森林火灾逃生应急产品设计研究

裴爱真

关键词：森林火灾;应急产品;辅助引导;设计

中图分类号：TB472 文献标识码：A

文章编码：1672-7053（2021）12-0076-03

1森林火灾逃生应急产品设计现状

目前针对森林火灾逃生产品的设计极少，更多的逃生应急产品使用场景为室内，或是小型便携的应急产品。现市面上的逃生产品多为单一、扁平化，如生活中常见的消防应急灯具和消防安全标志（如图1、图2）。消防应急灯具通常是在室内突然断电的时候提供暂时性的电源，以便人们可以看清周围的环境，但光照辐射范围小，且对于逃生应急方面来说，不能起到辅助引导的作用，指引性弱。而相对具有指引性的消防安全标志在逃生应急方面是比较具有成效的，人们按照安全标志的指引，在先前规定好的安全路线进行逃生，的确是能提高一定的逃生率，但仍然存在着无法实时传播的弊端，因为路线已经事先规定好了，且大多数情况下只有一条路线，若逃生过程中在其路线上的某一环节出现杂物堵塞或是火势蔓延，可能会直接导致无法逃生。

以上两种逃生应急产品虽为常见，但设计想法与概念急需更新迭代，目前有许多新兴逃生应急产品在设计竞赛中初露头角，不断地为逃生应急产品市场提供新思源。如某个设计竞赛中的某个获奖作品，提出了室内电子火灾逃生系统（如图3），在本质上其实与森林逃生大同小异，但室内环境更好操作，所以在一定程度上森林逃生应急产品设计难度大于室内逃生应急设计，而且也更少于后者。因此，对于森林火灾逃生中具有实际可视化、实时传播性、明确指引性的产品设计，目前市场上可设计空白点较多，具有很大的发展前景。

2森林火灾逃生应急产品设计思路

关于森林火灾引导逃生应急产品设计应按照以下设计思路进行，即符合技术要求，满足人们的心理需求，模糊产品边界。首先，符合技术要求的前提是拥有庞大的数据基础，包括林地地形数据的处理，反映林地中地形崎岖的数据，并基于现有的DEM数据系统，分析当地一定范围内的详细地势变化、起伏状态，排除不可行走的地区[2]。在这一基础上，才能进行可行性的技术需求分析，即对发生火灾时的实地火势蔓延情况、风向的预测，以及后台传输的及时性。其次，在解决用户迅速逃生的需求还需同时满足人们的心理安全暗示需求，提升用户的逃生自主度及其对产品的信任度。最后，模糊产品边界是产品设计中与时俱进的被倡导的设计思路之一，摒弃以往沉闷枯燥的传统应急产品印象，以新生优美的造型和功能整合呈现在生活中。

2.1符合技术要求

第一，提前锁定易燃区。用摄像捕获树枝和树叶量，综合评估一个地区的水分含量、生物量，从而计算该地区发生森林火灾的可能性。当火灾发生时可以帮助逃生者躲避易燃区，减少无效逃生。如美国silviaTerra公司则运用卫星图像对全域树木列表以15×15的精细化分析帮助规划人员找出高风险火灾区域进行预防（如图4）。

第二，风向风速检测。对不同区域进行风向风速的检测，提高逃生引导系统的精准度。在固定的检测条件下，超声波在空气中传播的速度可以和风速函数对应，通过计算即可得到精确的风速和风向。检测仪上的两个通道是相反方向，因此温度对声波产生的影响可以忽略不计[3]（如图5）。

第三，火焰探测。火焰探测器通过检测火焰特殊波长的紫外线、红外线、可见光等，同时配合火焰特征闪烁频率来识别、检测发现起火位置，将数据传输到后台。在火势变大前，提前疏散人群并报警扑灭（如图6）。

第四，数据传输。数据处理分析、数据传输分为有线传输与无线传输。在火场内，极高的温度会影响信息的传递。无线信息传输本身具有三大优势：综合成本低、组网灵活、可扩展性好，即插即用、维护费用低[4]。

2.2满足人们的心理安全需求

第一，灯色暗示。人们平时过马路都是红灯停、绿灯行，其实这就暗示了红灯代表危险、绿灯代表安全的意思。红灯作为一种禁止危险的信号，可以使逃生者看到之后，便产生不可靠近的心理暗示。与此同时，人们视神经细胞的扩展反应也会被红色所影响，这种颜色会使人变的兴奋，因而在设备中使用红色信号灯来表示危险就会更加醒目，让逃生者在很远的地方就能看见红色信号灯，来引起逃生者的警觉。绿色则与红色相反，即可产生安全的心理暗示，让人不自觉靠近。

第二，控制灯光变色速度缓冲[5]。危险和安全的转换若只在一线之间，不仅会让人时刻处在紧绷害怕的状态，产生精神紊乱，放弃抵抗火焰的侵袭。也容易产生侥幸心理，认为这一刻的危险不代表下一刻的状态，从而影响逃跑进程。因此，通过灯格的方式来展示实地的安全程度，不仅可以更加准确的体现出所处位置的危险程度，还能给逃生者一个缓冲的作用，让人们能冷静逃生。

第三，设置指示箭头明确逃生路线。因为森林地势复杂，因此哪怕逃生者知道大致的安全区，也容易绕远路逃生，并且在烟雾大的情况下容易看不见路，从而毫无章法的四处逃离。因此，设置具有强烈引导作用的指示箭头，并且辅助绿色灯光无疑给人们打了一剂强心针，帮助人们高效逃生。

2.3模糊产品边界

传统的应急产品大都会被设计得非常明显，采用鲜艳的红色进行装饰，同时外观造型也被处理得很直白、线条分明。但随着近几年的設计趋势发展，前沿理念提倡将应急产品做的很优美，或是与周边环境相适应。应急产品的外观及功能也应该融入日常生活环境中，模糊产品边界（如图7）。

3森林火灾逃生应急产品设计实践

3.1造型设计

火灾逃生设备造型简洁，下端采用旋转式箭头设计，整体大小比例适中，而森林中树木较多且较高，所以设备的高度为6米可以让用户在较远的地方观看到指示灯。同时设备采用灰色外形整体色调统一和谐，避免因路灯造型过于鲜艳而误导逃生者，整体外观轮廓采用圆柱形结合三角形结构，保证路灯稳固耐用，上端路灯指示部分较粗，给予逃生者更好的视觉判断，可以快速准确的作出相应判断，同时上端风向风速检测仪为金属材质，形成材质对比，对于用户自行判断风向也具有引导作用，设备与森林环境相适应，整体和谐统一，如图8所示，产品尺寸如图9所示。

3.2材质设计

森林火灾逃生设备主要由灯柱、箭头指示牌、三色可变灯环、太阳能板、摄像头、风速风向仪、LED灯带等7部分组成（如图10）。其中在产品的主体外观上采用铝镁合金的材质，这种材料具有抗高温、抗腐蚀的作用，同时在其表面进行金属喷涂工艺处理，可以保证产品不受大自然的腐蚀，造成生锈等问题，从而破坏产品整体结构。在指示箭头的表面采用PMMA亚克力材质，这种材质具有抗高温、透光性良好等属性，相比于传统玻璃，它可以更长时间地经受火焰的炙烤，不会像玻璃出现突然爆裂的现象。内部使用LED灯光，可以进行多色切换，清晰地指示逃生者向何处逃生。顶部具有两个太阳能板，可以节约能源，提高资源利用效率。在顶部使用不锈钢制成的风向检测仪可以快速精准地确定风向，传输至后台进行更加精准的分析和判断，如表1所示。

3.3功能设计

通过后端数据传输，来控制每个设备的高效运作。一方面，日常使用时作为景区的道路指引;另一方面，在发生火灾时，通过后台数据分析及发送控制路灯的灯光颜色及箭头指引，在发生火灾时可以快速帮助游客进行逃生，避免造成生命危险。

3.3.1应急模式

在应急模式下，路灯顶部为红色满格亮灯，下面箭头为绿色指引安全通道。当发生火灾时，顶部的指示灯为满格状态，在距离2—4Km之外的逃生者可以及时看到，远离这个方向，同时可以结合距离自己较近路灯下方的箭头，通过自己的判断结合路灯的指引选择最佳的逃生路线（如图11、图12）。

3.3.2日常模式

在白天路灯就如正常一般，箭头当做景区游览指示牌，指引游客去往不同的景点游玩，同时替代传统指示牌，一灯两用达到节约材料，绿色循环可持续的使用，也为景区替换节约了成本，同时提高了景区游玩的安全性（如图13、图14）。

3.4逃生路线规划

每一个路灯都是一个数据收集站，当火灾发生时每个路灯将自身检索到的火焰情况，风速风向传输至后台，后台通过大数据分析反馈于路灯，采取不同的灯光变化及变换箭头指引的方向引导游客逃生（如图15）。

森林火灾发生后，火焰探测器监测火灾的发生，将信息传输给后台，后台开启灯柱的应急模式并报警。应急指示灯在亮灯的同时还拥有可旋转箭头指示逃生的方向，每一个指示灯上的箭头均指向离本身最近的满格绿灯的方向，择优提供逃生路线。当风向发生变化而改变火势蔓延方向时，后台接收实时数据进行分析，并重新规划最优逃生路线，并发送到各个指示灯处，此时指示箭头则会作出相应调整，为人们重新指引逃生方向。

用不同的灯光颜色（红与绿）以及灯光条亮格数量的变化来反映实时的火势情况。火灾发生时，通过后台对风向，火势蔓延方向以及易燃區的躲避计算，火源中心处红灯亮满格灯，随着距离变远火势强度变弱，火源附近的红灯亮格变少。无火处亮绿灯，距离火源中心越远绿灯亮格越多，直至最安全的地方绿灯全亮。当逃生者离满格绿灯处越近说明能越快完全逃生。根据物理原理，光在空气中传播时会发生散射。在相同的介质下，光的波长越短，散射效果越强，反之亦然。在所有可见光中，红光的波长最长，空气对红光的散射效果最弱，并且可以传播的更远。特别是在下雨天或大雾天，空气的透明度显着降低，并且红光的影响更加明显。最后，灯柱材料选择抗高温，强度高的金属合金材料，可以抵抗发生火灾时的高温。

4结语

由2019年的凉山森林火灾引发的深思，希望能为森林景区的火灾状况提出有价值的创想，从森林系统角度研究逃生指引机制和逃生指引。在应急逃生方面，便于人们快速地做出安全逃生判断。在火情方面，利于人们直观得到火势的实时信息。此次研究希望能填补森林火灾中辅助逃生产品系统设计的空白，通过可旋转变化的指示箭头使人们更直观地了解火势的实时变化情况，引导出更安全的逃生路线，同时提出让被困者在逃生中由被动方转变为主动方的概念，有效地提高了被困者的自救率，增加了人们的逃生时间。以期为现有的森林火灾逃生措施提供了一个新的方向，具有一定社会价值与科研价值，大大减少森林防火和火灾救援的成本，减少人员伤亡率，体现了对人们生命的关怀重视。