人工智能 + 物聯(lián)網(wǎng) + 動(dòng)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))

試想一下，當(dāng)你在購(gòu)物中心的愉快地購(gòu)物和吃大餐，突然火警警報(bào)被觸發(fā)了。起初，你以為只是一次稀疏平常的誤報(bào)，或者又是哪個(gè)混蛋在公共場(chǎng)所吸煙，內(nèi)心有點(diǎn)警覺(jué)但沒(méi)有過(guò)多在意。直到幾分鐘后，有人聞到了煙味，發(fā)現(xiàn)室內(nèi)濃煙彌漫，于是你開(kāi)始奔跑。

這時(shí)，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(lái)越濃，你開(kāi)始?xì)獯?。在那一刻，后知后覺(jué)的你，會(huì)選擇跟隨哪個(gè)方向的人流逃離火海？To be, or not to be, that is the question! 火災(zāi)中，人是脆弱的，絕望的，被困人群僅僅憑借直覺(jué)做出的逃生決定，很有可能將自己置入危險(xiǎn)的境地。

誠(chéng)然，在火災(zāi)中逃命，是所有人都不希望經(jīng)歷的事情。但萬(wàn)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(chǎng)的火災(zāi)，過(guò)火面積約400平方米，導(dǎo)致4人死亡。事實(shí)上，大型商場(chǎng)的設(shè)計(jì)原則就是讓大家不容易找到出口，然后在里面轉(zhuǎn)來(lái)轉(zhuǎn)去，增加停留時(shí)間而多消費(fèi)。

當(dāng)我們進(jìn)入一個(gè)陌生的建筑物，如商場(chǎng)和博物館，我們往往很少去主動(dòng)尋找安全逃生出口的位置。倘若發(fā)生火災(zāi)，隨著時(shí)間的推移，火災(zāi)釋放的煙氣會(huì)一步步降低環(huán)境的能見(jiàn)度，并引起受困者的中毒與窒息。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，超過(guò)2/3火災(zāi)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(zāi)中被困人員該如何選擇合適的逃生路線(xiàn)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(diǎn)光。很多指示牌有多個(gè)箭頭，給你怎么跑都安全或者都不安全的錯(cuò)覺(jué)。你并不知道那個(gè)"你認(rèn)為安全"的出口，是否會(huì)帶你走到萬(wàn)劫不復(fù)。

為了解決以上的難題，動(dòng)態(tài)逃生出口指示牌應(yīng)運(yùn)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(zāi)和其他重大公共安全事故爆發(fā)時(shí)，引導(dǎo)人群遠(yuǎn)離災(zāi)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(wú)法吸引逃生人群的注意力 [1]。相比而言，動(dòng)態(tài)逃生出口指示牌有額外的閃燈，而動(dòng)態(tài)的閃燈更容易被人注意到。

此外，除了綠色的信號(hào)燈外，動(dòng)態(tài)標(biāo)志可以釋放紅色的信號(hào)向人們警示有危險(xiǎn)的區(qū)域。心理學(xué)和視覺(jué)的研究表明，動(dòng)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(dòng)的趨勢(shì) [2]。在火災(zāi)中，動(dòng)態(tài)逃生出口指示牌可以引導(dǎo)疏散人員前往安全地帶，遠(yuǎn)離火場(chǎng)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(zāi)場(chǎng)景下被困人員的逃生幾率，從而為消防救援爭(zhēng)取到足夠的時(shí)間。然而，有個(gè)問(wèn)題，這么復(fù)雜的動(dòng)態(tài)逃生系統(tǒng)，應(yīng)該由誰(shuí)來(lái)操作控制？

依靠人來(lái)控制三維空間中這么復(fù)雜的指示系統(tǒng)，顯然是不可靠的。要實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)逃生出口指示牌的安全可靠，對(duì)不斷變化的災(zāi)難環(huán)境迅速而準(zhǔn)確地做出反應(yīng)，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(gè)完整而復(fù)雜的動(dòng)態(tài)出口標(biāo)識(shí)系統(tǒng)，包括監(jiān)測(cè)火災(zāi)場(chǎng)景的傳感器網(wǎng)路、數(shù)據(jù)分析單元、和遠(yuǎn)程控制執(zhí)行系統(tǒng)。常見(jiàn)的傳感器包括煙霧探測(cè)器、熱探測(cè)器、火焰探測(cè)器和視頻監(jiān)控等。測(cè)量的參數(shù)會(huì)通過(guò)有線(xiàn)或者無(wú)線(xiàn)傳送到云端做數(shù)據(jù)分析，或直接在現(xiàn)場(chǎng)完全邊緣計(jì)算，火場(chǎng)數(shù)據(jù)將由人工智能算法進(jìn)行分析，預(yù)測(cè)火災(zāi)發(fā)展，并規(guī)劃出安全逃生的最優(yōu)路線(xiàn)。之后，人工智能系統(tǒng)將遠(yuǎn)程操控每個(gè)動(dòng)態(tài)逃生出口指示牌，根據(jù)火災(zāi)位置和煙霧擴(kuò)散情況調(diào)整各自的照明指示燈。最后，在每個(gè)部件的配合下，整個(gè)系統(tǒng)可以引導(dǎo)人們逃往安全地帶。簡(jiǎn)而言之，整套智慧疏散系統(tǒng)需要結(jié)合建筑物聯(lián)網(wǎng)IoT，5G通訊，邊緣計(jì)算和人工智能，共同實(shí)現(xiàn)該神器 [3]。

理想很豐滿(mǎn)，現(xiàn)實(shí)很骨感?，F(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還遠(yuǎn)沒(méi)有普遍應(yīng)用于消防安全這個(gè)領(lǐng)域，市場(chǎng)現(xiàn)有的系統(tǒng)并不能實(shí)時(shí)收集煙霧或溫度數(shù)據(jù)從而作出進(jìn)一步的指令。開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)出口物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)仍需要長(zhǎng)期和大量的技術(shù)積累，更需要科學(xué)家、技術(shù)人員和建筑消防法規(guī)部門(mén)的緊密合作，逐步建設(shè)示范工程，最終獲得市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品和系統(tǒng)的認(rèn)可，可能需要10-20年。把科研成果和發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為市場(chǎng)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(dòng)態(tài)逃生出口指示牌可以在所有建筑中應(yīng)用，讓我們的生活都更有安全感。

相關(guān)鏈接文獻(xiàn)：

[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.