森林火災逃生應急產品設計研究

裴愛真

關鍵詞：森林火災;應急產品;輔助引導;設計

中圖分類號：TB472 文獻標識碼：A

文章編碼：1672-7053（2021）12-0076-03

1森林火災逃生應急產品設計現狀

目前針對森林火災逃生產品的設計極少，更多的逃生應急產品使用場景為室內，或是小型便攜的應急產品。現市面上的逃生產品多為單一、扁平化，如生活中常見的消防應急燈具和消防安全標志（如圖1、圖2）。消防應急燈具通常是在室內突然斷電的時候提供暫時性的電源，以便人們可以看清周圍的環境，但光照輻射范圍小，且對于逃生應急方面來說，不能起到輔助引導的作用，指引性弱。而相對具有指引性的消防安全標志在逃生應急方面是比較具有成效的，人們按照安全標志的指引，在先前規定好的安全路線進行逃生，的確是能提高一定的逃生率，但仍然存在著無法實時傳播的弊端，因為路線已經事先規定好了，且大多數情況下只有一條路線，若逃生過程中在其路線上的某一環節出現雜物堵塞或是火勢蔓延，可能會直接導致無法逃生。

以上兩種逃生應急產品雖為常見，但設計想法與概念急需更新迭代，目前有許多新興逃生應急產品在設計競賽中初露頭角，不斷地為逃生應急產品市場提供新思源。如某個設計競賽中的某個獲獎作品，提出了室內電子火災逃生系統（如圖3），在本質上其實與森林逃生大同小異，但室內環境更好操作，所以在一定程度上森林逃生應急產品設計難度大于室內逃生應急設計，而且也更少于后者。因此，對于森林火災逃生中具有實際可視化、實時傳播性、明確指引性的產品設計，目前市場上可設計空白點較多，具有很大的發展前景。

2森林火災逃生應急產品設計思路

關于森林火災引導逃生應急產品設計應按照以下設計思路進行，即符合技術要求，滿足人們的心理需求，模糊產品邊界。首先，符合技術要求的前提是擁有龐大的數據基礎，包括林地地形數據的處理，反映林地中地形崎嶇的數據，并基于現有的DEM數據系統，分析當地一定范圍內的詳細地勢變化、起伏狀態，排除不可行走的地區[2]。在這一基礎上，才能進行可行性的技術需求分析，即對發生火災時的實地火勢蔓延情況、風向的預測，以及后臺傳輸的及時性。其次，在解決用戶迅速逃生的需求還需同時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產品的信任度。最后，模糊產品邊界是產品設計中與時俱進的被倡導的設計思路之一，摒棄以往沉悶枯燥的傳統應急產品印象，以新生優美的造型和功能整合呈現在生活中。

2.1符合技術要求

第一，提前鎖定易燃區。用攝像捕獲樹枝和樹葉量，綜合評估一個地區的水分含量、生物量，從而計算該地區發生森林火災的可能性。當火災發生時可以幫助逃生者躲避易燃區，減少無效逃生。如美國silviaTerra公司則運用衛星圖像對全域樹木列表以15×15的精細化分析幫助規劃人員找出高風險火災區域進行預防（如圖4）。

第二，風向風速檢測。對不同區域進行風向風速的檢測，提高逃生引導系統的精準度。在固定的檢測條件下，超聲波在空氣中傳播的速度可以和風速函數對應，通過計算即可得到精確的風速和風向。檢測儀上的兩個通道是相反方向，因此溫度對聲波產生的影響可以忽略不計[3]（如圖5）。

第三，火焰探測。火焰探測器通過檢測火焰特殊波長的紫外線、紅外線、可見光等，同時配合火焰特征閃爍頻率來識別、檢測發現起火位置，將數據傳輸到后臺。在火勢變大前，提前疏散人群并報警撲滅（如圖6）。

第四，數據傳輸。數據處理分析、數據傳輸分為有線傳輸與無線傳輸。在火場內，極高的溫度會影響信息的傳遞。無線信息傳輸本身具有三大優勢：綜合成本低、組網靈活、可擴展性好，即插即用、維護費用低[4]。

2.2滿足人們的心理安全需求

第一，燈色暗示。人們平時過馬路都是紅燈停、綠燈行，其實這就暗示了紅燈代表危險、綠燈代表安全的意思。紅燈作為一種禁止危險的信號，可以使逃生者看到之后，便產生不可靠近的心理暗示。與此同時，人們視神經細胞的擴展反應也會被紅色所影響，這種顏色會使人變的興奮，因而在設備中使用紅色信號燈來表示危險就會更加醒目，讓逃生者在很遠的地方就能看見紅色信號燈，來引起逃生者的警覺。綠色則與紅色相反，即可產生安全的心理暗示，讓人不自覺靠近。

第二，控制燈光變色速度緩沖[5]。危險和安全的轉換若只在一線之間，不僅會讓人時刻處在緊繃害怕的狀態，產生精神紊亂，放棄抵抗火焰的侵襲。也容易產生僥幸心理，認為這一刻的危險不代表下一刻的狀態，從而影響逃跑進程。因此，通過燈格的方式來展示實地的安全程度，不僅可以更加準確的體現出所處位置的危險程度，還能給逃生者一個緩沖的作用，讓人們能冷靜逃生。

第三，設置指示箭頭明確逃生路線。因為森林地勢復雜，因此哪怕逃生者知道大致的安全區，也容易繞遠路逃生，并且在煙霧大的情況下容易看不見路，從而毫無章法的四處逃離。因此，設置具有強烈引導作用的指示箭頭，并且輔助綠色燈光無疑給人們打了一劑強心針，幫助人們高效逃生。

2.3模糊產品邊界

傳統的應急產品大都會被設計得非常明顯，采用鮮艷的紅色進行裝飾，同時外觀造型也被處理得很直白、線條分明。但隨著近幾年的設計趨勢發展，前沿理念提倡將應急產品做的很優美，或是與周邊環境相適應。應急產品的外觀及功能也應該融入日常生活環境中，模糊產品邊界（如圖7）。

3森林火災逃生應急產品設計實踐

3.1造型設計

火災逃生設備造型簡潔，下端采用旋轉式箭頭設計，整體大小比例適中，而森林中樹木較多且較高，所以設備的高度為6米可以讓用戶在較遠的地方觀看到指示燈。同時設備采用灰色外形整體色調統一和諧，避免因路燈造型過于鮮艷而誤導逃生者，整體外觀輪廓采用圓柱形結合三角形結構，保證路燈穩固耐用，上端路燈指示部分較粗，給予逃生者更好的視覺判斷，可以快速準確的作出相應判斷，同時上端風向風速檢測儀為金屬材質，形成材質對比，對于用戶自行判斷風向也具有引導作用，設備與森林環境相適應，整體和諧統一，如圖8所示，產品尺寸如圖9所示。

3.2材質設計

森林火災逃生設備主要由燈柱、箭頭指示牌、三色可變燈環、太陽能板、攝像頭、風速風向儀、LED燈帶等7部分組成（如圖10）。其中在產品的主體外觀上采用鋁鎂合金的材質，這種材料具有抗高溫、抗腐蝕的作用，同時在其表面進行金屬噴涂工藝處理，可以保證產品不受大自然的腐蝕，造成生銹等問題，從而破壞產品整體結構。在指示箭頭的表面采用PMMA亞克力材質，這種材質具有抗高溫、透光性良好等屬性，相比于傳統玻璃，它可以更長時間地經受火焰的炙烤，不會像玻璃出現突然爆裂的現象。內部使用LED燈光，可以進行多色切換，清晰地指示逃生者向何處逃生。頂部具有兩個太陽能板，可以節約能源，提高資源利用效率。在頂部使用不銹鋼制成的風向檢測儀可以快速精準地確定風向，傳輸至后臺進行更加精準的分析和判斷，如表1所示。

3.3功能設計

通過后端數據傳輸，來控制每個設備的高效運作。一方面，日常使用時作為景區的道路指引;另一方面，在發生火災時，通過后臺數據分析及發送控制路燈的燈光顏色及箭頭指引，在發生火災時可以快速幫助游客進行逃生，避免造成生命危險。

3.3.1應急模式

在應急模式下，路燈頂部為紅色滿格亮燈，下面箭頭為綠色指引安全通道。當發生火災時，頂部的指示燈為滿格狀態，在距離2—4Km之外的逃生者可以及時看到，遠離這個方向，同時可以結合距離自己較近路燈下方的箭頭，通過自己的判斷結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，箭頭當做景區游覽指示牌，指引游客去往不同的景點游玩，同時替代傳統指示牌，一燈兩用達到節約材料，綠色循環可持續的使用，也為景區替換節約了成本，同時提高了景區游玩的安全性（如圖13、圖14）。

3.4逃生路線規劃

每一個路燈都是一個數據收集站，當火災發生時每個路燈將自身檢索到的火焰情況，風速風向傳輸至后臺，后臺通過大數據分析反饋于路燈，采取不同的燈光變化及變換箭頭指引的方向引導游客逃生（如圖15）。

森林火災發生后，火焰探測器監測火災的發生，將信息傳輸給后臺，后臺開啟燈柱的應急模式并報警。應急指示燈在亮燈的同時還擁有可旋轉箭頭指示逃生的方向，每一個指示燈上的箭頭均指向離本身最近的滿格綠燈的方向，擇優提供逃生路線。當風向發生變化而改變火勢蔓延方向時，后臺接收實時數據進行分析，并重新規劃最優逃生路線，并發送到各個指示燈處，此時指示箭頭則會作出相應調整，為人們重新指引逃生方向。

用不同的燈光顏色（紅與綠）以及燈光條亮格數量的變化來反映實時的火勢情況。火災發生時，通過后臺對風向，火勢蔓延方向以及易燃區的躲避計算，火源中心處紅燈亮滿格燈，隨著距離變遠火勢強度變弱，火源附近的紅燈亮格變少。無火處亮綠燈，距離火源中心越遠綠燈亮格越多，直至最安全的地方綠燈全亮。當逃生者離滿格綠燈處越近說明能越快完全逃生。根據物理原理，光在空氣中傳播時會發生散射。在相同的介質下，光的波長越短，散射效果越強，反之亦然。在所有可見光中，紅光的波長最長，空氣對紅光的散射效果最弱，并且可以傳播的更遠。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，強度高的金屬合金材料，可以抵抗發生火災時的高溫。

4結語

由2019年的涼山森林火災引發的深思，希望能為森林景區的火災狀況提出有價值的創想，從森林系統角度研究逃生指引機制和逃生指引。在應急逃生方面，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的實時信息。此次研究希望能填補森林火災中輔助逃生產品系統設計的空白，通過可旋轉變化的指示箭頭使人們更直觀地了解火勢的實時變化情況，引導出更安全的逃生路線，同時提出讓被困者在逃生中由被動方轉變為主動方的概念，有效地提高了被困者的自救率，增加了人們的逃生時間。以期為現有的森林火災逃生措施提供了一個新的方向，具有一定社會價值與科研價值，大大減少森林防火和火災救援的成本，減少人員傷亡率，體現了對人們生命的關懷重視。