Phân tích định lượng hiệu quả của định vị trong nhà theo thời gian thực và chia sẻ thông tin đối với ứng phó hỏa hoạn phối hợp

Phân tích định lượng hiệu quả của định vị trong nhà theo thời gian thực và chia sẻ thông tin đối với ứng phó hỏa hoạn phối hợp

Quantitative analysis of the effectiveness of real-time indoor navigation and information sharing for collaborative fire response

SHARE COMMENTS

1 – GIỚI THIỆU

Trong các tình huống hỏa hoạn trong nhà, những người tham gia ứng phó như lính cứu hỏa, quản lý tòa nhà và cư dân phải phối hợp tương tác với môi trường, với nhau và với nguy cơ cháy nổ. Tuy nhiên, sự chênh lệch về kiến thức và quyền truy cập thông tin giữa các vai trò khiến việc ứng phó không hiệu quả. Công nghệ định vị và chia sẻ thông tin trong nhà đang được phát triển nhằm lấp đầy khoảng trống này, nhưng vẫn thiếu bằng chứng đánh giá hiệu quả thực tiễn của chúng trong các tình huống phối hợp khẩn cấp. Nghiên cứu này tập trung vào hai câu hỏi: (1) từ góc độ tổng thể, công nghệ ảnh hưởng thế nào đến thời gian phản ứng và khoảng cách an toàn của đám đông? (2) từ góc độ cá nhân, công nghệ tác động gì đến hành vi và phối hợp ứng cứu? Để trả lời, nghiên cứu sử dụng hệ thống CORE và tiến hành mô phỏng dựa trên tác tử (ABM) cùng với thử nghiệm thực tế ảo (VR) có sự tham gia của người dùng.

2 – MÔ TẢ HỆ THỐNG

Hệ thống CORE (COllaborative REsponse) tích hợp mô hình thông tin công trình (BIM), cảm biến di động và môi trường đa người dùng để định vị người tham gia và cung cấp chỉ dẫn thoát nạn, đồng thời chia sẻ dữ liệu thời gian thực như vị trí người dùng, vị trí cháy, thông tin thiết bị. CORE được triển khai dựa trên mô hình ký túc xá thực tế và phục vụ như một công cụ đánh giá hiệu quả. Hai phương pháp được áp dụng: mô phỏng ABM để phân tích xu hướng tổng thể và thí nghiệm VR để kiểm tra hành vi ứng phó cụ thể và sự phối hợp giữa người tham gia.

3 – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Mô hình ABM được xây dựng với hai loại tác tử: cư dân và lính cứu hỏa, trong bối cảnh cháy giả định dựa trên các sự cố thực tế ở Hong Kong. Các tác tử có kiến thức môi trường khác nhau và hành xử theo quy tắc định trước, như tìm đường, giao tiếp, cập nhật thông tin. CORE cho phép chia sẻ thông tin không cần tiếp xúc trực tiếp. Mô phỏng được triển khai trên Unity với nhiều kịch bản, thay đổi theo ba biến: số lượng cư dân, tầng xảy ra cháy/cản trở, và tỷ lệ người sử dụng hệ thống CORE. Tổng cộng 336 lượt mô phỏng được thực hiện và phân tích bằng MATLAB.

Song song đó, thí nghiệm VR với 34 người tham gia (17 cư dân, 2 cựu lính cứu hỏa, 15 người lớn khác) thực hiện hai kịch bản: người bị kẹt cầu cứu lính cứu hỏa, và lính cứu hỏa chữa cháy để giải cứu cư dân. Các nhóm thử nghiệm được chia theo ba điều kiện: không sử dụng CORE, sử dụng bản mô phỏng CORE, và phiên bản lý tưởng của CORE. Dữ liệu thu được thông qua khảo sát và quan sát hành vi.

4 – KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

Kết quả mô phỏng cho thấy:

• Khi tỷ lệ người dùng CORE tăng từ 0 đến 100%, thời gian phản ứng giảm trung bình ~40%, khoảng cách an toàn tăng lên đáng kể.

• Chỉ cần 20% cư dân sử dụng hệ thống đã đủ để lan truyền thông tin, nhờ giao tiếp giữa các tác tử.

• Lính cứu hỏa sử dụng CORE rút ngắn ~35% thời gian phản ứng tổng thể.

Kết quả thử nghiệm VR xác nhận:

• CORE giúp người tham gia tránh lạc hướng, phát hiện nguy hiểm sớm và thực hiện cứu hộ chủ động.

• Trong kịch bản 1, người dùng CORE giảm 33% khả năng bị lạc và 70% lính cứu hỏa chủ động cứu hộ trước khi nhận yêu cầu.

• Tuy nhiên, nếu người dùng phải tự nhập thông tin cháy (kịch bản 2), thời gian phản ứng có thể tăng vì thao tác hệ thống mất thời gian.

Khảo sát cho thấy người tham gia đánh giá cao chia sẻ thông tin và chỉ dẫn định vị. Tuy nhiên, họ cũng nêu ra thách thức như độ chính xác định vị, thao tác chưa thân thiện, và phụ thuộc vào mạng. Các đề xuất cải thiện gồm: tích hợp AR, cảm biến môi trường, và thiết kế giao diện trực quan hơn.

5 – KẾT LUẬN

Nghiên cứu chứng minh hiệu quả của định vị trong nhà và chia sẻ thông tin thời gian thực trong ứng phó hỏa hoạn phối hợp. Cả ở cấp độ tổng thể và cá nhân, công nghệ giúp giảm thời gian phản ứng, tăng khả năng nhận diện nguy hiểm và cải thiện khả năng cứu hộ. Tích hợp mô phỏng ABM và thí nghiệm VR cho phép đánh giá toàn diện hiệu quả của hệ thống. Tuy nhiên, vẫn cần mở rộng nghiên cứu sang các loại hình công trình khác, mở rộng cỡ mẫu và tích hợp thêm công nghệ như AR và cảm biến để tăng tính khả thi trong thực tế.