森林火災(zāi)逃生應(yīng)急產(chǎn)品設(shè)計(jì)研究

裴愛(ài)真

關(guān)鍵詞：森林火災(zāi);應(yīng)急產(chǎn)品;輔助引導(dǎo);設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TB472 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編碼：1672-7053（2021）12-0076-03

1森林火災(zāi)逃生應(yīng)急產(chǎn)品設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

目前針對(duì)森林火災(zāi)逃生產(chǎn)品的設(shè)計(jì)極少，更多的逃生應(yīng)急產(chǎn)品使用場(chǎng)景為室內(nèi)，或是小型便攜的應(yīng)急產(chǎn)品?，F(xiàn)市面上的逃生產(chǎn)品多為單一、扁平化，如生活中常見(jiàn)的消防應(yīng)急燈具和消防安全標(biāo)志（如圖1、圖2）。消防應(yīng)急燈具通常是在室內(nèi)突然斷電的時(shí)候提供暫時(shí)性的電源，以便人們可以看清周?chē)沫h(huán)境，但光照輻射范圍小，且對(duì)于逃生應(yīng)急方面來(lái)說(shuō)，不能起到輔助引導(dǎo)的作用，指引性弱。而相對(duì)具有指引性的消防安全標(biāo)志在逃生應(yīng)急方面是比較具有成效的，人們按照安全標(biāo)志的指引，在先前規(guī)定好的安全路線進(jìn)行逃生，的確是能提高一定的逃生率，但仍然存在著無(wú)法實(shí)時(shí)傳播的弊端，因?yàn)槁肪€已經(jīng)事先規(guī)定好了，且大多數(shù)情況下只有一條路線，若逃生過(guò)程中在其路線上的某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)雜物堵塞或是火勢(shì)蔓延，可能會(huì)直接導(dǎo)致無(wú)法逃生。

以上兩種逃生應(yīng)急產(chǎn)品雖為常見(jiàn)，但設(shè)計(jì)想法與概念急需更新迭代，目前有許多新興逃生應(yīng)急產(chǎn)品在設(shè)計(jì)競(jìng)賽中初露頭角，不斷地為逃生應(yīng)急產(chǎn)品市場(chǎng)提供新思源。如某個(gè)設(shè)計(jì)競(jìng)賽中的某個(gè)獲獎(jiǎng)作品，提出了室內(nèi)電子火災(zāi)逃生系統(tǒng)（如圖3），在本質(zhì)上其實(shí)與森林逃生大同小異，但室內(nèi)環(huán)境更好操作，所以在一定程度上森林逃生應(yīng)急產(chǎn)品設(shè)計(jì)難度大于室內(nèi)逃生應(yīng)急設(shè)計(jì)，而且也更少于后者。因此，對(duì)于森林火災(zāi)逃生中具有實(shí)際可視化、實(shí)時(shí)傳播性、明確指引性的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，目前市場(chǎng)上可設(shè)計(jì)空白點(diǎn)較多，具有很大的發(fā)展前景。

2森林火災(zāi)逃生應(yīng)急產(chǎn)品設(shè)計(jì)思路

關(guān)于森林火災(zāi)引導(dǎo)逃生應(yīng)急產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)按照以下設(shè)計(jì)思路進(jìn)行，即符合技術(shù)要求，滿足人們的心理需求，模糊產(chǎn)品邊界。首先，符合技術(shù)要求的前提是擁有龐大的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，包括林地地形數(shù)據(jù)的處理，反映林地中地形崎嶇的數(shù)據(jù)，并基于現(xiàn)有的DEM數(shù)據(jù)系統(tǒng)，分析當(dāng)?shù)匾欢ǚ秶鷥?nèi)的詳細(xì)地勢(shì)變化、起伏狀態(tài)，排除不可行走的地區(qū)[2]。在這一基礎(chǔ)上，才能進(jìn)行可行性的技術(shù)需求分析，即對(duì)發(fā)生火災(zāi)時(shí)的實(shí)地火勢(shì)蔓延情況、風(fēng)向的預(yù)測(cè)，以及后臺(tái)傳輸?shù)募皶r(shí)性。其次，在解決用戶迅速逃生的需求還需同時(shí)滿足人們的心理安全暗示需求，提升用戶的逃生自主度及其對(duì)產(chǎn)品的信任度。最后，模糊產(chǎn)品邊界是產(chǎn)品設(shè)計(jì)中與時(shí)俱進(jìn)的被倡導(dǎo)的設(shè)計(jì)思路之一，摒棄以往沉悶枯燥的傳統(tǒng)應(yīng)急產(chǎn)品印象，以新生優(yōu)美的造型和功能整合呈現(xiàn)在生活中。

2.1符合技術(shù)要求

第一，提前鎖定易燃區(qū)。用攝像捕獲樹(shù)枝和樹(shù)葉量，綜合評(píng)估一個(gè)地區(qū)的水分含量、生物量，從而計(jì)算該地區(qū)發(fā)生森林火災(zāi)的可能性。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)可以幫助逃生者躲避易燃區(qū)，減少無(wú)效逃生。如美國(guó)silviaTerra公司則運(yùn)用衛(wèi)星圖像對(duì)全域樹(shù)木列表以15×15的精細(xì)化分析幫助規(guī)劃人員找出高風(fēng)險(xiǎn)火災(zāi)區(qū)域進(jìn)行預(yù)防（如圖4）。

第二，風(fēng)向風(fēng)速檢測(cè)。對(duì)不同區(qū)域進(jìn)行風(fēng)向風(fēng)速的檢測(cè)，提高逃生引導(dǎo)系統(tǒng)的精準(zhǔn)度。在固定的檢測(cè)條件下，超聲波在空氣中傳播的速度可以和風(fēng)速函數(shù)對(duì)應(yīng)，通過(guò)計(jì)算即可得到精確的風(fēng)速和風(fēng)向。檢測(cè)儀上的兩個(gè)通道是相反方向，因此溫度對(duì)聲波產(chǎn)生的影響可以忽略不計(jì)[3]（如圖5）。

第三，火焰探測(cè)?；鹧嫣綔y(cè)器通過(guò)檢測(cè)火焰特殊波長(zhǎng)的紫外線、紅外線、可見(jiàn)光等，同時(shí)配合火焰特征閃爍頻率來(lái)識(shí)別、檢測(cè)發(fā)現(xiàn)起火位置，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_(tái)。在火勢(shì)變大前，提前疏散人群并報(bào)警撲滅（如圖6）。

第四，數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)處理分析、數(shù)據(jù)傳輸分為有線傳輸與無(wú)線傳輸。在火場(chǎng)內(nèi)，極高的溫度會(huì)影響信息的傳遞。無(wú)線信息傳輸本身具有三大優(yōu)勢(shì)：綜合成本低、組網(wǎng)靈活、可擴(kuò)展性好，即插即用、維護(hù)費(fèi)用低[4]。

2.2滿足人們的心理安全需求

第一，燈色暗示。人們平時(shí)過(guò)馬路都是紅燈停、綠燈行，其實(shí)這就暗示了紅燈代表危險(xiǎn)、綠燈代表安全的意思。紅燈作為一種禁止危險(xiǎn)的信號(hào)，可以使逃生者看到之后，便產(chǎn)生不可靠近的心理暗示。與此同時(shí)，人們視神經(jīng)細(xì)胞的擴(kuò)展反應(yīng)也會(huì)被紅色所影響，這種顏色會(huì)使人變的興奮，因而在設(shè)備中使用紅色信號(hào)燈來(lái)表示危險(xiǎn)就會(huì)更加醒目，讓逃生者在很遠(yuǎn)的地方就能看見(jiàn)紅色信號(hào)燈，來(lái)引起逃生者的警覺(jué)。綠色則與紅色相反，即可產(chǎn)生安全的心理暗示，讓人不自覺(jué)靠近。

第二，控制燈光變色速度緩沖[5]。危險(xiǎn)和安全的轉(zhuǎn)換若只在一線之間，不僅會(huì)讓人時(shí)刻處在緊繃害怕的狀態(tài)，產(chǎn)生精神紊亂，放棄抵抗火焰的侵襲。也容易產(chǎn)生僥幸心理，認(rèn)為這一刻的危險(xiǎn)不代表下一刻的狀態(tài)，從而影響逃跑進(jìn)程。因此，通過(guò)燈格的方式來(lái)展示實(shí)地的安全程度，不僅可以更加準(zhǔn)確的體現(xiàn)出所處位置的危險(xiǎn)程度，還能給逃生者一個(gè)緩沖的作用，讓人們能冷靜逃生。

第三，設(shè)置指示箭頭明確逃生路線。因?yàn)樯值貏?shì)復(fù)雜，因此哪怕逃生者知道大致的安全區(qū)，也容易繞遠(yuǎn)路逃生，并且在煙霧大的情況下容易看不見(jiàn)路，從而毫無(wú)章法的四處逃離。因此，設(shè)置具有強(qiáng)烈引導(dǎo)作用的指示箭頭，并且輔助綠色燈光無(wú)疑給人們打了一劑強(qiáng)心針，幫助人們高效逃生。

2.3模糊產(chǎn)品邊界

傳統(tǒng)的應(yīng)急產(chǎn)品大都會(huì)被設(shè)計(jì)得非常明顯，采用鮮艷的紅色進(jìn)行裝飾，同時(shí)外觀造型也被處理得很直白、線條分明。但隨著近幾年的設(shè)計(jì)趨勢(shì)發(fā)展，前沿理念提倡將應(yīng)急產(chǎn)品做的很優(yōu)美，或是與周邊環(huán)境相適應(yīng)。應(yīng)急產(chǎn)品的外觀及功能也應(yīng)該融入日常生活環(huán)境中，模糊產(chǎn)品邊界（如圖7）。

3森林火災(zāi)逃生應(yīng)急產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)踐

3.1造型設(shè)計(jì)

火災(zāi)逃生設(shè)備造型簡(jiǎn)潔，下端采用旋轉(zhuǎn)式箭頭設(shè)計(jì)，整體大小比例適中，而森林中樹(shù)木較多且較高，所以設(shè)備的高度為6米可以讓用戶在較遠(yuǎn)的地方觀看到指示燈。同時(shí)設(shè)備采用灰色外形整體色調(diào)統(tǒng)一和諧，避免因路燈造型過(guò)于鮮艷而誤導(dǎo)逃生者，整體外觀輪廓采用圓柱形結(jié)合三角形結(jié)構(gòu)，保證路燈穩(wěn)固耐用，上端路燈指示部分較粗，給予逃生者更好的視覺(jué)判斷，可以快速準(zhǔn)確的作出相應(yīng)判斷，同時(shí)上端風(fēng)向風(fēng)速檢測(cè)儀為金屬材質(zhì)，形成材質(zhì)對(duì)比，對(duì)于用戶自行判斷風(fēng)向也具有引導(dǎo)作用，設(shè)備與森林環(huán)境相適應(yīng)，整體和諧統(tǒng)一，如圖8所示，產(chǎn)品尺寸如圖9所示。

3.2材質(zhì)設(shè)計(jì)

森林火災(zāi)逃生設(shè)備主要由燈柱、箭頭指示牌、三色可變燈環(huán)、太陽(yáng)能板、攝像頭、風(fēng)速風(fēng)向儀、LED燈帶等7部分組成（如圖10）。其中在產(chǎn)品的主體外觀上采用鋁鎂合金的材質(zhì)，這種材料具有抗高溫、抗腐蝕的作用，同時(shí)在其表面進(jìn)行金屬?lài)娡抗に囂幚?，可以保證產(chǎn)品不受大自然的腐蝕，造成生銹等問(wèn)題，從而破壞產(chǎn)品整體結(jié)構(gòu)。在指示箭頭的表面采用PMMA亞克力材質(zhì)，這種材質(zhì)具有抗高溫、透光性良好等屬性，相比于傳統(tǒng)玻璃，它可以更長(zhǎng)時(shí)間地經(jīng)受火焰的炙烤，不會(huì)像玻璃出現(xiàn)突然爆裂的現(xiàn)象。內(nèi)部使用LED燈光，可以進(jìn)行多色切換，清晰地指示逃生者向何處逃生。頂部具有兩個(gè)太陽(yáng)能板，可以節(jié)約能源，提高資源利用效率。在頂部使用不銹鋼制成的風(fēng)向檢測(cè)儀可以快速精準(zhǔn)地確定風(fēng)向，傳輸至后臺(tái)進(jìn)行更加精準(zhǔn)的分析和判斷，如表1所示。

3.3功能設(shè)計(jì)

通過(guò)后端數(shù)據(jù)傳輸，來(lái)控制每個(gè)設(shè)備的高效運(yùn)作。一方面，日常使用時(shí)作為景區(qū)的道路指引;另一方面，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，通過(guò)后臺(tái)數(shù)據(jù)分析及發(fā)送控制路燈的燈光顏色及箭頭指引，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)可以快速幫助游客進(jìn)行逃生，避免造成生命危險(xiǎn)。

3.3.1應(yīng)急模式

在應(yīng)急模式下，路燈頂部為紅色滿格亮燈，下面箭頭為綠色指引安全通道。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，頂部的指示燈為滿格狀態(tài)，在距離2—4Km之外的逃生者可以及時(shí)看到，遠(yuǎn)離這個(gè)方向，同時(shí)可以結(jié)合距離自己較近路燈下方的箭頭，通過(guò)自己的判斷結(jié)合路燈的指引選擇最佳的逃生路線（如圖11、圖12）。

3.3.2日常模式

在白天路燈就如正常一般，箭頭當(dāng)做景區(qū)游覽指示牌，指引游客去往不同的景點(diǎn)游玩，同時(shí)替代傳統(tǒng)指示牌，一燈兩用達(dá)到節(jié)約材料，綠色循環(huán)可持續(xù)的使用，也為景區(qū)替換節(jié)約了成本，同時(shí)提高了景區(qū)游玩的安全性（如圖13、圖14）。

3.4逃生路線規(guī)劃

每一個(gè)路燈都是一個(gè)數(shù)據(jù)收集站，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)每個(gè)路燈將自身檢索到的火焰情況，風(fēng)速風(fēng)向傳輸至后臺(tái)，后臺(tái)通過(guò)大數(shù)據(jù)分析反饋于路燈，采取不同的燈光變化及變換箭頭指引的方向引導(dǎo)游客逃生（如圖15）。

森林火災(zāi)發(fā)生后，火焰探測(cè)器監(jiān)測(cè)火災(zāi)的發(fā)生，將信息傳輸給后臺(tái)，后臺(tái)開(kāi)啟燈柱的應(yīng)急模式并報(bào)警。應(yīng)急指示燈在亮燈的同時(shí)還擁有可旋轉(zhuǎn)箭頭指示逃生的方向，每一個(gè)指示燈上的箭頭均指向離本身最近的滿格綠燈的方向，擇優(yōu)提供逃生路線。當(dāng)風(fēng)向發(fā)生變化而改變火勢(shì)蔓延方向時(shí)，后臺(tái)接收實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并重新規(guī)劃最優(yōu)逃生路線，并發(fā)送到各個(gè)指示燈處，此時(shí)指示箭頭則會(huì)作出相應(yīng)調(diào)整，為人們重新指引逃生方向。

用不同的燈光顏色（紅與綠）以及燈光條亮格數(shù)量的變化來(lái)反映實(shí)時(shí)的火勢(shì)情況?；馂?zāi)發(fā)生時(shí)，通過(guò)后臺(tái)對(duì)風(fēng)向，火勢(shì)蔓延方向以及易燃區(qū)的躲避計(jì)算，火源中心處紅燈亮滿格燈，隨著距離變遠(yuǎn)火勢(shì)強(qiáng)度變?nèi)?，火源附近的紅燈亮格變少。無(wú)火處亮綠燈，距離火源中心越遠(yuǎn)綠燈亮格越多，直至最安全的地方綠燈全亮。當(dāng)逃生者離滿格綠燈處越近說(shuō)明能越快完全逃生。根據(jù)物理原理，光在空氣中傳播時(shí)會(huì)發(fā)生散射。在相同的介質(zhì)下，光的波長(zhǎng)越短，散射效果越強(qiáng)，反之亦然。在所有可見(jiàn)光中，紅光的波長(zhǎng)最長(zhǎng)，空氣對(duì)紅光的散射效果最弱，并且可以傳播的更遠(yuǎn)。特別是在下雨天或大霧天，空氣的透明度顯著降低，并且紅光的影響更加明顯。最后，燈柱材料選擇抗高溫，強(qiáng)度高的金屬合金材料，可以抵抗發(fā)生火災(zāi)時(shí)的高溫。

4結(jié)語(yǔ)

由2019年的涼山森林火災(zāi)引發(fā)的深思，希望能為森林景區(qū)的火災(zāi)狀況提出有價(jià)值的創(chuàng)想，從森林系統(tǒng)角度研究逃生指引機(jī)制和逃生指引。在應(yīng)急逃生方面，便于人們快速地做出安全逃生判斷。在火情方面，利于人們直觀得到火勢(shì)的實(shí)時(shí)信息。此次研究希望能填補(bǔ)森林火災(zāi)中輔助逃生產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計(jì)的空白，通過(guò)可旋轉(zhuǎn)變化的指示箭頭使人們更直觀地了解火勢(shì)的實(shí)時(shí)變化情況，引導(dǎo)出更安全的逃生路線，同時(shí)提出讓被困者在逃生中由被動(dòng)方轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)方的概念，有效地提高了被困者的自救率，增加了人們的逃生時(shí)間。以期為現(xiàn)有的森林火災(zāi)逃生措施提供了一個(gè)新的方向，具有一定社會(huì)價(jià)值與科研價(jià)值，大大減少森林防火和火災(zāi)救援的成本，減少人員傷亡率，體現(xiàn)了對(duì)人們生命的關(guān)懷重視。