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数字化卫士

人有不虞之灾，无论生活在世界的哪个角落，都可能会遭遇某种灾害，比如溃堤、火灾和雷雨。展望未来，智能化的系统将能全面监测潜在的险情，并凭借自身先进的报警能力化险为夷。

对于在德国莱比锡市北部参加“完整的力量”重金属音乐节的三万名乐迷来说，2012年7月1日一定是久久令人余悸犹存的日子。当天凌晨两点，一场暴雨袭击了音乐节现场。飓风吹走了帐篷，冰雹扑天盖地。最后，一束闪电击中了泛光灯。设备漏电致使51人触电，其中三人严重受伤，被送往医院抢救。

“当然，我们无法阻止雷雨的发生。”西门子BLIDS服务业务部的Stephan Thern说道。“但是如果人们能及时获得警报，那么就可以中断活动，疏散现场人员，从而避免事故的发生。”BLIDS（德语缩写，意为“雷电信息服务”）的服务内容一如其名。任何人都可以付费享受随时随地的雷电警报服务，目前只有德国提供这项特色服务。当特定区域出现*次闪电后，用户将接到相关电子邮件或短信。用户还可以在网上查看雷雨的走势。西门子这项服务的客户主要有能源供应商、机场、管道运营商和工厂。

现代化的消防系统必须具备智能化险情响应能力

“当闪电击中电网的某个部位后，会引起电压波动，很多企业都容易受到这种波动的影响。”Thern介绍道。有了BLIDS服务，各类企业便可以在雷击发生之前及时关闭敏感设备。“这对于风电场这样的单位而言非常重要，因为雷击有可能会危及风电场的转子叶片。”Thern说，他还指出由于管道的导电能力可能会达到很多公里以外，因此在发生雷击时，管道也必须暂停运行。BLIDS使用的数据来自分布在欧洲各地的150个测量站，其中15个在德国。每次闪电会产生一个电磁场，电磁场以光速向四面八方传播。仅在德国，在某些夏日就发生过多达20万次闪电。BLIDS测量站每隔百万分之几秒便记录一次信号，同时由于各测量站通过GPS实现同步，所以它们可以判断雷击位置，精确度达到200米以内。

BLIDS的基础版早在20年前便已面世。自那以后几经改进，昔日的一系列简单地图已经演化成一套复杂的工具。BLIDS的核心部分是西门子的地理信息系统（GIS）。该系统可将地图与其他空间信息相联系，例如诸如运河和管道土地登记信息等极少需要更新的固定数据。有了BLIDS服务，用户可以随时调用有关雷击特征或电流强度的数据。由此无论发生何种变故，用户都将能够迅速采取应对措施。

西门子的雷电信息服务系统可收集150个测量站的数据

“此类信息使我们可以及时了解新态势。”Thern表示，他还计划加强现有地理信息与天气数据和设施数据之间的关联性。若将所有数据均整合到GIS中，那么架空输电线路运营公司就能轻松直观地了解电网某个部位的故障因何而起，比如是雷击击毁，还是树木压损。Thern还在构想开发可安装在智能手机上的BLIDS应用，远足者、室外节日活动观众和足球裁判（在雷雨天气，可参考这种应用来确定是否应该中断球赛）等用户群都可以使用此类应用。“如果能接到德国足协的订单，我们一定会喜出望外。”Thern笑容满面地说。

应急管理。然而西门子的技术解决方案并不仅仅提供雷击预警。诚然，雷击事故每年可能会致使大约1000人丧生，但是特大洪灾（例如，2011年泰国遭遇的洪灾）可能会在很短时间内夺去数百人的生命。保险业研究机构日内瓦协会估计，工业化国家每年因火灾而蒙受的损失，相当于其国内生产总值的1%。德国每年约有600人由于建筑火灾罹难；在美国，这一数字超过了3000人。先进的灾害管理系统有助于减少罹难人数。

一旦发生火灾，具备智能化灵活响应能力的消防系统十分重要。“人们的生活环境和工作环境越来越复杂。”供职于瑞士楚格西门子楼宇科技集团的Markus Niederberger说道，“仅有火警系统是不够的。”Niederberger和同事们正在尝试将各种安全系统和警报系统集成到统一的智能工具包中。“我们希望能开发出一套全自动化系统，它要将所有工具集于一体，包括火警、应急照明、人员疏散系统等不一而足。”Niederberger介绍说。虽然并非全部所需的技术都一应俱全，但是关键组件已经研发出来。例如，西门子就能提供整套楼宇管理系统，它们可以监视并控制火警等各类子系统。

智能应急系统能识别特定情形，然后自动实施相应措施。举例而言，西门子目前提供一种系统，该系统可向事故波及到的所有人员发送信息。“这项技术在美国得到了很好的应用。”Niederberger表示。例如，美国的很多院校现在都配备了相应系统，一旦发生火灾或其他灾难性事故，这些系统可以利用校园中的电子显示屏或通过发送电子邮件及短信，向学生发出警报。

另外，智能应急系统还应该能够指导人们逃离险境。在未来，语音控制的疏散系统将在建筑物的每个角落提供相应的信息。若要实现这种功能，系统必须了解人们所处的位置。“也就是说，假如某天晚上，一栋办公楼在某个楼层举办活动，所有人都集中在该楼层，那么就没必要采用常规的疏散方案。”Niederberger介绍道。他和同事们正在尝试设计一种可行的室内人员探测系统，这个系统还可以自动定位失去意识的人员。“我们考虑了各种各样的构想，比如使用视频摄像头、红外探测，甚至还有可以测量压差的智能地板。目前，我们在研究一系列技术。”该工具包中还将包含模拟软件，目前西门子楼宇科技集团和西门子中央研究院的工程师正在开发这款软件。

密切监视堤坝。不同于建筑物，堤坝的排查频率较低，而且其监视往往是随机的。“这种现状很不利，因为在整个欧洲，超过三分之二的城市抵御洪灾的能力十分薄弱。”荷兰应用科学研究组织（TNO）的Robert Meijer表示。为此，身为物理学家的Meijer于2009年在欧盟发起了UrbanFlood（城市防洪）项目。

西门子的软件包可利用流量测量数据预测堤坝的安全性。

携手西门子及其他合作伙伴，Meijer开发出一款堤坝监视系统，该系统可以监视堤坝，并在发现险情时触发警报。在西门子中央研究院，Bernhard Lang和他的工程师团队准备将防洪系统的智能化提升到消防系统的水平。要实现这个目标，就需要将预警系统与水闸系统、废水处理系统和饮用水供应系统整合起来。

其中一个至关重要的因素是能够在线监视堤坝的传感器。Meijer和同事们目前正在对各种探头进行测试，研究人员将这些探头安装在英国波士顿、德国莱茵河下游雷斯镇及荷兰阿姆斯特丹的几处堤坝上，它们可以记录这些堤坝的多种特征数据，例如压力、温度、水流速度和地面湿度等。不过眼下的研究也面临着一个难题：若要识别险情，首先需要确定堤坝在正常情况下是什么状态，但是到目前为止尚无充分的数据可以用来判定堤坝的常态特征。

目前可以考虑的一个解决方案是利用计算机程序，将机器学习与信号处理相结合。比如，俄罗斯圣彼得堡的西门子专家们在Ilya Mokhov的带领下，已经开发并集成了一些算法。这些算法可以利用测量数据来探测堤坝存在溃堤风险的情况。“我们利用传感器数据以及从这些数据提取的特性值，创建堤坝的常态特征曲线。”Mokhov介绍道。

如果之后探测到实际数据与参照数据相去甚远，那么软件便会发出警报。由于该系统具有学习能力，所以随着其所“经历”情形的增多，其能力也将逐渐增强。正是鉴于这一原因，研究人员在荷兰的堤坝测试中对该系统进行了训练，阿姆斯特丹大学和西门子中央研究院的研究人员在模拟中也对该系统进行了同样的训练。

为向公众宣传此类解决方案，西门子和TNO还专门开发出一个交互式多点触控堤坝分析平台。在波士顿和圣彼得堡的参观中心，以及伦敦的西门子“水晶宫”城市发展中心，参观者可以通过手指触控在地图上放大荷兰Eemshaven的一处堤坝，UrbanFlood团队已经将该地图放到网络中。触碰屏幕的其他部位还可以看到来自堤坝传感器的数据，这些数据随时间的变化呈现为曲线。

Robert Meijer的梦想是将欧洲的所有堤坝纳入在线监测。若要如愿以偿，UrbanFlood团队要做的工作还有很多。Robert Meijer的团队计划先将德国与荷兰交界处的50公里莱茵河段堤坝作为初步试点。Meijer认为欧洲最大的河流应该是较理想的测试对象。“当你站在雷斯镇的堤坝上时，只要看看对岸有多么远，就能想象得到这里的水流量有多大。”他如是道。无论如何，不久这座担当保护当地居民家园安全使命的屏障将得到全天二十四小时的精确监视，对于雷斯镇上受此堤坝庇护的居民们来说，这显然是个福音。