消防一直是一项困难和危险的活动。即使在设备、材料和训练方面有了进步,与火灾作斗争的团队经常只能猜测风向、燃料来源、有毒物质和其他因素。
在美国,国家消防协会(NFPA)报告2020年,那场火灾导致3500人死亡,1.5万人受伤,财产损失219亿美元。更重要的是,野火正在蔓延更大更热城市火灾对生命和财产构成巨大风险。
然而,战线正在发生变化。低技术含量的卡车、梯子和水管虽然不会消失,但正在让位于人工智能(AI)、机器学习、卫星图像、无人机、数字热成像等数字技术。这些工具正在帮助消防员识别火灾的动态和特征,并更有效地做出反应。
说围昌潭他是一名机械工程师消防科技集团在美国国家标准与技术研究所(NIST),“数字技术用数据驱动的消防增强了传统的基于经验的消防。它可以帮助挽救财产和保护生命。”
走出火焰
数字技术越来越多地出现在消防第一线。例如,野火办公室隶属于美国内政部,已经采用了一种桌面软件应用程序FlamMap预测野火的蔓延和强度。它依靠遥感技术,包括激光雷达、无人机、自动气象站和卫星图像,以了解地形、植被、天气、土壤和过去的火灾等因素。
“这种类型的技术还帮助我们计算火灾的直接后果,从树木死亡率到有害烟雾和土壤受损,”林地火灾办公室的公共事务专家艾琳·麦克达夫说。
在加州大学河滨分校,理查德·明尼奇他是地球与行星科学系的教授,利用卫星和航空图像绘制热量和燃料地图。他的目标是更好地了解人类对土地的影响。然而,他的研究带来的好处还不止于此。他解释说:“这些地图提供了有价值的见解,让我们了解燃料的数量以及火灾将如何燃烧。”“有了这些信息,就有可能知道如何更有效地管理土地和应对野火。”
数字技术也在小范围内产生影响。无人驾驶飞机越来越多地用于调查火灾,提供态势感知和热评估,帮助救援,并到达可能使人类处于危险中的困难地区。数百个消防部门现在依赖无人机技术它可以结合特殊镜头和热成像技术,透过烟雾来测量火灾的温度。有些还开始使用仪器机器人技术。
物联网也在推动消防技术的进步。野火局已经介绍了高速宽带与卫星和边缘连接,以提高消防员的协调和安全。McDuff解释说:“远程跟踪系统的安装使野外消防经理和调度员能够实时查看车辆和人员的位置,提高态势感知能力和快速决策能力。”
美国林务局和其他机构正在求助虚拟现实系统训练消防员。与此同时,研究人员继续探索增强现实技术、可穿戴设备的使用,以及服装中的嵌入式传感器,这些传感器可以显示当前状况并识别危险情况。
人工智能引发科技进步
最热门的研发领域之一是人工智能和机器学习(ML)的使用。谭说,更先进的分析和人工智能系统可以为消防员提供可操作的信息。这可以帮助他们避免危险场景和极端火灾事件,包括所谓的“闪络”,导致火灾快速加速,通常在几秒钟内超过800°C。“这是消防员伤亡的第二大常见原因,”他说。
传统的数值方法不能有效地模拟风险和条件。围绕这些事件的因素太过复杂,模型可能会延迟实际事件5分钟或更长时间。然而,使用一种更先进的人工智能算法,通过合成机器数据训练开发,NISTs模型现在可以实时预测闪络,准确率高达89%。Tam说:“该模型利用了建筑结构中内置的热探测器的有限温度信号,直到它们失效。”
这个框架叫做P-FlashTam解释说,该技术最终可能被构建到消防员使用的移动网络中,但也可能导致传感器技术,使更复杂的烟雾探测器成为可能。事实上,NIST目前正在与消防行业和建筑自动化领域的公司合作,将这一概念引入现实世界。NIST目前正在现有的防火系统上测试这项技术,比如热探测器。
NIST和其他机构也在更广泛的领域进行探索智能消防技术,包括可穿戴设备、服装内嵌传感器和新型增强现实眼镜。Tam说:“数字技术在消防方面有很多用途。”
塞缪尔·格林加德是美国俄勒冈州西林的作家兼记者。
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