陳一凡

摘 要：隨著水下搜尋設(shè)備的發(fā)展，水下應(yīng)急救助搶險(xiǎn)作業(yè)方式發(fā)生了根本性的變化。本文著眼于內(nèi)河水域作業(yè)，將作業(yè)流程劃分為背景信息獲取、聲學(xué)掃測(cè)與疑似點(diǎn)辨識(shí)、目標(biāo)確認(rèn)與定位、掛鉤打撈出水四個(gè)階段，并從工作方法與設(shè)備選取的角度進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：內(nèi)河水域 水下搜尋設(shè)備 應(yīng)急救助搶險(xiǎn)

1.引言

眾所周知，水下搜尋作業(yè)最大的難點(diǎn)在于目標(biāo)定位，傳統(tǒng)的拖網(wǎng)式搜尋或潛水員盲搜受環(huán)境影響極大且效率低下。自2014年馬航MH370事故以來(lái)，以水聲通信為基礎(chǔ)的水下搜尋設(shè)備逐漸走入救撈從業(yè)者的視線內(nèi)。5年來(lái)，在國(guó)家的大力支持與投入下，業(yè)內(nèi)引入了包含深拖、ROV（Remotely Operated Vehicle）、AUV（Autonomous Underwater Vehicle）、拖曳式聲吶等在內(nèi)的一大批水下搜尋設(shè)備，然而針對(duì)具體任務(wù)的作業(yè)流程設(shè)計(jì)尚處于探索階段。

浙江大學(xué)的顧臨怡等曾就基于ROV等載體的水下搜救流程作出具體的闡述，但根據(jù)筆者的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為其論述在針對(duì)具體作業(yè)內(nèi)容的設(shè)計(jì)上稍顯不足。本文將作業(yè)環(huán)境假定為內(nèi)河水域，在現(xiàn)有技術(shù)能力能達(dá)到的裝備水平前提下，提出一套基于水下搜尋設(shè)備的內(nèi)河水域應(yīng)急救助搶險(xiǎn)作業(yè)流程。

2.內(nèi)河水域應(yīng)急救助搶險(xiǎn)作業(yè)特點(diǎn)

通常意義上來(lái)說(shuō)，盡管海難事故造成的危害更大、影響力更強(qiáng)，內(nèi)河水域事故發(fā)生率卻要更高。內(nèi)河水域作業(yè)環(huán)境一般具備以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）水流流速快;（2）水深相對(duì)較淺;（3）水底環(huán)境復(fù)雜;（4）涌浪小;（5）作業(yè)可依托的船艇、岸基條件不定。內(nèi)河水域應(yīng)急救助搶險(xiǎn)的標(biāo)的以落水車輛、小型沉船、錨和錨鏈居多，且目標(biāo)物基本都落于河床表面;險(xiǎn)情多為突發(fā)，任務(wù)準(zhǔn)備時(shí)間有限，因而在作業(yè)裝備選擇上，易于組裝及便于運(yùn)輸都是極為重要的考量因素。

3.內(nèi)河水域應(yīng)急救助搶險(xiǎn)作業(yè)流程

搜救人員通常對(duì)于位于內(nèi)河水域的事發(fā)地點(diǎn)水文、水底信息有一定程度的了解，或者有渠道直接獲得相對(duì)準(zhǔn)確的水文、水底信息。同時(shí)，內(nèi)河水域任務(wù)目標(biāo)區(qū)域范圍也相對(duì)較小，因此，出于效率上的考慮，作業(yè)時(shí)一般略去整體掃測(cè)，即水底地形圖獲取階段。筆者認(rèn)為，基于水下搜尋設(shè)備的內(nèi)河水域應(yīng)急救助搶險(xiǎn)作業(yè)流程大致可以分為四個(gè)階段：（1）背景信息獲取;（2）聲學(xué)掃測(cè)與疑似點(diǎn)辨識(shí);（3）目標(biāo)確認(rèn)與定位;（4）掛鉤打撈出水。

3.1背景信息獲取

獲取事故背景信息是應(yīng)急救助搶險(xiǎn)作業(yè)安全開(kāi)展的前提。作業(yè)前需要獲取的關(guān)鍵信息包括：水深、水底地形、底質(zhì)、流速、目標(biāo)物類型、目標(biāo)物狀態(tài)、目標(biāo)物大致位置范圍等。內(nèi)河水域事故發(fā)生地一般處于長(zhǎng)期有人員活動(dòng)的區(qū)域，且救援力量通常具備明顯的屬地關(guān)系，因此背景信息的獲取相較于海上會(huì)容易一些。當(dāng)?shù)氐乃?、水底信息救援人員可能本身就有了解，若不清楚，可咨詢當(dāng)?shù)鼐用?、相關(guān)從業(yè)人員或查閱有關(guān)資料并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)掌握;而目標(biāo)物的信息則需要從事發(fā)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控錄像、目擊者或任務(wù)委托方處獲取足夠的資料，綜合考量環(huán)境因素并結(jié)合救援人員的經(jīng)驗(yàn)加以判斷。掌握背景信息后，方可以此為支撐，選取適當(dāng)?shù)墓ぞ?、設(shè)備，制訂作業(yè)方案。

3.2聲學(xué)掃測(cè)與疑似點(diǎn)辨識(shí)

當(dāng)前，廣泛用于水下大面積聲學(xué)掃測(cè)的工具主要是多波束測(cè)深儀、合成孔徑聲吶和側(cè)掃聲吶。鑒于內(nèi)河水域作業(yè)水深通常比較淺的情況，多波束掃測(cè)效果往往不是很理想，現(xiàn)實(shí)中，內(nèi)河水域作業(yè)多采用近底聲學(xué)掃測(cè)。其中，合成孔徑聲吶是近年來(lái)興起并逐步發(fā)展完善的一項(xiàng)技術(shù)，優(yōu)勢(shì)在于分辨率高且能夠兼顧一定深度的埋深，但考慮到其技術(shù)成熟度和成本等問(wèn)題，合成孔徑聲吶普及度并不是很高。而側(cè)掃聲吶因其掃寬大、效率高、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)成為內(nèi)河水域水下搜尋最為常用的工具，在實(shí)際使用中，需要掃測(cè)的范圍一般不會(huì)很大，綜合考量圖像質(zhì)量因素，多選擇高頻側(cè)掃聲吶。

內(nèi)河水域目前可用于水下搜尋設(shè)備搭載的載體不外乎三種：ROV、拖魚(yú)和AUV。其中，ROV受限于作業(yè)范圍不適合在大面積聲學(xué)掃測(cè)中使用;拖魚(yú)工作穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)便，但必須有合適的船艇配合且水底不能有大的高度起伏;AUV則沒(méi)有這些限制，但AUV的工作穩(wěn)定性稍遜，回收較為復(fù)雜。綜上，載體的選擇須視具體情況而定，值得注意的是，盡管前文強(qiáng)調(diào)作業(yè)設(shè)備輕便是很重要的，實(shí)際上仍需具備一定的重量來(lái)保證其作業(yè)過(guò)程中抵抗水流保持姿態(tài)的能力。

測(cè)線規(guī)劃須盡可能的保證相鄰測(cè)線的掃測(cè)區(qū)域有足夠的重疊，這樣既能夠填隙，又能確保目標(biāo)物至少在兩條測(cè)線的圖像上出現(xiàn)，提供足夠的判斷依據(jù)。關(guān)于疑似點(diǎn)的辨識(shí)，根據(jù)底質(zhì)情況不同，判斷聲納圖像的方法也不同。如果水底為淤泥底質(zhì)，則目標(biāo)有可能部分陷入淤泥中，此時(shí)需著重觀察有無(wú)與目標(biāo)形狀和大小類似的亮斑;如果水底較多巖石等硬物，則圖像中亮斑較多，容易對(duì)圖像判斷造成干擾，此時(shí)需重點(diǎn)關(guān)注陰影部分，通過(guò)測(cè)量陰影高度，更有利于判斷目標(biāo)。有時(shí)，圖像質(zhì)量不夠理想，又或目標(biāo)物沒(méi)有完整的展示在一張圖像上，此時(shí)可以借助數(shù)據(jù)后處理軟件進(jìn)行圖像處理、拼接，進(jìn)而標(biāo)注疑似點(diǎn)。

3.3目標(biāo)確認(rèn)與定位

現(xiàn)今，內(nèi)河水域作業(yè)目標(biāo)確認(rèn)與定位最常見(jiàn)的做法是從聲吶圖像上圈選出可能的疑似點(diǎn)，根據(jù)圖像上的位置信息操縱母船于該點(diǎn)上游適當(dāng)距離拋示位標(biāo)（一般是重物加漂繩），停至附近區(qū)域，潛水員入水尋找示位標(biāo)，隨后在示位標(biāo)附近進(jìn)行探摸，如此重復(fù)，按照疑似點(diǎn)可能性的大小逐個(gè)摸排直至找到目標(biāo)物。

此種方法看似穩(wěn)妥，實(shí)則有極大的缺陷：（1）聲吶圖像提供的位置信息本身存在誤差;（2）內(nèi)河水域可以使用的作業(yè)船通常難以精確控制船位;（3）示位標(biāo)拋下的過(guò)程中漂移量難以控制;（4）潛水員入水后空間感急劇弱化，加之視線不佳，可能出現(xiàn)重大遺漏甚至方向錯(cuò)誤。在如此多的誤差疊加之下，作業(yè)成果具有極大的不確定性。同時(shí)，多次出入水會(huì)極大的消耗潛水員的體力，若水流過(guò)大更會(huì)給潛水員安全帶來(lái)巨大的風(fēng)險(xiǎn)。

筆者認(rèn)為，目標(biāo)確認(rèn)與定位這一階段需要充分發(fā)揮ROV的作業(yè)優(yōu)勢(shì)。在給定作業(yè)范圍的前提下，使用觀測(cè)級(jí)ROV替代潛水員坐底確認(rèn)疑似點(diǎn)，落位有保證，搜尋路徑可控，結(jié)果可信度較高，此外，既能一定程度上消除定位誤差、修正位置，又解放了潛水員人力，高效安全。如果為ROV加裝簡(jiǎn)單的機(jī)械手，還可以在目標(biāo)物位置放置標(biāo)志物（可以采用聲學(xué)信標(biāo)）以便于后續(xù)作業(yè)。

3.4掛鉤打撈出水

內(nèi)河水域應(yīng)急救助搶險(xiǎn)目標(biāo)物一般都可以采取掛鉤的方式，由吊機(jī)打撈出水。根據(jù)目標(biāo)物的位置可選擇船吊或汽車吊。直觀上感覺(jué)，掛鉤操作完全可以由ROV配合機(jī)械手完成，其實(shí)不然，相反，最好由潛水員完成掛鉤操作。首先，由于目標(biāo)物狀態(tài)、水流等原因，掛鉤生根方式需要視實(shí)地情況而定，必要時(shí)還要作出相應(yīng)調(diào)整，從這個(gè)角度上講，潛水員作業(yè)要更加敏銳、靈活，而現(xiàn)階段ROV完成較精細(xì)作業(yè)的難度很大，如使用ROV進(jìn)行掛鉤，很可能要多次布放，相較而言，可靠性與效率都差了很多;其次，觀測(cè)級(jí)ROV通常功能有限，而作業(yè)級(jí)ROV加上配套的控制系統(tǒng)、LARS整體體量過(guò)大，運(yùn)輸及作業(yè)受限極多，不適用于內(nèi)河水域應(yīng)急救助搶險(xiǎn)作業(yè)。

不過(guò)，盡管有了確定的位置，潛水員下水掛鉤同樣在一定程度上面臨著前文提到的接近目標(biāo)物困難的問(wèn)題。傳統(tǒng)作業(yè)手段中，潛水員一旦入水，水面就幾乎失去了對(duì)潛水員水下與目標(biāo)物相對(duì)位置的掌握，難以作出有效的輔助、指揮。這里推薦使用潛水員定位導(dǎo)航系統(tǒng)，該系統(tǒng)脫胎于長(zhǎng)基線定位技術(shù)，初始是為了服務(wù)軍方，應(yīng)用于小型目標(biāo)偵查和反蛙人，近年來(lái)逐步走入民用領(lǐng)域。通過(guò)靈活的運(yùn)用應(yīng)答信標(biāo)，可以明顯呈現(xiàn)出目標(biāo)物與潛水員的相對(duì)位置，進(jìn)而提供有效的作業(yè)指導(dǎo)，大大降低潛水員尋找目標(biāo)物的難度，提高作業(yè)效率。

4.結(jié)語(yǔ)

本文是在裝備能力相對(duì)理想的前提下進(jìn)行討論的，落實(shí)到具體作業(yè)中根據(jù)搜救人員差異化的設(shè)備底蘊(yùn)存在相當(dāng)?shù)膹椥哉{(diào)整空間。眼下，設(shè)備還不能完全取代人的作用，但通過(guò)本文的論述可以發(fā)現(xiàn)，水下搜尋設(shè)備在掃測(cè)、定位上具備卓越的優(yōu)勢(shì)，充分發(fā)揮設(shè)備的作用，人與設(shè)備緊密配合才能最大限度的兼顧安全性、穩(wěn)定性以及高效率。

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