一个面向紧急疏散的大规模人群运动模拟系统

对公共场所大规模虚拟人群疏散过程的模拟研究在理论和现实方面都具有重大的意义.本文介绍了一个面向紧急疏散的大规模人群运动模拟系统,包括系统框架、功能、规模等.其中详细讲解了系统的几个功能模块及其实现技术,主要有人群建模和仿真技术、场景建模技术、灾害现象模拟技术、人群疏散控制策略以及海量数据实时渲染技术.最后对人群疏散系统在未来需要解决的问题做了简单讨论.     

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。     

基于GIS技术的人群疏散仿真可视化研究

采用地理信息系统(Geographic Information System,简称GIS)对建筑物内人群在紧急情况下的疏散过程仿真结果的可视化表达进行研究.从空间信息的图像表达与数据组织、人群疏散仿真的空间分析能力、仿真环境集成方法等几个方面讨论了采用GIS对人群疏散仿真进行数据分析和可视化的关键技术.解决在GIS中以空问数据为基础的模型实现与系统集成.仿真结果显示本算法具有较好的实用性和有效性,仿真系统具有较高的拟真度.     

人群应急疏散可视仿真研究进展和问题

人群应急疏散可视仿真是用智能体来模拟具有自主感知、情绪和行为能力的人群个体,并采用3维可视的方式来直观呈现人群应急疏散情景,可以为制定人群应急预案提供形象直观的分析方法。本文从人群仿真数据的来源、人群导航模型的构建、人群行为模型、人群情绪感染、人群渲染5个方面概述目前研究的进展,然后从仿真模型的可验证性、人群疏散导航模型的构建、人与环境的物理模型、动物逃生实验与仿真、疏散中的社会行为表现以及人群情绪的可视计算6个角度讨论需要进一步研究的问题。针对需要深入研究的问题,指出借助于紧急事件的视频监控分析和虚拟人群情景的用户调查,有助于完善人群仿真模型。结合物理模型,可以更准确地描述人群应急疏散场景。开展动物逃生实验分析,有助于完善人群运动导航算法。建立人群社会行为模型,可以更详细描述疏散中人群行为的多样性。构建基于多通道感知的人群情绪感染计算方法,可以详尽描述情绪感染的过程。人群应急疏散行为的可视仿真研究在城市的安全管理方面具有重要的应用前景,但其研究仍存在很多亟待解决的问题,综合地运用多学科知识,完善实验手段是进一步推动研究的关键所在。     

基于智能体方法的人群疏散三维仿真

研究建筑物在不同出口条件设置下人员的安全疏散问题。针对人群仿真中如何计算疏散路径问题,文中采用导航图技术和agent技术来对个体进行疏散路径的规划。同时为表现人群运动过程当中个体之间的相互碰撞问题,结合碰撞规避规则进行穿透矫正。并且采用三维引擎DeltaSD在Vc＋＋9．0环境下进行仿真并搭建了一套三维人群运动模拟平台。最后分别在三种不同出口条件下的虚拟场景中进行仿真。对比仿真结果表明该平台能直观地展现整个人群疏散的运动过程,并能够对建筑物出口安全设计的合理陛提供有效的数据依据。     

基于GPU的大规模人群疏散模拟*

基于中央处理器(CPU)串行的人群疏散传统方法对于人群规模较少的场景,可以得到良好的疏散模拟效果,但在人群密度较高的场景中,难以达到实时模拟的要求。为了克服上述问题,实现了一种基于图形处理器(GPU)的人群疏散模拟的方法。该方法通过对个体寻径算法的优化,不仅能使个体快速准确地智能寻径,而且将个体寻径独立性与图形处理器高性能计算特性进行结合,充分利用了图形处理器强大的并行计算能力,从而大幅度提高了人群疏散模拟的人群规模,使人群疏散模拟的实时性得到增强。     

基于力的人群疏散仿真模型

在分析现有的考虑摩擦与排斥的人群疏散元胞自动机模型的基础上,研究人群疏散问题,建立了基于力的人群疏散仿真模型.该模型量化了摩擦力、排斥力和吸引力,因而可以描述拥挤、堵塞产生的人与人、人与环境之间的社会心理和物理作用.该模型采用的是元胞自动机,因而规则简单,运算速度快.仿真实验结果反映了出口处设置障碍物对逃生的影响,对应急疏散预案和建筑物结构设计有一定的参考作用.     

虚拟现实技术在电力应急抢修演练中的应用

针对传统的电力应急抢修演练中存在的问题,利用虚拟现实技术设计开发虚拟应急演练系统。详细阐述系统结构及涉及到的关键技术,介绍系统的主要功能和应用案例。该系统的设计开发为电力抢修人员的培训带来方便,并取得良好的仿真效果。     

虚拟现实技术在高层建筑防灾应急救援中的应用

作为一定地区的政治、经济、文化和科技中心,城市往往呈现人口、产业、财富、高层建筑物集中的特点,伴随城市化进程的不断推进,越来越多的人口和经济中心迅速向城市集中,高层建筑栉比鳞次。同时,高层建筑因楼层高,疏散救援困难等特点,一旦发生事故灾害,将造成巨大的经济损失和人员伤亡。近年来,发生在高层建筑的灾害灾难大大增加。2010年11月,先后发生在上海和福州居民区的两起大火,再一次将城市安全,特别是高层建筑存在的安全隐患曝光于大众,也拷问着城市管理者的防灾水平。建立科学高效的应急防灾体系,使高层建筑安全有保证,发生灾害救援有效成为全社会关注的焦点。本文拟从虚拟现实技术在应急防灾体系中的应用略谈一二。     

三维虚拟现实仿真模拟系统的应用

介绍北京华康达股份公司的三维虚拟现实仿真模拟系统在辽阳石化分公司加氢裂化装置的应用。该模拟系统过程工艺模型精度较高,增加了装置生产巡检的培训和考核功能,满足装置全员的培训需求。     

基于Agent的人员疏散系统设计与实现

通过分析Agent与社会力模型在人员疏散方面的应用及疏散模拟中人和建筑物对象的存储方式,利用Agent技术结合人员疏散的动力学模型、改进的路径规划算法和人员在一般情况下的心理因素以及建筑物的不同特点,建立能够正确反映疏散时人员行为的Agent模型,运用C++语言实现基于Agent的人员疏散模拟系统。疏散结果显示,该系统能够较真实地模拟人员疏散过程。     

Crowd Simulation and Its Applications: Recent Advances

This article surveys the state-of-the-art crowd simulation techniques and their selected applications, with its focus on our recent research advances in this rapidly growing research field. We first give a categorized overview on the mainstream methodologies of crowd simulation. Then, we describe our recent research advances on crowd evacuation,pedestrian crowds, crowd formation, traffic simulation, and swarm simulation. Finally, we offer our viewpoints on open crowd simulation research challenges and point out potential future directions in this field.     

人群应急疏散中一种多智能体情绪感染仿真模型

为了从情绪的视角分析紧急情境下人群的疏散行为,梳理了现有情绪感染的研究工作,总结了人群紧急状况下行为特点.采用智能体描述人群个体,提出一种多智能体情绪感染模型.其主体框架分为感知层、情绪层、感染层、行为层和行动层.归纳了产生情绪感染现象的3个条件及情绪感染的3个规则,提出了情绪感染的算法,考虑个体的个性和个体间距离因素,采用情绪强度和人群紧密度来计算个体疏散速度.用C#语言编制了仿真实验,采用真实的地震疏散案例,验证了仿真疏散时间和实际观测的基本一致.通过与以往基于传染病思路的情绪感染模型对比,所提出的模型可以更好地描述情绪感染从局部到整体的过程.实验结果表明,所提出的模型可以推演情绪驱动下的群体聚集行为,有望为制定应急疏散预案提供一种可视化分析方法.     

Guided Crowd Evacuation: Approaches and Challenges

Evacuation leaders and/or equipment provide route and exit information for people and guide them to the expected destinations, which could make crowd evacuation more efficient in case of emergency. The purpose of this paper is to provide an overview of recent advances in guided crowd evacuation. Different guided crowd evacuation approaches are classified according to guidance approaches and technologies. A comprehensive analysis and comparison of crowd evacuation with static signage, dynamic signage, trained leader, mobile devices, mobile robot and wireless sensor networks are presented based on a single guidance mode perspective. In addition, the different evacuation guidance systems that use high-tech means such as advanced intelligent monitoring techniques, AI techniques, computer technology and intelligent inducing algorithms are reviewed from a system’s perspective. Future researches in the area of crowd evacuation are also discussed.      

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.     

基于ACP方法的应急疏散系统研究

目前地铁、建筑及煤矿等人员密集空间突发事件频发,解决人员密集空间人员安全疏散是当前社会发展亟待解决的问题. 本文以地铁为例研究了基于ACP方法的平行应急疏散系统,该系统由应急疏散人工系统、计算实验 和平行执行三部分组成. 平行应急疏散系统不仅适用于地铁,还适用于建筑及煤矿等生活和工作空间应急疏散管理,可实现人员培训、疏散演练、疏散方案优化和评估等功能. 本文初步建立了地铁枢纽站平行应急疏散系统,并进行了两种典型场景的计算实验,实验结果表明平行应急疏散系统可有效提高应急疏散效率.     

平行应急疏散系统:基本概念、体系框架及其应用

突发事件通常具有难以预测、多成因关联、危害性大及演变复杂等特点,应急情况下如何安全高效疏散人员是应急管控领域的重要研究内容.本文将基于人工系统（Artificial systems,A）、计算实验（Computational experiments,C）、平行执行（Parallel excution,P）方法的平行系统理论引入到应急管控领域,提出平行应急疏散系统（Parallel emergency evacuation systems,PeES）基本概念,构建系统体系框架及集成平台,并介绍人工应急疏散系统、计算实验、平行执行等主要功能模块的基本功能及实现方法.通过PeES能实现虚实应急疏散系统的管理与控制、应急方案的实验与评估以及相关人员的学习与培训.最后,以轨道交通枢纽站火灾场景下的乘客应急疏散为典型应用对平行应急疏散系统进行初步验证.     

基于灾害仿真的虚拟应急演练系统

基于虚拟现实技术的虚拟应急演练有着广泛的应用,但现有演练系统往往缺少对灾害场景的有效仿真,以及预案支撑下的完整系统框架.针对上述问题,该文首先提出了一种面向应急演练的仿真系统VEDSimu,解决了实体间消息高效传输、大规模仿真模型计算问题;并基于VEDSimu开发预案脚本系统、预案推理机、考核评价以及虚拟现实客户端等其他模块,构建虚拟应急演练系统VEDSys.最后,结合VEDSys在实际企业虚拟消防演练中的应用,验证了系统的可行性、高效性与可扩展性.     

基于虚拟现实技术的钻井仿真系统设计

针对基于三维动画和OpenGL技术的钻井仿真系统存在画面沉浸感不强、交互性差等不足,开发了基于虚拟现实技术钻井仿真系统。在对钻井过程进行数学建模的基础上,设计了模型计算软件,该软件逼真地再现了钻井现场参数的变化情况。利用3D MAX建模软件构建了复杂的钻井设备模型,并在Virtools平台下利用行为模块控制各模型独立的运动,实现了动态的钻井虚拟场景。该场景在硬件平台的配合下,能够逼真地再现钻进、起下钻、接单根、上扣、卸扣等几十种钻井工艺流程。该系统的实现为油田安全作业的培训提供了一条新的途径,具有一定推广价值。