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2019年3月18日 星期一

The Future of Firefighting 


源:物联网空间站 作者:大喵  

因火災而造成的生命、財產損傷的案例層出不窮。若要把火災的傷害降低到最低,即時數據必不可少,但鑒於火災現場環境的惡劣性,幾乎沒有什麼技術,可以做到收集即時數據。

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  圖片來自123rf.com.cn
  
近幾年,在科技領域,除了人工智慧、深度學習等較火的技術外,霧計算隨著雲計算及邊緣計算的快速發展,逐漸出現的大眾視野中,成為科技界的流行詞。

根據美國一所大學的說法,霧計算可讓智慧消防發揮功能。

霧計算與雲計算
韋恩州立大學已經研究了這個課題,並結合OpenFog聯盟的成員的一些觀點,以及一些領先的網路技術公司,關於霧計算的見解,寫了一份報告。這份名為「雲到端的連接橋梁」的報告已經由Tech Idea Research出版社出版。
  

該份報告解釋了,為什麼在雲計算方興未艾時,我們需要霧計算。在大多數情況下,雲計算便可以滿足我們的服務需求,但在某些情況下,雲計算的表現就有所欠缺。
  
從某種意義上講,我們可以把雲計算比作「位高權重的遠親」 它資源多、能力強、服務全,但是距離較遠、維護成本高、響應時間長。
  
可以把霧計算比作「樂於助人的近鄰」 她們資源分散、能力多樣、各有所長,就在身邊,彼此關係簡單和睦,不僅常常取長補短、相互支持,還能夠有求必應、反應快捷。
  
對消防員而言,即時更新的數據很重要,這些數據包括火源地點、建築平面圖、危險資訊,及被困人員的生理狀況和人數。這些數據有助於消防員,決策救人的最佳方案,並將火災損害降到最低。
  
目前,消防隊員獲取的數據,是透過一系列擴展的技術收集的,包括無人機、通信系統和由消防隊員攜帶的感測器,然後將數據發送到基於機器學習的數據,和影像分析平台,以生成可視化資訊,推送給參加救援的消防員。
  
這種機器學習算法,需要強大的計算資源,和大量的儲存空間。也就意味著需要一個本地的、集中式的數據中心:例如消防車本身。
  
同時,由消防指揮人員操作的筆電或平板電腦,可以提供監控火場的介面,而行動寬頻路由器,則將行動網路信號,轉換為本地WiFi熱點。
  
除此之外,路由器、基地台和交換機等邊緣節點,可以提供霧計算基礎設施,它可以高速處理和儲存數據,將數據傳回火場,或者在需要即時傳輸到雲端。
  

霧計算可讓智慧消防發揮功能 
有一些解決方案,著眼於一種僅限於雲的方法,以支持消防員在緊急情況下,所需的存和處理能力。 例如TRX系統的NEON人員跟蹤,和精確定位,及繪圖系統的儲存和處理能力。
  
然而,消防員時間的緊急性,與雲計算的延遲特性,使得兩者之間的合作變得很有問題,這就是研究人員研究霧計算潛力的原因所在。
  
首先是危險系數探測和統計受困者人數,正如報告所述
「當救援隊執行搜尋任務時,精確探測威脅(如有毒氣體、天花板或牆壁倒塌),然後迅速向所有消防人員廣播其位置,使其它消防人員避免危險區域,是極其重要的。

此外,透過監控攝影機的圖像和影像,可以發現有多少人被困,甚至確定他們的位置」
  
這些影像和圖像分析,需要很大的計算能力,而透過網路進行廣泛的影像數據傳輸,將不利於即時獲取資訊。
  
其次,霧計算可以實現一個智慧的、自動化的安全決策系統,它可在火災發生時篩選大量數據。
  
霧計算的快速機器學習和人工智慧能力,可使消防部門自動分析資訊,包括建構藍圖、火場數據、社交媒體帖子和人口統計報告,並將其轉化為即時資訊。
  

可以預見,在未來,各種可穿戴的感測器,和設備被安裝在消防員制服上,透過這些可穿戴的物聯網設備,可以感知到受困者的位置、健康狀況,以及環境中的危險化學氣體、溫度等等無人機可以看到火場的空中圖像帶有攝影機和感測器的機器人,可以進入危險區域,看看現場的損毀程度,並測量其他重要的環境參數,如熱和煙霧密度。
  
利用這些收集到的數據,自動化智慧安全決策系統,可以幫助消防員找到安全出口,附近的丙烷罐,在周圍溫度升高時發出警告,甚至估計爆炸發生的可能性。
  
NASA JPL(美國太空總署)已經開始對消防員進行AI研究,其項目名為AUDREY。
  
最後,火場的三維建模,可為消防指揮員提供3D空間中的態勢資訊。當與本地化系統整合時,從無人機或城市建設的數據庫,獲得消防員位置,建築物的高度、形狀,樓層數和室內平面圖等參數。
  

霧計算商用價值
網路中立性,已經成為美國關注的焦點,Verizon最近因在聖克拉拉縣發生火災時,切斷了消防部門的存取訪問,而受到強烈的譴責時,可靠的網路基礎設施的重要性就顯露了出來。
  
在消防救援的案例中,霧計算匯集了大量物聯網技術,來獲取和處理數據,包括來自無人機的數據。無人駕駛飛機在災害和應急反應中的價值已經確定,今年在無人駕駛飛行器的幫助下,超過160人的生命得到了拯救。
  
從某種意義上說,霧計算是介於雲計算和邊緣計算之間的中間位置。 雲通常在第三方數據中心處理、儲和分析數據而邊緣計算使這些過程,儘可能地靠近數據源進行。霧計算在稱為霧節點,或物聯網Gateway的伺服器的本地網路,儲級別托管這些智慧進程。
  

霧計算的分布式水平體系結構使得通信、處理、存、控制和決策等關鍵功能,能夠更接近於數據的來源。 這有助於解決延遲、網可訪問性、成本上升和數據安全等問題。
  
營運商決定在不同環境中,托管哪些流程,取決於數據的敏感性、需要對其進行分析的速度、任何停機時間或延遲的影響,以及預算限制。綜合比較下來,使用霧計算是一個不錯的選擇,因為它提供了一個簡單的網路基礎設施和較小的延遲。

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