级别。”包亮亮介绍:“只要调好参数,把它放到点位上,它就能迅速将大型堆物的结构、色彩等各个参数复刻到仪器上来,形成三维立体的显示图。”为了展示三维激光扫描仪的厉害之处,包亮亮以救援队的建筑楼为测绘对象,在大楼前的广场上启动了三维激光扫描仪。
随着显示屏亮起,只见“黑匣子”中间的激光镜头360度快速旋转,大楼的色彩、结构等数据通过光波被传输到仪器上,不到五分钟,显示屏上就出现了整座楼体的三维画面,连每扇窗户的长度和宽度数据都被精准地显示出来。
解释起这台扫描仪的工作原理,包亮亮说,其实就是利用了光的反射原理。“这台扫描仪每秒钟将100万个光点从激光头内发出,当光遇到物体,就会反射回机器,专业软件会把光分析成数据,形成三维显示图。”如此精密的仪器,寿命却十分短暂,一般情况下只有8年的使用使命。为了保护好这台扫描仪,包亮亮给它的支架贴上了反光条,防止户外工作时被碰撞。
“遁地”灵活的管道爬行机器人
遁地灵活、摸黑前进、伸缩自如还能扛毒气……听着无比高大上的管道爬行机器人其实外表平平无奇,看起来就是一个铁盒子上装了6个轮子,铁盒前安装了一个高清摄像头,铁盒后挂着一段缆线,连接着操作台。
合肥市地质灾害应急救援队工程师王函告诉记者,有了管道爬行机器人,在日常地下管道检修和地质灾害勘察时,工作人员不用再给大地“开膛破肚”,直接将管道爬行机器人放到管道内,它就能给城市地下的“毛细血管”“把脉问诊”。
“前端安装的摄像头自带高照明的探灯,镜头能够360度旋转、180度仰角,可以将漆黑管道内的画面拍摄下来;后端连接的缆线用来传输信号,能够将管内画面、管道材质、管道类型、管径等参数实时传输到操作台上。”王函介绍,在搜救人员时,线缆还是“卷尺”,他们通过线缆进管长度可以精准得知被困人员的位置。
因地下管道内常有有毒气体,管道爬行机器人的外表是特殊材质制成,不仅“百毒不侵” 还耐腐耐磨。为适应不同的场景,这台管道爬行机器人还是“变形金刚”,能够变换外形和尺寸。当遇到涉水作业时,管道爬行机器人身下藏着的升降台大臂就会支棱起来,升高摄像头,防止视角被水淹盖。
应急救援中的“千里眼”家族
在合肥市地质灾害应急救援队,光是无人机就有多种类型,它们有的外形酷似战斗机,有的身形如大蜘蛛,但都拥有视力极佳的“大眼睛”,在上空中将方圆数公里的细枝末节尽收眼底。
“这种无人机常用于勘测复杂地形,机身还能负重救援物资。”合肥市地质灾害应急救援队工程师程若宇介绍,相比于常规的无人机,队里的四、六旋翼无人机因旋翼更多,平衡性更好。程若宇用控制器启动起四旋翼无人机,一片灰尘随地扬起。无人机直直地腾空起飞,机翼上闪烁着红、绿灯,避障摄像头精准避障。在控制器的显示屏上,地面的建筑物、农田和河流都变成了缩略图,操作人员点击放大,就能详细查看选中区域的具体样貌。
在救援队的装备库里,还有一架酷似战斗机的无人机十分吸人眼球,机身上的道道划痕见证了它的累累功绩。合肥市地质灾害应急救援队副队长徐劲翔告诉记者,这是固定翼无人机,和旋翼无人机能够就地起飞的方式不同,固定翼无人机的启动和飞机起飞差不多,需要跑道助跑,然后弹射腾空。因此,固定翼无人机必须在十分空旷的场地下才能使用,常用于山体、湖泊等大面积目标的测绘。
“虽然固定翼无人机的起飞条件不如旋翼无人机方便,但它的飞行速度更快,飞行速度达90米/秒,飞行高度达4千米,一次性飞行距离达5公里,定位精度达厘米级别。”徐劲翔介绍,工程师在控制器里设置好航线,固定翼无人机就能够在飞行中自动拐弯、折返等。降落时,固定翼无人机会徐徐减速并自动打开小型降落伞进行降落。
为大地“把脉”的三维地质雷达监测车
远远看去,记者还以为这辆三维地质雷达监测车是小型洒水车,面包车外形的车厢屁股上拖着“尾巴”——一节带轮子的平板。平板上架着升降装置和天线,还杵着一杆“路灯”。合肥市地质灾害应急救援队队长许仙龙介绍,这辆三维地质雷达监测车的精华之处就是它车厢后的“尾巴”。
许仙龙介绍,平板上的“路灯”其实是高精度的全球导航卫星系统,各种支架和线缆等装置分别是升降台、三维雷达天线、多普勒测距系统和供电系统等。
各类精密装备搭载着移动车辆,能够用于探测道路空洞、地下管道、机场跑道以及考古研究等。在采集数据时,车辆显示屏上会同步显示行走轨迹、切片图、剖面图和横截面图,以及异常的目标物。只要扫描一次,它就能采集到纵向和横向的目标数据。
许仙龙告诉记者,这套车载的三维探地雷达系统探测效率高、作业面积广,具备厘米级的探测间距,工程师们可以现场实时查看探测结果和画面。“在狭小的区域里探测时,这套装备还能够从车上拆分下来使用。”