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數字化衛士

人有不虞之災，無論生活在世界的哪個角落，都可能會遭遇某種災害，比如潰堤、火災和雷雨。展望未來，智能化的系統將能全面監測潛在的險情，并憑借自身*的報警能力化險為夷。

對于在德國萊比錫市北部參加“完整的力量”重金屬音樂節的三萬名樂迷來說，2012年7月1日一定是久久令人余悸猶存的日子。當天凌晨兩點，一場暴雨襲擊了音樂節現場。颶風吹走了帳篷，冰雹撲天蓋地。最后，一束閃電擊中了泛光燈。設備漏電致使51人觸電，其中三人嚴重受傷，被送往醫院搶救。

“當然，我們無法阻止雷雨的發生。”西門子BLIDS服務業務部的Stephan Thern說道。“但是如果人們能及時獲得警報，那么就可以中斷活動，疏散現場人員，從而避免事故的發生。”BLIDS（德語縮寫，意為“雷電信息服務”）的服務內容一如其名。任何人都可以付費享受隨時隨地的雷電警報服務，目前只有德國提供這項特色服務。當特定區域出現*次閃電后，用戶將接到相關電子郵件或短信。用戶還可以在網上查看雷雨的走勢。西門子這項服務的客戶主要有能源供應商、機場、管道運營商和工廠。

現代化的消防系統必須具備智能化險情響應能力

“當閃電擊中電網的某個部位后，會引起電壓波動，很多企業都容易受到這種波動的影響。”Thern介紹道。有了BLIDS服務，各類企業便可以在雷擊發生之前及時關閉敏感設備。“這對于風電場這樣的單位而言非常重要，因為雷擊有可能會危及風電場的轉子葉片。”Thern說，他還指出由于管道的導電能力可能會達到很多公里以外，因此在發生雷擊時，管道也必須暫停運行。BLIDS使用的數據來自分布在歐洲各地的150個測量站，其中15個在德國。每次閃電會產生一個電磁場，電磁場以光速向四面八方傳播。僅在德國，在某些夏日就發生過多達20萬次閃電。BLIDS測量站每隔百萬分之幾秒便記錄一次信號，同時由于各測量站通過GPS實現同步，所以它們可以判斷雷擊位置，精確度達到200米以內。

BLIDS的基礎版早在20年前便已面世。自那以后幾經改進，昔日的一系列簡單地圖已經演化成一套復雜的工具。BLIDS的核心部分是西門子的地理信息系統（GIS）。該系統可將地圖與其他空間信息相聯系，例如諸如運河和管道土地登記信息等極少需要更新的固定數據。有了BLIDS服務，用戶可以隨時調用有關雷擊特征或電流強度的數據。由此無論發生何種變故，用戶都將能夠迅速采取應對措施。

西門子的雷電信息服務系統可收集150個測量站的數據

“此類信息使我們可以及時了解新態勢。”Thern表示，他還計劃加強現有地理信息與天氣數據和設施數據之間的關聯性。若將所有數據均整合到GIS中，那么架空輸電線路運營公司就能輕松直觀地了解電網某個部位的故障因何而起，比如是雷擊擊毀，還是樹木壓損。Thern還在構想開發可安裝在智能手機上的BLIDS應用，遠足者、室外節日活動觀眾和足球裁判（在雷雨天氣，可參考這種應用來確定是否應該中斷球賽）等用戶群都可以使用此類應用。“如果能接到德國足協的訂單，我們一定會喜出望外。”Thern笑容滿面地說。

應急管理。然而西門子的技術解決方案并不僅僅提供雷擊預警。誠然，雷擊事故每年可能會致使大約1000人喪生，但是特大洪災（例如，2011年泰國遭遇的洪災）可能會在很短時間內奪去數百人的生命。保險業研究機構日內瓦協會估計，工業化國家每年因火災而蒙受的損失，相當于其國內生產總值的1%。德國每年約有600人由于建筑火災罹難；在美國，這一數字超過了3000人。*的災害管理系統有助于減少罹難人數。

一旦發生火災，具備智能化靈活響應能力的消防系統十分重要。“人們的生活環境和工作環境越來越復雜。”供職于瑞士楚格西門子樓宇科技集團的Markus Niederberger說道，“僅有火警系統是不夠的。”Niederberger和同事們正在嘗試將各種安全系統和警報系統集成到統一的智能工具包中。“我們希望能開發出一套全自動化系統，它要將所有工具集于一體，包括火警、應急照明、人員疏散系統等不一而足。”Niederberger介紹說。雖然并非全部所需的技術都一應俱全，但是關鍵組件已經研發出來。例如，西門子就能提供整套樓宇管理系統，它們可以監視并控制火警等各類子系統。

智能應急系統能識別特定情形，然后自動實施相應措施。舉例而言，西門子目前提供一種系統，該系統可向事故波及到的所有人員發送信息。“這項技術在美國得到了很好的應用。”Niederberger表示。例如，美國的很多院校現在都配備了相應系統，一旦發生火災或其他災難性事故，這些系統可以利用校園中的電子顯示屏或通過發送電子郵件及短信，向學生發出警報。

另外，智能應急系統還應該能夠指導人們逃離險境。在未來，語音控制的疏散系統將在建筑物的每個角落提供相應的信息。若要實現這種功能，系統必須了解人們所處的位置。“也就是說，假如某天晚上，一棟辦公樓在某個樓層舉辦活動，所有人都集中在該樓層，那么就沒必要采用常規的疏散方案。”Niederberger介紹道。他和同事們正在嘗試設計一種可行的室內人員探測系統，這個系統還可以自動定位失去意識的人員。“我們考慮了各種各樣的構想，比如使用視頻攝像頭、紅外探測，甚至還有可以測量壓差的智能地板。目前，我們在研究一系列技術。”該工具包中還將包含模擬軟件，目前西門子樓宇科技集團和西門子中央研究院的工程師正在開發這款軟件。

密切監視堤壩。不同于建筑物，堤壩的排查頻率較低，而且其監視往往是隨機的。“這種現狀很不利，因為在整個歐洲，超過三分之二的城市抵御洪災的能力十分薄弱。”荷蘭應用科學研究組織（TNO）的Robert Meijer表示。為此，身為物理學家的Meijer于2009年在歐盟發起了UrbanFlood（城市防洪）項目。

西門子的軟件包可利用流量測量數據預測堤壩的安全性。

攜手西門子及其他合作伙伴，Meijer開發出一款堤壩監視系統，該系統可以監視堤壩，并在發現險情時觸發警報。在西門子中央研究院，Bernhard Lang和他的工程師團隊準備將防洪系統的智能化提升到消防系統的水平。要實現這個目標，就需要將預警系統與水閘系統、廢水處理系統和飲用水供應系統整合起來。

其中一個至關重要的因素是能夠在線監視堤壩的傳感器。Meijer和同事們目前正在對各種探頭進行測試，研究人員將這些探頭安裝在英國波士頓、德國萊茵河下游雷斯鎮及荷蘭阿姆斯特丹的幾處堤壩上，它們可以記錄這些堤壩的多種特征數據，例如壓力、溫度、水流速度和地面濕度等。不過眼下的研究也面臨著一個難題：若要識別險情，首先需要確定堤壩在正常情況下是什么狀態，但是到目前為止尚無充分的數據可以用來判定堤壩的常態特征。

目前可以考慮的一個解決方案是利用計算機程序，將機器學習與信號處理相結合。比如，俄羅斯圣彼得堡的西門子專家們在Ilya Mokhov的帶領下，已經開發并集成了一些算法。這些算法可以利用測量數據來探測堤壩存在潰堤風險的情況。“我們利用傳感器數據以及從這些數據提取的特性值，創建堤壩的常態特征曲線。”Mokhov介紹道。

如果之后探測到實際數據與參照數據相去甚遠，那么軟件便會發出警報。由于該系統具有學習能力，所以隨著其所“經歷”情形的增多，其能力也將逐漸增強。正是鑒于這一原因，研究人員在荷蘭的堤壩測試中對該系統進行了訓練，阿姆斯特丹大學和西門子中央研究院的研究人員在模擬中也對該系統進行了同樣的訓練。

為向公眾宣傳此類解決方案，西門子和TNO還專門開發出一個交互式多點觸控堤壩分析平臺。在波士頓和圣彼得堡的參觀中心，以及倫敦的西門子“水晶宮”城市發展中心，參觀者可以通過手指觸控在地圖上放大荷蘭Eemshaven的一處堤壩，UrbanFlood團隊已經將該地圖放到網絡中。觸碰屏幕的其他部位還可以看到來自堤壩傳感器的數據，這些數據隨時間的變化呈現為曲線。

Robert Meijer的夢想是將歐洲的所有堤壩納入在線監測。若要如愿以償，UrbanFlood團隊要做的工作還有很多。Robert Meijer的團隊計劃先將德國與荷蘭交界處的50公里萊茵河段堤壩作為初步試點。Meijer認為歐洲最大的河流應該是較理想的測試對象。“當你站在雷斯鎮的堤壩上時，只要看看對岸有多么遠，就能想象得到這里的水流量有多大。”他如是道。無論如何，不久這座擔當保護當地居民家園安全使命的屏障將得到全天二十四小時的精確監視，對于雷斯鎮上受此堤壩庇護的居民們來說，這顯然是個福音。