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人工智能 + 物聯(lián)網(wǎng) + 動態(tài)逃生出口指示系統(tǒng)(基于智慧消防的智慧疏散系統(tǒng))

2022年03月21日 16:33:51行業(yè)資訊3672

智能動態(tài)出口指示牌:帶你逃出火海的神器


黃灝賢,黃鑫炎
香港理工大學 建筑環(huán)境與能源工程系 消防安全工程研究中心

試想一下,當你在購物中心的愉快地購物和吃大餐,突然火警警報被觸發(fā)了。起初,你以為只是一次稀疏平常的誤報,或者又是哪個混蛋在公共場所吸煙,內心有點警覺但沒有過多在意。直到幾分鐘后,有人聞到了煙味,發(fā)現(xiàn)室內濃煙彌漫,于是你開始奔跑。

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這時,有幾股人流分別朝方向迥異的不同方向狂奔和尖叫,而煙霧越來越濃,你開始氣喘。在那一刻,后知后覺的你,會選擇跟隨哪個方向的人流逃離火海?To be, or not to be, that is the question! 火災中,人是脆弱的,絕望的,被困人群僅僅憑借直覺做出的逃生決定,很有可能將自己置入危險的境地。

誠然,在火災中逃命,是所有人都不希望經(jīng)歷的事情。但萬一真正發(fā)生突發(fā)事故,如何安全地從建筑逃生,將成為每一名被困者的頭等難題。如21年發(fā)生在安徽池州一商場的火災,過火面積約400平方米,導致4人死亡。事實上,大型商場的設計原則就是讓大家不容易找到出口,然后在里面轉來轉去,增加停留時間而多消費。

當我們進入一個陌生的建筑物,如商場和博物館,我們往往很少去主動尋找安全逃生出口的位置。倘若發(fā)生火災,隨著時間的推移,火災釋放的煙氣會一步步降低環(huán)境的能見度,并引起受困者的中毒與窒息。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明,超過2/3火災身亡者都是煙氣中毒,很多人就倒在距離安全出口一步之遙的位置。

那火災中被困人員該如何選擇合適的逃生路線呢?也許你的選擇是跟隨逃生出口指示牌的指示逃脫。然而不幸的是,現(xiàn)有的逃生出口指示牌是靜態(tài)的,它們的安裝位置是在建筑施工前就已經(jīng)規(guī)劃確定好的。因此,不管火怎么燒,它們只能保證“亮著”,在煙霧中給點光。很多指示牌有多個箭頭,給你怎么跑都安全或者都不安全的錯覺。你并不知道那個"你認為安全"的出口,是否會帶你走到萬劫不復。

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傳統(tǒng)逃生出口指示牌
動態(tài)逃生出口指示牌 Dynamic Exit Signage

為了解決以上的難題,動態(tài)逃生出口指示牌應運而生,并將成為下一代革新性的消防產(chǎn)品,它們可以在火災和其他重大公共安全事故爆發(fā)時,引導人群遠離災害中心,成功逃離受困建筑。大量研究表明,傳統(tǒng)的靜態(tài)逃生指示牌在緊急情況下很雞肋,完全無法吸引逃生人群的注意力 [1]。相比而言,動態(tài)逃生出口指示牌有額外的閃燈,而動態(tài)的閃燈更容易被人注意到。

此外,除了綠色的信號燈外,動態(tài)標志可以釋放紅色的信號向人們警示有危險的區(qū)域。心理學和視覺的研究表明,動態(tài)的綠色頻閃燈更能給人安全感和信任感,可以打破“自以為是”向熟悉的出口移動的趨勢 [2]。在火災中,動態(tài)逃生出口指示牌可以引導疏散人員前往安全地帶,遠離火場的高溫,避免人群吸入有毒煙霧,以及從眾性的帶偏。這將大大提高火災場景下被困人員的逃生幾率,從而為消防救援爭取到足夠的時間。然而,有個問題,這么復雜的動態(tài)逃生系統(tǒng),應該由誰來操作控制?

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動態(tài)逃生出口指示牌
人工智能 + 物聯(lián)網(wǎng) + 動態(tài)逃生出口指示系統(tǒng)

依靠人來控制三維空間中這么復雜的指示系統(tǒng),顯然是不可靠的。要實現(xiàn)動態(tài)逃生出口指示牌的安全可靠,對不斷變化的災難環(huán)境迅速而準確地做出反應,需要基于人工智能的智慧消防系統(tǒng)。首先,消防工程師需要在建筑中布置一個完整而復雜的動態(tài)出口標識系統(tǒng),包括監(jiān)測火災場景的傳感器網(wǎng)路、數(shù)據(jù)分析單元、和遠程控制執(zhí)行系統(tǒng)。常見的傳感器包括煙霧探測器、熱探測器、火焰探測器和視頻監(jiān)控等。測量的參數(shù)會通過有線或者無線傳送到云端做數(shù)據(jù)分析,或直接在現(xiàn)場完全邊緣計算,火場數(shù)據(jù)將由人工智能算法進行分析,預測火災發(fā)展,并規(guī)劃出安全逃生的最優(yōu)路線。之后,人工智能系統(tǒng)將遠程操控每個動態(tài)逃生出口指示牌,根據(jù)火災位置和煙霧擴散情況調整各自的照明指示燈。最后,在每個部件的配合下,整個系統(tǒng)可以引導人們逃往安全地帶。簡而言之,整套智慧疏散系統(tǒng)需要結合建筑物聯(lián)網(wǎng)IoT,5G通訊,邊緣計算和人工智能,共同實現(xiàn)該神器 [3]。

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智慧動態(tài)出口指示系統(tǒng)

理想很豐滿,現(xiàn)實很骨感?,F(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)技術還遠沒有普遍應用于消防安全這個領域,市場現(xiàn)有的系統(tǒng)并不能實時收集煙霧或溫度數(shù)據(jù)從而作出進一步的指令。開發(fā)動態(tài)出口物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)仍需要長期和大量的技術積累,更需要科學家、技術人員和建筑消防法規(guī)部門的緊密合作,逐步建設示范工程,最終獲得市場對產(chǎn)品和系統(tǒng)的認可,可能需要10-20年。把科研成果和發(fā)現(xiàn)轉化為市場上可行的產(chǎn)品絕非易事,我們期待著有一天能看到智能的動態(tài)逃生出口指示牌可以在所有建筑中應用,讓我們的生活都更有安全感。

相關鏈接文獻:

[1] Hui, X., Galea, E. R., & Lawrence, P. J. (2014). Experimental and survey studies on the effectiveness of dynamic signage systems. Fire Safety Science, 11, 1129–1143. 

[2] Nilsson, Daniel, Frantzich, H., & Saunders, W. (2005). Coloured flashing lights to mark emergency exits - Experiences from evacuation experiments. Fire Safety Science, January, 569–579. 

[3] Wang, W., Wang, N., Jafer, E., Hayes, M., O’Flynn, B., & O’Mathuna, C. (2010). Autonomous wireless sensor network based building energy and environment monitoring system design. 2010 2nd Conference on Environmental Science and Information Application Technology, ESIAT 2010, 3, 367–372. 



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