首页 > 论文范文 > 医药卫生论文 > 医院管理论文 > 医院药事管理论文 > 一线战救人员无人机急救物资保障的可行性分析

一线战救人员无人机急救物资保障的可行性分析

2021-01-26 191 上传者：管理员

摘要：目的探索应用无人机在野战条件下为一线战救人员提供急救物资保障的可行性。方法对比应用无人机和野战急救车进行急救物资前送的保障效率,比较两种方式在昼夜条件下、不同距离条件下的实际机动距离和实际送达时间。结果日间条件下,无人机组为伤员集中点进行急救物资投送时,实际机动距离小于野战急救车组,急救物资实际送达时间少于野战急救车组,差异具有统计学意义(P<0.05)。夜间条件下,无人机组为伤员集中点进行急救物资投送时,实际机动距离小于野战急救车组,急救物资实际送达时间少于野战急救车组,差异具有统计学意义(P<0.05)。结论无人机在野战条件下为一线战救人员提供急救物资的保障方式,能够充分发挥出无人机的高机动性、全地形适应性等优点,从而快速精准地将急救物资送达指定地点。但是在实际应用中,无人机受到有效操控半径、单架次载荷量等因素限制。因此,应当充分考虑无人机和野战急救车两种运送方式的优缺点,因时制宜,提高急救物资补给效率。

关键词：
一线卫勤救护
可存活伤亡
急救物资
急救物资保障力度
无人机
加入收藏

一线卫勤救护在复杂战场环境下面临诸多挑战。其中,急救物资保障力度不足会造成伤情无法得到有效控制,并导致可存活伤亡(Potentialsurvivabledeath,PSD)[1]。无人驾驶飞机(Unmannedaerialvehicles,UAV),简称无人机,是现代战争中重要的空中作战力量,在现代战场上常用于替代飞行员执行侦察、特殊目标打击等任务[2]。近年来,随着无人机技术的逐渐成熟,国内外研究人员开始重视无人机在医疗救护领域中的应用,并在抢险救灾、户外遇险人员搜救等非军事行动中取得良好成效[3]。相关研究表明,无人机具有自动导航、全地形适应等特点,能够快速精准地进行物资投送[4]。因此,研究运用无人机为一线战救人员提供急救物资保障,提高伤员救治成功率具有重大意义。

1、材料与方法

1.1试验材料

参考国内相关研究进行试验设计[4]。①试验场地。安徽某丘陵地域,自然环境以松林为主,面积7×7km2,最大高程50m,道路条件为乡村土路。②试验分组。无人机组10组,每组编配无人机1架,军医1名,负责指挥作业、急救物资装配等工作,卫生员兼无人机操作员1名,负责相关协助工作。野战急救车组10组,每组编配野战急救车1台,军医1名,负责路线规划,急救物资装配等工作,卫生员兼驾驶员1名,负责相关协助工作。③投送物资。根据一线战救人员需求进行急救物资装配和投送。④导航及设备。无人机组和野战急救车组均采用GPS导航系统,配备作业地图、指北针、望远镜和夜间照明设备(无人机配备热成像摄像头)。

1.2研究方法

设定某作战单位在遂行作战任务后产生批量伤员,需立即给予紧急医疗处置,一线战救人员对伤员进行集中后,在施救过程中发现随身携带的急救物资难以满足实际需求,向上级医疗单位请求物资补给。试验设置8个模拟伤员集中点(伤员集中点想定是伤员已经从火线抢救下来,搬运至相对安全的地域进行集中)。日间条件下,在距出发点直线距离1.0～1.1km处设置2个模拟伤员集中点,编为1、5号集中点;在距离出发点直线距离2.9～3.0km处设置2个模拟伤员集中点,编为2、6号集中点。夜间条件下,模拟伤员集中点参照日间条件设置,1.0～1.1km处设置2个模拟伤员集中点,编为3、7号集中点。在距离出发点直线距离2.9～3.0km处设置2个模拟伤员集中点,编为4、8号集中点。其中1～4号伤员集中点位于道路附近,5～8号伤员集中点位于树林间(偏离道路约200m处),具体分组和距离设置见表1。每个伤员集中点面积为10×10m2,以生石灰粉划定范围。试验开始前半小时,无人机组和野战急救车组于出发位置待机区待命,发放该区域地图进行熟悉,半小时后,位于伤员集中点的一线战救人员上报物资需求,由上级下达为该伤员集中点运送急救物资的命令,此时开始计时并告知精确平面坐标和地理坐标(考虑战时状态,救护车处在待命阶段,无人机也处于展开阶段,同时由于投送的是少量物资,装载时间列入总时间),随后,无人机组和野战急救车组从待机区域的急救物资储备箱中选配物资、装载并前送。

1.3观测指标及统计学方法

观察记录无人机组与野战急救车组在日间和夜间的实际机动距离和实际送达时间(以一线战救员取得物资并返回伤员集中点为准),车辆采用GPS路径记录机动距离。数据采用SPSS24.0软件进行统计学分析,定量数据以(x¯±s)呈现,数据采取独立样本t检验,认为P<0.05具有统计学差异。

2、结果

日间条件下,无人机组对1～4号伤员集中点进行物资投送时,实际机动距离小于野战急救车组,急救物资实际送达时间少于野战急救车组,差异具有统计学意义(P<0.05)。夜间条件下,无人机组对5～8号伤员集中点进行物资投送时,实际机动距离小于野战急救车组,急救物资实际送达时间少于野战急救车组,差异具有统计学意义(P<0.05)(表2)。

表1伤员集中点基本信息

表2无人机和野战急救车物资投送表现

3、讨论

现代战争武器杀伤规模与效能显著提升,地面作战部队在战斗中面临更多的人员伤亡威胁,也对卫勤救护能力提出更高的要求。以美军为例,现代战争总体死亡率为6.0%～9.4%,其中有24.3%的伤亡为PSD,即伤亡的人员中有24.3%的人如果能够得到及时有效的治疗则有存活的可能[5]。然而,一线战救人员(通常为连卫生员)随身携带的急救物资较为有限,随着战线推进,急救物资在不断消耗后势必影响救治效果[6]。因此,建立良好的卫勤补给线,及时为一线战救人员提供充足的急救物资,是降低PSD的有效手段。现代战场上的医疗物资保障方式仍然以轮式车辆为主,在运送过程中受道路条件、战场环境影响较大,难以满足现代战争条件下卫勤保障需求。如今,无人机技术的发展为一线急救物资保障方式提供新的选择。

3.1运用无人机为一线战救人员补给急救物资的优势

3.1.1成本相对低廉

操作简易无人机技术出现以前,轮式车辆运输是卫勤物资保障的主要运输方式,其机动性能较大程度上依赖于道路条件。现代战场上,直升机和运输机也是物资运送的手段之一,但在运送过程中,需要协调空域、调动大量资源,适宜进行大规模战略或战役性物资投送,并不适用于为一线战救人员提供战术性急救物资投送[7]。值得注意的是,人是最重要和最宝贵的资源,也是战场取胜的关键环节,无论是利用轮式车辆还是直升机、运输机为一线人员提供物资保障,均需要经过长期专业训练的人员操作装备,且在投送过程中自身安全难以得到有效保障。与之相对,无人机价格相对低廉,试验所用无人机在完成相应装配后成本控制在20万元以内,低于轮式车辆、直升机和运输机的价格。操作相对简易,本次试验无人机操作员在毫无经验的前提下,经过为期1天的培训后,均能熟练操作无人机进行飞行并完成相应投送动作。最为重要的是,在战场复杂环境下,无人机操作员可以在相对较为安全的地域远程操控无人机,降低操作员自身的危险系数。

3.1.2全地形适应

快速精准投送试验场地为丘陵地带,地形相对复杂,道路条件为乡村土路,路面起伏较大,车辆难以快速平稳地进行机动,考虑到战场条件下地形和交通等因素,有理由认为轮式车辆在机动过程中会面临更多考验,造成路线选择错误、机动速度减缓、机动距离变长、投送时间延长等情况。在本次试验中,日间视线良好的情况下,受到场区道路条件限制,野战急救车难以高速行进,需要机动更长的距离、耗费更多的时间才能到达伤员集中点,而在对林间目标投送过程中,由于野战急救车无法直接机动到伤员集中点,只能通过人力手段徒步行进到伤员集中点,投送时间明显增长。夜间条件下,野战急救车受到视野、路况限制,投送效率降低,如本次试验过程中出发地域通向8号伤员集中点有多条机动路线,有3组野战急救车在夜间机动时由于路线选择出现错误导致投送效率降低。试验结果也表明,即便野战急救车能够选择正确的路线,但受到地形因素等限制,实际机动距离和消耗的投送时间仍然远远大于无人机。

3.1.3具备一定夜间投送能力

夜间视野是完成夜间投送的重要影响因素,受到光线、设备、地形、自然环境等因素影响,现有夜间作业主要依赖于辅助光源照明[8]。夜间试验中,野战急救车组因道路环境和照明因素影响,机动速度明显降低,人员下车在林间机动过程中因视野阻挡、光线照明不足等花费大量时间进行路线搜寻。而无人机平台借助GPS定位,即便在夜间条件下也能够于空中无阻碍地快速抵达伤员集中点,并在热成像镜头的协助下发现伤员集中点,进行急救物资投送[9]。

3.2试验中发现的不足

3.2.1无人机性能上存在一定不足

试验所使用的螺旋翼无人机在满电量无载荷情况下可飞行28～30min,满载5kg的情况下飞行时间为18～20min,最远可操控距离为5km,但实际操控过程中受到遮蔽物、电磁信号等因素干扰,难以执行长距离、长时间的空中作业。此外,无人机在搭载摄像头等配件后,实际可携带急救物资重量约为4kg,携带物资的体积受空投盒容积影响较大,难以满足一次飞行任务为多个伤员集中点进行急救物资投送的需求。相较而言,野战急救车能够负载更多的物资,且在道路条件良好的情况下,可以进行更长距离的机动。

3.2.2丛林对投送能力有一定影响

螺旋翼无人机在高清摄像头的协助下,可以远程进行低空悬停、起降等操作,但是起降需要相对开阔的地域,避免对螺旋翼造成干扰。树枝、树叶的茂密程度会影响无人机悬停高度、投送成功率,严重情况下会影响飞行安全。试验中,由于5～8号集中点布置在树林间,到达指定地域后所消耗的投送时间明显长于1～4号位于道路开阔地域的时间。其中,6、8号集中点位于树林间,无人机到达地域后无法第一时间进行物资投送,在一线人员引导至相对开阔区域后方才完成投送,在一定程度上影响投送效率。

3.2.3飞行能力受恶劣天气影响

大部分无人机在起降和飞行过程中对环境均有不同程度的要求,本次试验所使用的无人机对飞行环境要求为气温-10℃～40℃,避免在下雨、刮风或极端天气中使用。试验中发现,当风速≥8m/s时,无人机起降和飞行稳定性难以得到有效保证,在一定程度上限制无人机的应用范围。而野战救护车,只要道路条件和战场环境允许,就能进行机动,为一线战救人员提供保障。

营连救治体系作为救治链路的第一序列,在分级救护中占有重要地位。而一线战救人员急救物资是否能够得到及时有效的补充,会直接影响救治效果。无人机作为新型战场机动力量,在物资投送上具有较大潜力。此次试验中,设定相对理想化的天气条件和战场环境,避免电磁干扰影响无人机操作、道路破坏影响车辆机动、敌情炮火影响救治效率。试验结果表明,在限定载荷量和机动距离时,相较于野战急救车,无人机在昼夜环境下,能更快地为伤员集中点提供急救物资投送,然而,真正的战场环境复杂恶劣、瞬息万变,卫勤保障方式的选择也应视战场情况而定,比如通过无人机群作业的方式增加一次性投送量,或者运用车辆搭载无人机的方式,充分发挥两者的优点,提高保障效率。

4、展望

国内外的研究表明,在现代卫勤保障体系中,“最后一英里投送(Lastmiledelivery)”是打通战场保障链路、提高伤员救治成功率、减少PSD的关键所在。人员成功援救是一种无形的、从战术层面跨越到战略层面的鼓舞手段,是维持己方部队士气、凝聚力和战斗力的一项关键要素[10]。但是在战场环境下,向一线运送物资补给要面临道路交通阻碍、人员生命威胁和装备毁损等风险。利用无人机进行物资投送可以较好地避免上述问题[10],从而低成本、高效率、快速精准地将急救物资送到一线战救人员手中,解决一线急救物资短缺问题。此外,无人机能够进行实时高清视频通信,在完成物资投送后能够留在一线为救护人员提供远程医疗技术支持,进而提高危重伤员的救治成功率。试验中,虽然无人机存在载重量较小、遥控距离受限、飞行要求条件高等问题,但随着技术的改进和应用手段的成熟,将会在未来的一线救护中发挥更加重要的作用。

参考文献：

[4]岳旭,李玉龙,岳雷,等.无人机用于野外条件下药材补给的前瞻性实验研究[J].白求恩医学杂志,2019,17(1):72-74.

[5]张琳,宗兆文,包俊强,等.基于潜在可存活伤亡原因的现代战伤救治关键技术需求分析[J].华南国防医学杂志,2017,31(9):609-612.

[8]邵延华,张得沛,楚红雨,等.基于红外视觉的野外搜救无人机的设计与实现[J].传感器与微系统,2019,38(1):104-106,109.

[9]曾令沙.无人机红外视频影像配准方法研究[D].郑州:解放军信息工程大学,2011:35-36.

[10]史伟,莎日呐,刘术.美军战场人员搜救案例解析[J].解放军医院管理杂志,2018,25(1):97-100.

胡超,施犇,牛延坤,周晶晶,张龙,杨若腾.一线战救人员无人机急救物资保障的可行性分析[J].解放军医院管理杂志,2021,28(01):1-4.