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  • 抗疫专用车概况

    发布时间:2020-05-19 15:46    作者:管理员


    摘要:2020年是一个特殊的年,一场新型冠状病毒来袭,给社会带来前所未有的影响。在这次疫情抗击战中,各类抗疫专用车辆发挥了巨大的作用。本文分析负压救护车、消毒防疫车、医疗废物转运车、热成像防疫车等抗疫专用车的技术特征,并提出发展抗疫专用车产业的建议。


    01

    引言



    21世纪以来,全球爆发过几次大规模传染性疾病,对人们的生活带来巨大的影响。对于传染性疾病爆发后的处理,我国有比较完善的应对流程与系统。其中,防疫专用车在抗疫过程中发挥着消毒防疫、转运病人、保障后勤、体温检测等作用,这些装备是我们抗疫胜利的关键因素之一。本文介绍几类抗疫专用车的主要技术特点,并对相关产业进行简要分析和预测。


    02

    负压救护车



    负压救护车是抗疫专用车的主要种类,对于隔离转运具有传染性的病人和急救处理发挥重要作用。负压救护车利用技术手段,使救护车病员室内气压低于外界大气压,空气在自由流动时只由外部环境流向病员室内,同时将病员室内的污染空气进行高效过滤处理后排出,避免病原微生物向环境扩散。负压救护车机动性强,是区域疫情防控时隔离转运的核心装备。


    负压隔离的基本原理如图1所示。通过对隔离装备的送排风控制,在物理屏障内形成相对负压,使得空气只能由外部高压侧流向内部低压侧,有效防止病员的病原微生物向外部环境扩散,而屏障内部病员呼出的污染空气经过高效空气过滤器过滤后,形成无污染的洁净空气排放到外部环境中。


    图1 负压原理


    负压救护车内部分为乘员及护理观察区、医生消毒换服区及负压隔离区三个区域,如图2所示。负压救护车除了普通救护车所配备的急救设备外,核心部件为排风净化装置,通过在救护车病员室内加装排风净化装置并进行密封处理,由排风系统将车内的空气不停的抽出,使得车内气压低于一定标准。排出的空气由紫外线消毒灯、高效过滤罐等过滤净化装置进行严格的灭活过滤,使得病毒不会外泄,车内过滤装置如图3所示。负压系统救护车的空气流向是这样的:车外干净空气→车内→医护人员→病患→过滤系统→排出车外。按照国家卫生部的要求:每小时换气20次,负压值在-10Pa至-38Pa之间,过滤分离率达99.9%。


    图2 负压救护车区域分布图

    图3 负压救护车过滤装置

    图4 负压救护车实物图


    负压救护车上还配备呼吸机、除颤仪、心电监护仪等全套抢救设备,清创缝合手术和心肺复苏等抢救都可以在救护车上进行。


    国内生产负压救护车底盘的品牌不少,有江铃福特、上汽大通、北汽福田、东风御风等。当然,也有不少特种车辆改装厂家有能力制造救护车以及负压救护车,它们购买各大主机厂生产的厢型车,进行高度定制化的改装。万博体育下载市规模最大的负压救护车生产基地——万博体育下载迪科manxbet万博体育app科技集团公司2月的负压救护车排产任务达130辆。万博体育下载庆铃专用manxbet万博体育app有限公司生产的智能负压救护车,还搭载了5G远程监控、一键呼叫直升机救援等智能装备,2月也交付10辆。


    2003年SARS病毒肆虐期间,国内北京、广州等大都市只有极少量进口的负压救护车。自此之后,国内有很多厂商开始自主研发负压救护车,并经过几代更新,摆脱了负压救护车依靠进口的被动局面。负压救护车是依照订单按需生产的,市场上基本没有现货。据工信部信息显示,2019年我国全年负压救护车的产量只有50台,而截止2020年4月2日,全国车企已累计交付湖北负压救护车近700辆,确保了湖北省和武汉市各个时间节点安全运转病人的需求。在此次疫情中,负压救护车发挥了关键作用,经过这一次疫情后,厂商可以根据抗疫一线的反馈,继续完善负压救护车的功能。


    03

    消毒防疫车



    在疫情爆发后,为抑止新冠病毒的传播和扩散,各地防疫部门都订购了专门的消毒防疫车,为预防及防治冠状病毒、甲流、禽流感、霍乱等突发疾病的扩散,对区域进行彻底的消毒,达到预防及防治的效果。


    一般的消毒防疫车是由manxbet万博体育app系统与消杀装置两个部分组成。manxbet万博体育app系统一般以二类底盘为运载平台,消杀装置为药液箱、控制器、车载喷雾装置。喷雾装置有多种类型,按喷雾器工作原理分有液力式、气力式、离心式。


    (1)液力式喷雾机其工作原理是将喷雾器内的药液加压,使其在喷雾器系统内高速流动,再经过雾化喷头喷出。这种类型的喷头,能把受压的药液展开成液膜,然后液膜自行破裂而成雾珠。


    (2)气力式喷雾机利用风机或风泵产生的高速气流将药液雾化并喷送。这种喷雾机经专门设计,使气流和药液在喷头的一定部位汇合,利用高速气流对药液的切削作用而使药液分散雾化。这种雾化包括2个部分,第一是气流对药液的拉伸作用,即依靠气流的速度和剪切力使药液形成液丝,液丝由于本身的表面张力而断裂产生许多液珠;第二是气流对液珠的鼓泡作用,即高速气流把液珠吹成囊状的小泡,小泡破裂而形成雾珠。


    (3)离心式喷雾器在进行消毒工作时,通过离心水泵通过加压,由雾炮机喷洒出去,雾化均匀度高,充分保证药液均匀度,保证消毒杀菌达到最佳效果。


    图5 常见消毒防疫车


    此次疫情期间,广州、武汉、成都、西安等地,出现了可智能行驶、自动躲避障碍的电动综合防疫车,如图6和图7所示。该防疫车配有160升的超大水箱,一次可加消毒水320斤,加满水一次可以工作1.5小时,覆盖消杀面积约3万平方米。单车换电池可以实现24小时持续工作,每天最多消杀48万平方米。除了智能消毒,还有远程广播功能,也是可移动的宣传防疫平台,能大大减少保安、保洁等一线作业人员的暴露感染风险,同时还具备巡逻监控、物资运输、红外测温等多项功能。


     图6 Apollo无人智能防疫车

     图7 无人防疫车工作场景


    这样的智能消毒防疫车拥有自主的全局巡航规划,通过RTK(载波相位差分技术)和IMU(惯性测量单元)的组合惯导技术,结合厘米级的高精度地图和多线激光雷达,组合生成实时高精度位置和姿态,实现任意点对点的全局规划;而且在高速率、低时延的5G网络环境下,能通过远程驾驶系统,提高车辆运行的安全性和灵活性。如遭遇复杂路况,还可实现远程操控、定点线路无人驾驶及平行驾驶等操作模式无缝转换。


    图8 路径规划示意图


    无人驾驶的多功能防疫车还具有自动绕障和紧急制动功能。自动避障包括三个阶段:运动障碍物检测→运动障碍物轨迹预测→运动障碍物避障。运动障碍物检测主要有两种方法:基于激光雷达和基于立体视觉。运动障碍物轨迹预测是无人车的感知系统实时识别和追踪多个运动目标并预测其运动趋势,例如车辆和行人的运动轨迹。运动障碍物避障本质上是路径规划问题:在路段上有未知障碍物的情况下,按照一定的评价标准,寻找一条从起始状态到目标状态的无碰撞路径。

     图9 自动避障示意图

     图10 行人检测示意图


    04

    热成像防疫车



    传统人工测量体温和消毒防疫工作,不仅需要投入人力,也增加了人员接触带来的安全风险。如何创造出一种“快速、安全、零接触”的测温移动设备,各整车生产企业纷纷进行开发。万博体育下载长安manxbet万博体育app推出了搭载军工级AI智能热成像测温系统的长安CS75 PLUS,上汽通用五菱也推出了智能移动测温车。这类可移动5G智能高精度体温检测防疫车,可节省大量人力、物力,降低交叉感染风险,还摆脱普通工作位置固定的弱点,可以充当“巡视员”,24小时动态巡逻。


    早在2月中旬,一台长安热成像防疫车在万博体育下载街头出现,该车基于长安CS75 PLUS打造,经过了特殊改造,据长安manxbet万博体育app官方介绍,这款车有以下三大特点:


    (1)超距测温。该车可远距离(有效测温范围可达10米)、“无接触式”测体温,车顶安装有专用红外摄像头,热成像画面显示在中控屏上,如图11和图12所示。体温异常者,能够“秒”识别,最大误差在±0.2摄氏度。


    (2)机动灵活。该车覆盖范围可涉及主要街区和干道,弥补固定监测点监测遗漏区域,缓解“人多检测设备少”的问题。


    (3)工作高效。该车通过AI面部识别+云处理进行多目标同时检测,减少等待时间,进而将每日进行监测大数据云端处理,供政府管理机构参考。


    图11 长安CS75 PLUS热成像防疫车

    图12 热成像中控屏


    这款热成像防疫车主要服务于万博体育下载市的机场、火车站等重点区域,先后在江北机场、火车北站、红旗河沟manxbet万博体育app站、沙坪坝站等地投入使用,仅3月1日检测人数就超过了5000人。面对逐步增加的返程客流,上述地区人员较为密集,热成像防疫车有助于提高体温检测效率,在保证交通运力的同时达到早发现早预防的效果。


    2月20日,上汽通用五菱也宣布向柳州市政府交付了首批智能移动测温车。这款智能移动测温车基于宝骏新能源E200为原型打造,在原车型基础上,增加了智能AI人脸识别、红外测温系统,对连续大面积移动的人群,可实现两米距离内精确测温,精度达±0.2℃。并在发现发热个体后,迅速通过无延时的数据传输,可秒级锁定对象并发出语音预警。


    图13 五菱智能移动测温车


    五菱和长安在测温车方案上选择差不多,都是智能AI摄像头+红外热成像系统。除原型车本身外,移动测温检测防疫车最关键的设备是红外测温仪,其工作原理是是通过光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量,红外能量聚焦在光电探测器上并转变为相应的电信号,该信号经过放大器和信号处理电路,并按照仪器内的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值。目前红外热像仪的热灵敏可以达到0.03℃,所以移动测温车0.2℃的测温误差已经是考虑到物体移动性给出的保守结果,而即便是0.2℃的误差,对于检测发热病人也足够了。


    05


    医疗废物转运车




    在爆发疫情后,医院每天会产生大量的医疗废物,对于这种携带传染性极高病菌的医疗废物必须用医疗废物转运车运输。医疗废物转运车均为改装车,生产厂在已定型manxbet万博体育app底盘或厢式货车的基础上,按照标准要求进行适当改装。


    一般医疗废物转运车具备以下特点:

    (1)根据医疗废物运输的特点,以及环保的特殊要求,增加车辆的耐腐蚀性、密封性等安全防护性能。采用密闭性运输,后门为双层密闭结构,并采用迷宫式密封条,使车厢完全封闭,以达到防止医疗垃圾病菌毒气的扩散作用。

    (2)厢体的材质,外部是玻璃钢,内部是不锈钢板,这样才能保证它不会被医疗用品腐蚀;中填充高密度保温材料,如聚苯乙烯挤塑板;车厢底部四周及转角圆滑处理,宜清理死角,便于消毒。

    (3)车厢体具有紫外线消毒杀菌功能。安装紫外线消毒灯和紫外线消毒杀菌设备,自动消毒喷雾,以达到消毒杀菌的作用,不让医疗废弃物在箱体内部产生化学反应。紫外线灯正常工作时,辐射出大量紫外线,对微生物具有极强的杀伤力,在30-45分钟内杀灭细菌。

    (4)配有制冷机组,温度控制在零下五摄氏度,使微生物难以繁殖。

    (5)在车厢的底板后部开设有排污孔,在排污孔上连接有一弯管。在清洗车厢及对车厢消毒时,可将污水排到厢体外部,利用胶管连接,便于收集污水,确保不对环境造成污染。

     图14 医疗废物转运车实物图

     图15 医疗废物转运车内部示意图


    据不完全统计,全国约有十家主要的医疗废物转运车生产厂,主要品牌有江铃蓝牌、东风多利卡、长安之星等。我国现有医疗废物转运车大都集中在2003年生产。2004年初,国家发改委和原国家环保总局联合规定我国要建成医疗废物集中处置点,随着各个医疗废物集中处置设施的逐步建设,医疗废物转运车的需求量也陆续的增加。


    因为此次疫情,医疗废物转运车需求激增,很多厂家临时开展医疗废物转运车的生产,提高产能,以满足需求。


    06


    卫生间车




    疫情期间,全国修建了很多方舱医院,武汉的方舱医院类似于包含诊疗功能的集中隔离点,它们多数设立在大型室内体育/展览建筑内,在诸如洪山体育馆、武汉国际会展中心等巨型室内空间,内铺设床位、加装隔板、保证后勤支持。这样的场地在聚集了成百上千的患者后,原本的厕所不能满足需求,而卫生间车可以发挥作用。

     图16 卫生间车实物图

     图17 卫生间车俯视图


    图16是森源鸿马的一款消防救援卫生间车,采用大马力卡车的底盘进行改装,单侧拓展结构,配备盥洗区、小便池区、蹲便区、坐便区、设备间等,马桶采用真空集便器,并可根据需求,灵活布置独立女卫生间,可满足8~12人卫生间使用需要。其特点如下:

    (1)泡沫封堵式卫生间

    利用发泡混合液产生的泡沫代替厕所冲水,与普通水冲厕所对比,节水率达98%。泡沫润盆,无视觉、嗅觉污染。

    (2)物理化学方式杀菌消毒

    利用高效微生物对粪便污物进行生态化降解预处理,同时对小便进行除臭,分解后达到中水标准。高效微生物分解彻底,速度快无异味,无二次污染。在车内顶部有紫外线光源可对环境进行杀菌,进一步保障使用者的安全。

    (3)真空抽吸式卫生间

    利用真空负压抽吸粪便污物,将粪便吸进集便箱,采用2 kW的真空泵抽吸,排污泵功率为1.5 kW,流量20 m³/h,不易堵塞管道,臭气不会泄漏,对外界环境没有影响。

    国家卫健委已指出,“由于在粪便及尿液中可分离到新型冠状病毒,应注意粪便及尿液对环境污染造成气溶胶或接触传播”,在疫情地区,使用这样的移动式卫生间,可以很方便地进行收集和处理病人排泄物的消毒防疫工作。


    07


    疫苗冷藏运输车




    疫情爆发后,很多国内外的研究机构都在加紧研发针对新冠病毒的疫苗,如果疫苗研制成功并推广使用,疫苗将被运送到全国各大医院。我国对医药用品运输有着严格的规定,所有的药品及疫苗都必须要冷藏运输,以保证药效。疫苗对温度敏感,温度过高或过低都可能对疫苗质量产生影响。


    疫苗运输车的一般技术要求和技术参数如下。

    (1)厢体结构:全封闭聚胺酯板块粘结构,厢体的内外蒙皮为不需打磨喷漆处理的玻璃钢板,内衬为硬质聚胺酯隔热材料、玻璃纤维毡和金属加强筋。板块之间用高强度胶粘结,并用内埋螺钉紧固,外有铝合金包边,内壁装有导流通风槽,底有T型铝导轨。后门为双开门,可开启270°。厢内安装照明灯和报警装置,并配有自动温度记录仪,前后各1个。车厢后部有脚梯。

    (2)保温层材料:具有导热系数小,对温度变化的适应性能好,有一定力学强度等特点,可选用硬质聚胺酯泡沫等。

    (3)制冷机组:一般来说疫苗运输车辆具体两套独立的制冷系统,并且设计有备用电源可以驱动制冷系统,以备运输途中的不时之需。

    (4)除霜形式:自动或手动。

    (5)使用温度:-18 ℃。

    常见疫苗冷藏运输车的车型有:长安小卡、东风小康、福田、依维柯、江铃顺达等。图18为庆铃的一款冷藏车。

     图18 疫苗冷藏运输车


    08


    建议




    (1)增加防疫专用车辆的储备


    在抗疫初期,我们对病毒还不是很了解,防疫工作遇到很多困难,后来集中全国力量,这些困难我们都一一克服了,特别是雷神山和火神山医院这两座方舱医院的出现,极大的缓解了疫情压力。美国在疫情发生后,美国派遣了海军医疗船“安慰号”和 “仁慈号”到达纽约和洛杉矶,以缓解医疗系统应对新冠疫情的压力。这样的医疗船类似于我们的方舱医院,这两艘船主要是接收部分非新冠病毒感染病人。两艘船均配备1000多张病床,也可进行相应的手术,在这次疫情中迅速开往疫情严重地区的港口,参与疫情救治。我们可以借鉴这一点,在平时保留一部分医疗力量,例如储备一些抗疫车辆、医疗车辆、医疗器材等,在紧急时刻动用这部分力量,缓解医疗压力,为后续的医疗救治争取一定的时间。


    (2)加强防疫专用车的研发


    在疫情期间,抗疫专用车表现优异,为商用车发展带来了新的机遇,例如负压救护车在疫情期间发挥积极作用,积累了社会关注和良好的口碑。无人驾驶的多功能防疫车,应用了最新的无人驾驶技术,既避免了传统防疫工作中人与人之间的接触,也提高了防疫工作的效率,虽然由于技术、环境、法律的诸多限制,目前还只停留在有限的场所,未大范围的普及,不过可以想象,随着无人驾驶技术的越发成熟,无人车会用到更多的场景中去,在重要关头发挥更大的作用。


    虽然目前来看,防疫专用车市场比较小众,一般由几个主要的厂家进行订单式生产,但是防控疫情期间,防疫专用车做出很大贡献,疫情过后,对于公共卫生管理投入势必会增加。从长期来看,这次疫情会促使各级管理机构加强对公共卫生领域的投资,各级公共卫生管理部门的标准以及相应的预算,都会随之大幅提高。在未来,无论是在数量上还是在品类上,专用车辆都会有一个比较大的需求提升,而且各大商用车企业已经在智能化、网联化、新能源化等方面加紧布局,强势企业在不断提速。此次疫情不仅对于抗疫专用车行业,也对于整个商用车行业而言,既是“危”也是“机”,各大manxbet万博体育app企业应好好把握好这次机遇。


    (3)向无人化、智能化方向发展


    伴随着无人消毒车等多款功能型自动驾驶小车在疫情期间得到应用,智能manxbet万博体育app真实地进入我们的生活。近日,11部委在2月底正式出台《智能manxbet万博体育app创新发展战略》,代表我国智能manxbet万博体育app产业“顶层设计”出炉,中国的智能manxbet万博体育app发展“大计”开启了稳步推进模式。在广州,位于南沙的“无人车之城”规划产业规模达数百亿元,近日正式获批投建国家级自动驾驶示范区;日本丰田manxbet万博体育app领投总部位于南沙的小马智行完成目前中国自动驾驶领域最高的一笔融资。


    近年来,随着AI、5G等技术的发展,各大车企、科技公司在无人驾驶领域合作,中国如百度、华为等企业更在全球范围内与该领域的其他参与者形成合力,促进中国智能manxbet万博体育app技术进入国际视野,拉动中国manxbet万博体育app产业的实力增长。为降低传染风险,抗疫专用车辆要求具备自动隔离、自动消毒、自动运行、自动避障等功能,这为无人驾驶、智能车辆等提供了广阔的应用场景,各研究机构、整车和零部件企业,可将抗疫专用车作为无人驾驶、高级辅助驾驶、智能车辆等技术的应用平台。



    作者:西南大学工程技术学院 杨洪涛

    原文刊载于《西南manxbet万博体育app信息》2020年第4期


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