基于社会力模型的民用机场航站楼消防安全评价

针对以往单独进行火灾烟气蔓延模拟以及忽略疏散过程中人自身因素、人与人之间相互作用和环境对人的作用以评估航站楼消防安全的现状,基于国内某机场航站楼旅客进出港的过程,运用社会力模型模拟仿真航站楼内人员流动,同时采用火灾动力模拟软件FDS模型结合楼内设施模拟分析特定火灾背景下航站楼内火灾烟气蔓延,在此基础上,仿真模拟航站楼内人员疏散情况,分析不同火灾场景下航站楼的人员安全疏散时间、各个疏散通道疏散人数,进而研究安全出口宽度设置对于人员疏散时间的影响。与常用的安全评价方法进行对比分析,基于社会力模型和FDS模型的航站楼仿真安全评价方法考虑了旅客流动的分布特征和随机性,模拟更接近于真实的疏散场景。     

船舶多出口房间疏散问题研究

为了提高船舶人员疏散效率,针对船舶火灾情况下多出口房间的人员疏散,提出了结合博弈论和社会力模型的疏散优化模型.模型考虑了人员之间的相互作用、人员到出口的距离和出口大小对人员选择出口的影响,用博弈理论得出多出口条件下人员个体的最优决策路线,并对社会力模型中人员动力学进行修正,作为新模型中人员运动的动力学基础.用新模型对多出口无障碍房间进行人员疏散仿真,结果显示,上述模型可以仿真出人员在多出口房间中对出口的优化选择,并能改善基础社会力模型中存在的不足.仿真结果表明,上述模型能有效缩短人员逃离房间的时间,并能模拟多出口条件下人员疏散的场景,为规划和管理多出口房间的疏散提供参考.     

基于LBM算法的大规模人群疏散研究

人群聚集活动越来越多地出现在各种公共场合,而由此引发的各种安全问题也逐渐受到社会各界的重视.在重要建筑和人群密集场所突发重大恐怖事件时,将人员在较短的时间内紧急疏散至安全地带是恐怖事件紧急救援的首要任务.文中提出一种基于LBM的高效的人群疏散算法及模型,该模型将Lattice Boltzmann Method的D2Q9模型应用于人流疏散的模拟过程.该模f的着重点在于研究人群的疏散过程,从人流整体的运动特点考虑疏散问题.针对大规模人群紧急疏散的模拟,可比较精确地预测人流紧急疏散的过程与现象.     

基于湍流大涡算法的烟气扩散对人员逃生影响研究

以气体流动控制方程为基础,基于湍流大涡算法研究国防工程不同出口类型防火分区不同位置着火点发生火灾时烟气扩散规律,分析走廊烟气特征参数分布和人员逃生时的火灾危险性。研究表明:对于双向型出口,走廊烟气和空气分布有明显热分层现象,走廊能见度最好、温度最低;单向型出口温度沿走廊呈衰减趋势,在着火房间处走廊温度较高; CO_2浓度在各种出口类型下均能满足人员逃生要求;全封闭型分区能见度低,火场温度高,火灾危险性最大。     

基于元胞自动机模型的人员疏散仿真研究

公共安全是经济发展和社会稳定的基础。近年来由于火灾、地震、恐怖活动等突发因素诱发的公共场所人员安全事故屡见报道,在公共场所的安全设计中,安全疏散性能已成为至关重要的因素。为解决上述问题,人员疏散的计算机仿真对提高公共场所的安全疏散性能具有重要意义。对于出口距离最近的原则建立人员疏散的二维随机元胞自动机模型,其中考虑人员绕行的影响,并利用Matlab软件编写了疏散过程的程序,对大空间疏散人群进了仿真,得到了人员疏散基本规律及疏散时间。研究表明:考虑人员绕行的模型更能体现真实的疏散情景。     

建筑物出口条件对人员疏散的影响分析

人员疏散是建筑安全性能设计中考虑的关键因素,建筑出口条件又是人员疏散的关键环节.研究人员对疏散问题,采用疏散仿真模型对人群疏散进行了仿真,着重研究了出口条件对疏散时间的影响.为保证安全,对于单出口的建筑物,出口宽度有一个理想临界值d≈0.1w(w为包括出口在内的墙总长),使出口宽度大于临界值,减少了阻塞现象,提高疏散效率.对于双出口分布在同一面墙上的正方形建筑,出口间距S≈0.2w,疏散用时最小,并对于方形建筑的理想临界值S会随着建筑物较短的墙宽度减小而增加.仿真表明,双出口分布在不同墙面上方式比没有双出口分布在同一面墙疏散效率高,为建筑物出口设计提供了参考依据.     

人员踩踏事件中快速疏散复杂网络模型的研究

研究发生踩踏事件时人员快速高效的疏散问题.在人员密集区域中一旦发生踩踏事件将造成人流信息的无序化变化,人流密度和运动方向具有极强的非线性和突变性.传统的疏散路径诱导方法仅仅是针对有序的、平稳的人流密度变化进行疏散路径选取,非线性和突变性的人流信息不能在模型中得到反应,一旦踩踏事件发生,模型的稳定性会被破坏.提出了一种根据突变人流诱导的快速疏散复杂网络模型.引入人流方向突然变异算子将人流密度变异和方向变异的因素充分考虑进来,提取局部区域突变参数,并将其反馈到控制端,从而提高疏散速度.实验证明,提出的算法提高了人员在踩踏事件中的疏散速度和效率.     

基于多智能体的森林火灾人员疏散仿真

森林火灾发生时, 对在林火蔓延过程中灾区人员疏散进行建模与仿真能够检查疏散方案是否合理, 从而为合理救灾提供指导意义. 目前对人员疏散模拟与仿真虽然有很多研究, 但对于森林火灾下人员疏散尚缺乏合适的仿真模型, 给科学救助决策带来很大困难. 为此, 提出将多智能体引入森林火灾蔓延及灾区人员疏散模型研究中, 并借助于Repast平台进行仿真, 实验结果表明本文方法能够为森林火灾人员疏散模拟与仿真提供正确的解决途径.     

隧道火灾疏散模型实时仿真算法的实现

由于隧道火灾的人员疏散难题,提出一种基于网格选择的隧道火灾人员疏散模型算法,设计了人员类型、奔跑速度、奔跑方向、人员所在环境等疏散属性参数,建立基于网格化离散场变量和坐标值的仿真模型。该算法克服了常用的元胞自动机算法计算量大,实时仿真比较困难的缺点。最后,利用Open Inventor进行了计算机仿真,并应用该仿真模型进行了分析,从逃生通道对疏散时间的影响及诱导标志设计对疏散时间的影响两方面验证了模型的有效性,并可直观地为安全疏散设计提供理论依据。     

基于物理的真实感火灾疏散仿真

人员的疏散是目前防火防灾研究的热点,但是传统的人员疏散研究多集中于人群疏散的离散仿真及可视化显示,无法逼真地表现个体的疏散行为.从火灾时人员疏散的物理特点出发,考虑不同人在火灾情况下的行为特征,采取几何连续的疏散空间,可较准确地计算人员安全疏散的时间及路径;建立了建筑物、火焰和角色动画的三维模型,动态交互地模拟火灾疏散过程,仿真效果逼真.     

Study on the application of unity software in emergency evacuation simulation for elder

Whether residents of the buildings on fire can be timely and successfully evacuated is the key to protect the lives of people and the safety of properties. This study aims to investigate the challenges that are caused by group moving behavior and speed when the elderly passes through the doors of different widths in the living rooms during evacuation based on the literatures regarding the horizontal and vertical movement speed of Taiwanese elders. The evacuation simulation model which is developed by the Unity software is applied, and the results obtained are proven to match with the data in the research literature, showing Unity can be used as the basis for the evacuation equipment design and safety performance inspection of nursing homes. The result can be used to simulate evacuation of people if the environment needs to be changed such as adjustment of partitions or furniture arrangement.     

低视角红外图像行人监控的光流分析

光流法是运动目标检测的重要方法,在对运动目标参数的估计和跟踪方面有着重要的应用。红外图像的噪声相对比较大,对比度较低,光流法很少用于红外图像的目标的运动检测,特别是行人的检测。本文将光流法用于红外图像的行人监控,检测行人运动速度的大小和方向,并针对低视角情况下存在的由远近效应造成的误差,提出了一种低视角理想情况下行人光流分析的补偿方法,并对实验数据进行了测试,实验结果证明经该方法改进后的光流更符合实际情况。     

低能见度环境下多出口场馆人群疏散研究

为了提高多出口场馆人群疏散效率,针对低能见度环境下多出口场馆人群疏散问题,在基本的社会力模型上加入了领导者吸引力和能见度范围的限制,建立了低能见度环境下多出口场馆人群疏散仿真模型,研究低能见度条件下人群疏散行为及疏散领导者对疏散结果的影响。在改进的社会力模型中,每个待疏散人员只对能见度范围内的其他个体或墙壁存在心理作用力,并且只有疏散领导者和出口附近的个体能够准确地判断出口位置,而其他个体只能根据能见度范围内的环境信息或疏散领导者的领导进行疏散。仿真结果显示,该模型可以较好地模拟出低能见度环境下多出口场馆人群疏散情形,疏散领导者选择距离最近的出口为疏散方向,普通个体会跟随能见度范围内的大多数个体或疏散领导者进行疏散,且疏散领导者的存在和其初始位置的合理设定能够提高疏散效率。     

Efficient computation of evacuation routes on a three-dimensional geometric network

We consider a real-time emergency evacuation problem that seeks to compute a set of rapid evacuation routes in a building. Given a three-dimensional geometric structure of the evacuation network, an emergency evacuation route is a sequence of movements of people away from the threat or actual occurrence of a hazard (such as a fire, a hidden bomb) to a safe exit in the network. In such a network each room/crossing/exit in the building is designated as a node and the corridors/staircases/links between the rooms are edges. The evacuation times assigned to the edges are normally distributed random variables. This stochastic routing problem subject to deadline constraints is NP-hard. We provide a new pseudo-polynomial-time dynamic programming algorithm to solve this problem. Based on this algorithm, we construct two types of approximation algorithm, namely a fully polynomial-time approximation scheme providing “almost-optimal” solutions and a fully polynomial-time approximately feasible scheme yielding a best “almost feasible” solution. We present a case study and results of computational experiments to illustrate the working and efficacy of the proposed solution methods, respectively.     

A comparative study of evacuation strategies for people with disabilities in high-rise building evacuation

This paper presents new evacuation strategies for a heterogeneous population in high-rise building environments and compares them with traditional simultaneous evacuation strategy. To do so, we first define the maximum comfortable structural capacity of the building as the number of people that can be evacuated without heavy congestion, and estimate it based on flow rate and move frequency ratio. Then we present several evacuation strategies to efficiently evacuate heterogeneous residents at the maximum comfortable structural capacity. The simulation results for a 24-story building suggest several implications for emergency planners. First, we find that a vertically phased evacuation strategy that varies delay times by physical location, is not useful for the simulated building. Second, a phased evacuation strategy that applies a fixed evacuation delay to residents with wheelchairs reduces the aggregated evacuation times, but delaying evacuations of a specific group of individuals may not be ethical or accepted. Finally, evacuation strategies that allows residents with wheelchairs to use elevators are effective, suggesting that emergency administrators should assess whether elevators in their buildings are appropriate for evacuation purposes with appropriate electric controls, electric power, and fire and smoke protection.     

建筑物火灾中的人群疏散研究

建筑物火灾是我国频发的安全事故,所以应研究建筑物火灾人群安全疏散问题。由于在建筑物火灾中,人群疏散时出现拥堵,存在不安全因素,造成人员伤亡。针对在现有的研究中未考虑人员行为的影响,提出了智能体(Agent)的人群行为建模技术在建筑物火灾中的人群疏散仿真中的应用方法。仿真结果显示基于Agent的行为模型可以仿真出人员特性及决策过程对人群疏散的影响,弥补现有的人群疏散模型的不足。仿真结果证明,Agent的行为建模技术具有仿真火灾全过程中人员疏散行为的功能,适用于建筑物火灾中的人群优化疏散策略。     

Way-finding during a fire emergency: an experimental study in a virtual environment

The way-finding behaviour and response during a fire emergency in a virtual environment (VE) was experimentally investigated. Forty participants, divided into two groups, were required to find the emergency exit as soon as possible in a virtual hotel building because of a fire escape demand under condition 1 (VE without virtual fire, control group) and condition 2 (VE with virtual fire, treatment group). Compared to the control group, the treatment group induced significantly higher skin conductivity and heart rate, experienced more stress, took longer time to notice the evacuation signs, had quicker visual search and had a longer escape time to find the exit. These results indicated that the treatment condition induced higher physiological and psychological stress, and had influenced the escape behaviour compared to the control group. In practice, fire evacuation education and fire evacuation system design should consider the response characteristics in a fire emergency.     

试谈人工智能技术在模拟火灾人员疏散时的应用

随着近年来经济的发展,人口密度的不断增大,在火灾事件中疏散人员已成为减少火灾人员伤亡的重要手段。实际疏散演练因为耗费大量的人力物力和时间已经不能满足现实需求,传统的疏散模拟模型又不能全面再现火灾发生时的复杂状况,而使模拟结果和实际有一定差别。将人工智能技术引入火灾人群疏散模拟可以更加清晰真实地再现火灾发生时的实际疏散状况,为实际工作提供更为可靠的指导依据。     

基于Agent的应急疏散模型研究

根据突发事件出现的等级,选择安全区域,并采用适当的疏散方式,选择受灾区域的周边安全区域作为避难所;通过分析影响应急情况下人员选择目的地的因素,对人员疏散行为直观分析并结合人机功效评估,对疏散行为规范,建立基于Agent的应急疏散人员避难所选择模型。通过设定可能影响人员疏散的多种可能因素,该模型能够比较真实地模拟紧急情况下的人员疏散状态。仿真过程与实际情况相似,方法可广泛用于人员应急疏散过程分析研究。     

虚拟结点法在多出口疏散方案中的适用性分析

城市化进程的迅速推进促使城市规模日益扩大、人口密度不断提高,制定一个有效的应急疏散方案,使得人员在存在危险时快速且有序地撤离到安全场所,已经成为迫切需要解决的问题。目前已有一些研究成果,而虚拟结点法在网络流中已有较多应用。结合基于道路网络的单出口分阶段疏散算法,将虚拟结点法应用在多出口疏散方案中,旨在对虚拟结点法的适用性进行分析。模拟结果显示,该方法能够有序、快速地组织大规模人群到安全场所。