好似白色鲸鱼,电缆系住“肚子”,飞在百米高空,守护万株香卉——在美丽的青格达湖风景区,新疆生产建设兵团第六师五家渠市第九届郁金香节现场,不少游客未入园区,便可以看到一个浮在空中的白色气球,这就是诞生于中国电子科技集团公司(以下简称中国电科),我国自主研制的最新浮空器,继飞机、直升机之后的又一种新型的空中平台。
5月9日,它圆满完成了为期2周的守护扮靓军垦新城的180万株郁金香的任务,顺利收拢在空中布下的“天罗地网”。借助着这样一双强大的“天眼”,今年新疆郁金香节的安保拥有了来自高空的独特视角,这不仅让地面上的所有目标一览无余,同时也节省了大量分散的监控工作。
中国电科副总经理、公共安全专家左群声称,这是我国公共安全领域第一个高机动系留气球监测系统。与以往只服务于诸如世博会等重大、特殊时期的该系统其他型号“气球”相比,今年启用的高机动系留气球可在大型集会前一个小时之内实现快速布防,基本不受场地限制,同时可以24小时全天候地工作,基本不受天气的影响,不需要交接班。郁金香节作为地方的传统节日,该型产品的成功应用,将标志着浮空产品服务公共安全步入常态化轨道。
“神奇气球” “三个”不一样
白色“气球”,长19米、容量达340立方米,肚子里充满氦气。他有防雷电的电缆来当“脐带”,可在百米高空连飘5个昼夜“纹丝不动”,甚至能抵抗6级台风和雷暴天气。
这个全靠“气球”有着不一样的球皮,不一样的气体和不一样的缆绳。
中国电科浮空首席科学家徐忠新介绍,所谓不一样的球皮,它是一种多层复合囊体材料,由特殊的高分子复合材料做成,包含承力织物层、耐候层、阻气层、粘接层等。该球皮材料不仅质量轻,而且强度高,不易变形,并且有很好的柔韧性和气密性,一块巴掌大的小小球皮,即使是两个强壮的男士也很难将其撕破。除了具有和防弹背心类似的特性之外,这种材料更具有低面密度、高抗拉强度和低透氦率的特点;气球的外形是流线形旋成体,经过仿真计算和试验验证,保证了气球具有良好的气动稳定性和环境适应性,从而确保气球长时间留空的安全。相比于同载重的常规无人机、直升机,“神奇气球”的留空时间最长可达5天,大型的系留气球甚至可以连续留空30天以上。
不一样的气体则是充在浮空器中的氦气,和很多民用气球不同的是,“神奇气球”内部充入的是氦气,而不是氢气,这种气体和氢气一样,在质量上都非常轻,但氦气是惰性气体,不会像氢气那样易燃易爆,即使用火去点也点不着,并且可以回收循环使用,具备了绿色环保的特点。而“神奇气球”的使用也不像飞机要求的条件那样苛刻,它的升空和下降不需要专门的跑道,只需有篮球场大小的空旷场地即可开展工作,场地适应能力非常强。
不一样的缆绳则是多功能系留缆绳,它可是一个高科技产物,由轻质高强度的先进材料制成,仅有120克/米重的缆绳,不到一个鸡蛋重量,却包含了高压输电、信号传输和泄雷功能,除了能让气球长时间固定在高空不随意晃动和飘走之外,还能为空中的气球输送源源不断的电力,并能将气球上挂载设备监控到的视频信号和探测数据实时传回地面指控中心,在雷电天气条件下,还具备防雷电功能。
外表安静 事事关心
这个如篮球场一样大的庞然大物很安静。
可是,你可千万别认为这个飘在空中的大家伙行动笨拙。平静的外表可有一颗灵动的“心脏”。虽然“纹丝不动”,却“事事关心”。
他还有一个更具威力的名字,叫“天眼”。
之所以叫它“天眼”,是因为它背了1台可见光高清摄像机、1台红外相机和1台气体浓度探测仪,可24小时不间断、360度监控地面游客、车辆、地面建筑、自然景观等环境状态,对郁金香园区重点区域的动向“了如指掌”。最重要的是他能实现对方圆10公里的区域定点全景扫描。地上哪怕只有书本大小的物体,“天眼”都能“看”得清清楚楚;一旦发现异常,还能针对某一区域专门放大监测,并将各类图像信息反馈到地面指挥控制中心。
据徐忠新介绍,当气球搭载设备升至所需的工作高度时,监控人员在地面指挥中心可对入园的游客和车辆、地面建筑、自然景观等进行实时监视。当发现异常情况时,监控人员可随时调整球上监控设备,实现对重点人员、车辆、区域的重点监控和跟踪,并通过网络实时向指控中心提供视频信号和数据信号,便于应急决策。同时,“天眼”还搭载了气体浓度探测仪,可对不同高度、不同区域中的二氧化碳和二氧化硫等气体成分进行探测和数据收集,为研究大气中毒害气体的垂直分布特征提供科学的数据资料,对局部小环境进行预警,对园区的空气质量进行监测。
新疆生产建设兵团第六师五家渠市科技局局长任寒生告诉记者,本次郁金香节单日最高客流达到3.5万人次,为历年之最。浮空产品的加入,对节日期间景区重点区域立体综合监视和防范,对客流、车流量统计,对空气环境质量监测,对于快速评估突发事件现场事态和状况,有效评估实际旅游承载能力,提升景区应急处置能力和管理服务水平都起到了不可替代的作用。
土生土长 前景广阔
现代的浮空器,一般是指密度轻于空气、依靠大气浮力升空的飞行器,包括气球、飞艇等。与直升机相比,浮空器使用成本低,低噪音无污染。
“神奇气球”与无人机等其他飞行器相比,具有驻空时间长、定点悬停、垂直起降方便、载重能力强、噪声低、耗能少等优点。作为一种通用平台,可搭载可见光、红外光电设备、通信设备、雾霾探测设备、测绘设备等多种设备,用途十分广泛。目前,国外只有美国、俄罗斯等少数国家掌握该项技术。中国电科于2003年着手研发,经过十年磨砺和探索,已经成功掌握该技术,填补了国内空白。这次郁金香节使用的“神奇气球”便是土生土长,名副其实的“中国制造”。
除此之外,类似的气球已经在国内成功应用。2010年,上海世博会期间,中国电科研制的“神奇气球”成功用于园区安保,在历时184天的展会期间发挥了突出作用,广受好评;2013年底,全国雾霾天气十分严重,中国电科研制的“神奇气球”作为国内首个搭载雾霾探测设备的空中平台,实现了对大气从地面至空中1000米高度的立体探测,为环境治理提供了准确的科学依据,也拓展了环境监测的手段和平台。
不仅如此,“神奇气球”在国民经济发展的许多其他领域都具有广阔的应用前景:
“神奇气球”可以作为警务系统的新型装备,实现对边境和海关等重点区域的长时间定点监视,对走私、偷渡、贩毒等犯罪行为进行监控。
“神奇气球”也可以作为经济发展的空中助手,实现对森林地区、旅游景区、地面海面种植养殖区等特定区域的监控,达到森林防火、防灾减灾、促进生产的目的;当搭载通信基站时,可为灾区、震区、通信盲区等区域提供全方位全天时的无线通信信号,实现应急通信、应急指挥和电视直播。
“神奇气球”中的另一成员——飞艇,还可作为除飞机和轮船之外的又一种大型运输工具,以及旅游观光、空中广告、科学研究的良好平台。
公共安全 科技护航
公共安全是国家安全和社会稳定的基石。国务院发布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》指出,我国公共安全面临严峻挑战,对科技提出重大战略需求。
国务院战略研究中心的一项数据显示,我国迄今没有从整体上进行系统的公共安全科技研究,公共安全科技严重滞后于经济发展,与发达国家相比存在很大差距。
突发公共事件的应急保障工作,既涉及到安全防控体系建设,也需要现代高新技术提供保障,同时还需要包括政府部门、企业等多元主体参与合作。如果说企业是安全体系中的一个个“细胞”,那么整个公共安全体系,则应该体现为丰富的“链条”组织,环环相扣,缺一不可。左群声认为,公共安全是一项充分体现以人为本,人民利益高于一切的公益性事业。他表示,在面对突发公共事件时,我们必须回答三个方面的问题:面对重大突发公共事件,如何实现全面监测监控,并快速、动态地了解应急现场的状态;面对不同条件下的突发公共事件,如何科学地预测发展趋势、趋势后果、并快速预警;面对跨部门的重大突发公共事件,如何实现科学的决策、综合的协调和高效的处置。
左群声表示,国产浮空器在公共安全领域大有可为。随着需求的深化,整个项目已不再只是单纯的视频监控信息管理系统,而将成为平安城市防控体系数字化建设工程,为全面构建和谐社会搭建科技保障平台。
民用化浮空器保障大型活动,是对“科技是第一生产力”的最深刻体会之一,也是中国电科探索科技保驾公共安全示范路径的典型代表。几年来,中国电科充分发挥了军工电子国家队的作用,坚持军民结合、寓军于民的发展道路,积极参与国民经济信息化建设和国家重点工程建设,抓总研制国家应急平台,先后承担北京奥运会安保指挥中心系统、国家公共突发事件应急平台体系等大型公共安全系统工程,承建国家电子政务网、全国气象雷达网、空中交通管理系统和轨道交通系统等一大批国家重大信息系统工程,还承担了博鳌论坛、广州亚运会、城市地铁电子系统总承包等系统工程建设任务。
左群声建议,下一步应优先发展国家公共安全应急信息平台,重点研究全方位无障碍危险源探测监测、精确定位和信息获取技术,多尺度动态信息分析处理和优化决策技术,国家一体化公共安全应急决策指挥平台集成技术等,构建国家公共安全早期监测、快速预警与高效处置一体化应急决策指挥平台。