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ʱ䣺2023-03-15 75

北京冬奥会€完美空中救援€延伸应用,航空应€救援探秘€€?

2022??0日,北京冬奥会延庆赛区国家高山滑雪中心€高山滑雪男子全能€滑项目比赛正在紧张进行中,€名瑞士籍运动员突然受伤€地,经现场医护人员€查为左前臂开放€骨折€时间紧迫,北京市红十字?99急救中心启用直升机航空救援,仅用?分钟就将伤员转运到了延庆区医院,比用地面救护车节约了32分钟以上?/p>

“这是一″美的救援!€国际雪联医疗官员汉斯在工作日记中这样评价€?/p>

北京冬奥会期间,航空救援团队全程值守赛场。蓝天白云下,一架架直升机腾空€起,成为现场救援的“最后一张底牌€,也为运动员追逐冬奥梦保驾护航?/p>

每一场争分夺秒的救援背后,都离不€无数次精密的计算和演练€北京航空航天大学航空科学与工程学院飞机系教授刘虎带领团队,研发出€冬奥航空救援预案推演与验证系统”,保障了航空救援的优化部署、预案制定和应用验证?/p>

如今,北京冬奥会早已落下帷幕,€这张守护生命的“巨网€却越织越大,守护着更多人的安宁?/p>

国家跳台滑雪中心—€€雪如意?/p>

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分秒必争

“其实很多时候,我们是不愿看到科研成果被应用到实际生活中的€€在北航的一间科研实验室里,记€见到了刘虎和他的团队€实验室的电脑上运行€€套系统:数架直升机同时从雪山之巅起飞,前€不同的任务点,尽¤线时有交叠,但始终互不干扰,各自独立作业?/p>

这就是刘虎团队用心血浇灌的科研成果€€冬奥航空救援预案推演与验证系统,专门为北京冬奥会研发,辅助航空救援处理突发事件?/p>

“为€么不愿被应用?因为系统一旦紧急启用,就意味着有危险发生了…€€随€刘虎的讲述,时间倒流回一年前,北京冬奥会的赛场€?/p>

2022??日,北京冬奥会迎来第3个比赛日,在张家口崇礼赛区,单板滑雪、跳台滑雪等多项赛事正在紧张进行中€€这里是云顶AB区,有人受伤,启动直升机转运…€€当?1?5分,北京市红十字?99直升机保障组接到指令?/p>

原来,就在几分钟前,云顶滑雪公园€名试滑员不慎受伤,救护车转运途中伤员病情恶化,现场医生呼?99直升机启动航空医疗转运€接到指?分钟后,随着€阵螺旋桨的轰鸣声,一架直升机缓缓落在云顶停机坪€?99航空救援队员与医生迅速交接伤员,当直升机到达北医三院崇礼院区时,钟表指针刚刚指向11?5分€?/p>

得知消息后,刘虎和团队成员屏气凝神,时刻关注€转运现场的动态€当得知运动员被安全送至抢救室,才松了一口气?/p>

每次成功的航空救援背后,都离不开急救保障人员夜以继日的付出€?/p>

早在2012年,刘虎团队就围绕航空应急救援相关领域开展研究€?018年,团队?99急救中心合作,成立了“航空医疗救援支持技术联合实验室”€€?99急救中心起步早,装备好,那时候我们抱€学习的€度,给医护人员打下手€€在学习的过程中,刘虎对航空救援€求的认知也不断深化,他€渐意识到€分秒必争€四个字的分量€€€救援关乎生命,多€误€秒钟,一个鲜活的生命就可能消逝,快€构建不同规°€不同类型的航空救援方案,任¤在眉睫€€?/p>

要打有准备的仗€?/p>

2012年至2022年,刘虎团队“十年磨€剑€,基于实战经验,开发出航空救援的€用系统“航空应急救援辅助决策与协同训练”平台,其中涵盖了航空救援场景的各类要素,并不断更新。€这些要素包含救援事件发生的地形环境、机组装备€救援人员€受伤人员等情况。€刘虎掰€手指头数,光地形环境就有近百种,比如平原、山地€湖海等;在城市中,建筑物€车辆€高架桥等要素更是数不胜数€?/p>

“有点类似乐高积木,每个基本要素都是€块小积木,组合在€起才能拼凑出完整的玩具套装,模拟出救援事件发生的全貌。€刘虎爱打比方,他笑€解释,搞虚拟系统的人多少得有点想″,才能将真实的事物植入虚拟世界,从€更好地服务现实生活?/p>

刘虎团队为北京冬奥会搭建的航空救援预案推演与验证系统,可算得上是€组超大型的乐高积木套装€€结合实际情况,将此前€用系统中的各要素重新组合,构建出一个虚拟的冬奥赛场?/p>

“你看,这就是国家跳台滑雪中心,也就是大家熟知的‘雪如意’€€只€动动手指,点击几下鼠标,刘虎便€过系统进入了国家跳台滑雪中心的三维虚拟场景—€皑皑白雪与大片树林环绕,场景€真,仿佛置身在€架直升机上,俯瞰整个“雪如意”赛场€拖动鼠标,还能任意切换不同视角,实?60度无死角还原真实场景?/p>

“滑雪跳台某区域发生运动员赛中受伤事件,受伤人数€名,雪地医疗官初步判断伤势较重,启动直升机救援€€收到任务指令,系统立即启动了一套救援模拟方案€€屏幕中,一架H-155救援型直升机从起降点起飞??3秒后到达救援地点上空,在距离地面50米处悬停并索降救生员,待救生员将伤员搬入吊袋并固定完成,吊袋被缓缓收至€当高度,直升机驶向“雪如意”停机坪医疗站€最终,伤员被护送到医疗站医护人员手中,整个过程仅用??6秒€?/p>

每场救援的模拟都要精确到秒吗?面对记者的提问,刘虎坚定地点了点头:€当然了,分秒必争€€他说,团队为此在赛前进行了大量演练,对不同类型直升机的飞行参数,包括巡航€度、出库时间€地面开车时间等数据都进行了精‘到秒的测算€€有时为了‘定一个数据,团队成员要多¤机组€起飞行,€遍遍起飞降落,将误差降到€小€€?/p>

成百上千次的模拟过后,这套系统在冬奥实战中交出了令人满意的€成绩单”:比赛期间,共完成了€悬停索降€救援€€悬停索?空中转运”救援€缆车索道救援€伤员转运€森林灭火等8种典型救援模式下?0多种任务情况的预案研究,并分别于2022??日和2?0日,圆满完成了两次空中转运任°€?/p>

“孤岛€救?/p>

分秒必争,这份自己跟自己较劲的执€背后,有€段念念不忘的成长经历?/p>

1980年,刘虎出生在重庆市€个普通家庭€和很多男孩€样,刘虎从小就对飞机产生了浓厚的兴趣,动画片中各式各样的飞行器直冲云端,也让他对蓝天上的世界无比向往。高中毕业后,刘虎如愿€上了北京航空航天大学飞行器设计与工程专业€本科€硕士€博士€博士后,他在飞行器设计领域不断精进。€十多年来,我一直在研究如何把飞机设″更好,把各方面€能提升到更先进的水平€其实,和现在的研究方向是有些不同的。€?/p>

刘虎说,从研究飞机本身,到利用飞行器在特殊场景完成特定任务,这一转变并不是€一拍脑袋€的心血来潮?/p>

2008年汶川地震,刘虎在新闻中看到各种直升机在群山中穿行,将药品€食品源源不断地送入灾区,在水路、陆路无法€行的情况下从震中运出伤员,将重型设备€进风险区协助消除堰塞湖威胁…€直升机€次次为受灾群众带去生的希望,也让他意识到航空力量的重要€€同时,刘虎也在思€:“如果能通过自己的科研成果挽救生命,那这项研究就变得意义非凡。€于是,刘虎逐渐将自己的科研方向转向飞机体系化设′航空应€救援应用领域€?/p>

“我们的虚拟系统有点像桌面推演,通过数字算法将救援发生的全过程预演出来,为真实的救援决策提供参€€€刘虎解释,系统的推演,要求数据的绝对精确和情况的相对真实€€比如,某地发生海难,我们就要迅速掌″地的天气、人员€设备等情况,以及救援直升机的飞行数据,将当前可获得的所有信息输入系统后,模拟出€佳的救援方案。€?/p>

经历了北京冬奥会上的“练兵€,去年9月,刘虎团队的航空救援系统又迎来了一″战€?/p>

2022???2?2分,四川省甘孜州泸定县发?.8级地震€震后数小时内,震中及附近的多个村镇与外界断绝了联系。€地面救援力量因道路损毁无法到达,震区里面的情况尚不清楚,交通€€讯亟待恢复,€么办?”刘虎说,在这种紧€情况下,只有亮出€最后一张底牌€€€航空救援,才能快€打通震区这片€孤岛€€?/p>

与应急管理部南方航空护林总站沟€后,刘虎团队中的两名成员搭??日最早一班飞机,又换乘汽车辗转到达四川省石棉县€€这是距离震中最近的救援指挥部€我们在现场掌握到航空救援力量的部署情况,向救援指挥部获取了前期无人机勘探到的灾情分布情况,以及据此确立的航空救援航线图,把这些€线资料回传给北京后方,团队分工协作,利用系统加紧制定救援预案。€北航航空学院飞行器设计专业博士曹嘉作为“前哨队长€,€到达灾区,便马不停蹄地开始工作€?/p>

由于当地气€多变,浓雾笼罩下的山谷,救援直升机仅凭视线根本无法穿行。一架小型航路探测直升机,帮助团队还原了灾区现场:€我们从视频中看到,很多依山而建的民宅受损严重,几乎全部倒塌,夷为平地€€曹嘉回忆,随着测绘数据的不断回传,后方队员加班加点完善系统,不到一天的时间,一个为泸定地震灾区定制的航空救援系统就基本建成了€?/p>

基于现场数据,系统三维还原了地形变化、道路€讯等受灾情况,实现了灾区现场的1?建模。输入救援任务,系统就会自动生成航线。€每种飞行路线需要花多长时间、哪¤线最省时省力、€样改进流程等问题,用系统€跑’一下,€目了然€€曹嘉说,€常情况下,直升机每上升1000米,€大载重会降低10%,类似这样的细节,系统也都帮救援人员考虑到了?/p>

在航空救援系统的辅助下,救援直升机兵分三路,运€电缆€转运人员€投递物资,每天来往数次,在震后的黄金救援时间内,奋力打通了震中这片“孤岛€€据统计,地震发生一周内,应急管理部共派?架直升机,累计飞?7小时50分钟,转移伤员和受困群众、运送消防医疗各类救援人员等443人,运€医疗救援物资€食品€帐篷棉被€€讯设备等约109吨€?/p>

如今,曹嘉依旧清晰地记得受灾群众望向天空的眼神,“转运人员时,直升机€天往返震中和指挥部数°€每当直升机在灾区缓缓降落,在地面上卷起风浪,我都能看到那些受灾群众的眼睛€€他们抬头仰望,看到直升机,就像看到了希望€€?/p>

“指”上谈兵

早在2009年,也就是汶川地震后的一年,根据我国应€救援建设发展的迫切€求,27位两院院士就联合提出了€关于建立国家航空应急救援体系的建议》€经?0余年的发展,我国航空应€救援能力得到了快€提升€?/p>

近年来,随着国家应€救援力量的全面整合,航空应急救援迎来了第二次重大的战略机遇期,“虚拟现实(VR)€人工智能€大数据等技术的发展,给我们提供了更多研究手段€€刘虎说,新兴科€在研发中给予了团队更多的想象空间,€紧急事件的发生存在偶然性,我们在想,这套航空救援系统能不能在日常生活中普及应用,为更多领域提供服务?€?/p>

于是,刘虎带€新任务,又一″航了?/p>

走进团队的科研实验室,更像是来到了一间电脑教室€€教室€前排,三张电子屏幕两两相连组成€张立体大屏€€讲台€下,整齐排列着十余套桌椅,桌面上摆放着电脑及配套设备,除了常规的主机€显示器、鼠标和错综复杂的数据线,还有类似摇杆手柄的控制器,和虚拟现实头戴式显示设备?/p>

“先戴上VR头盔试试,保证你戴上就不想摘下来。€刘虎笑€卖了个关子,帮助记€佩戴好装备—€记者眼前先是一片漆黑,随着耳边传来直升机螺旋桨的轰鸣声,一片蓝天出现在四周,仿佛置身于天空中飞翔€€你现在是机长,可以用手柄操纵直升机方向,左右转转头,还可以看看视线周围的场景€€刘虎一边解说,€边把手柄放到记€手中€?/p>

在数字系统打造的虚拟现实世界中,左右掰动、上下推动手柄,便可操纵直升机升降€原地转€圈儿,机舱环境一览无余€€这就是我们为航空救援全新升级的系统,结合虚拟现实技术,为机组和医护人员打€沉浸式的航空救援体验,可用于日常的协同训练。€刘虎向记€揭€了谜底€?/p>

这套以€直升机医疗救援VR协同训练”为主题的系统,构建了十余种医学救援任务,包含了交€事故€火灾€地震等€基本的救援场景€€救援人员佩戴好虚拟现实设备,从直升机起飞开始,到降落至救援现场,再到为受伤人员现场€查等€系列基础救援流程,在系统中都能体验€€?/p>

刘虎在大屏幕上演示了其中的一种场景€€城市高架桥上突发车祸,交€拥堵导致救护车无法到达,救援直升机紧€出动€刘虎操纵直升机到达车祸现场,发现高架桥旁侧卧着€名男孩,“我右手好痛,动不了了€€屏幕上出现€行文字交代了伤€的情况。刘虎依次点击€检查瞳孔€€测量血压€€检查末梢循环€等选项,待系统€步步模拟完成,最终将伤€€过直升机转运至附近医院?/p>

“这套训练系统对新手医生的帮助很大€€刘虎说,航空救援操作复杂,对医护人员的实践要求高,单靠实战经验远远不够。训练系统提高了医护人员在各种不同场景下的应对能力,降低了培训成本,提高了培训效率€€让航空救援不再是纸上谈兵,而是通过仿真推演和模拟训练,实现‘指’上谈兵。€刘虎笑€说,这套系统已经被应用在?99急救中心、北医三院等医护人员的培训中?/p>

如今,这套为航空救援定制的系统,已经从冬奥赛场上空飞向更宽广的蓝天€刘虎说,自己还有一个小愿望:未来在网络平台上线系统,面向大众科普航空救援的相关知识。€希望€过我们的努力,让更多人了解到更多的急救知识,也为构建国家航空应急救援体系增添一分力量!?/p>

来源:北京日?实习记€?何蕊

流程编辑:U022

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