基于幾何智能體的人員疏散模型的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及空間技術(shù)運(yùn)用領(lǐng)域，指出基于幾何智能體的人員疏散模型，包括物理空間子模型，火場影響因素子模型，人員屬性及行為子模型以及數(shù)據(jù)儲存和顯示子模型，物理空間子模型包括物理空間出口和障礙，建筑圖形，并將物理空間出口和障礙，建筑圖形的幾何信息傳遞給火場影響因素子模型，人員屬性及行為子模型以及數(shù)據(jù)儲存和顯示子模型；火場影響因素子模型包括煙氣毒性對人員的影響，并將煙氣毒性的毒性劑量傳遞到人員屬性及行為子模型。本發(fā)明對疏散全過程的模擬有助于設(shè)計(jì)人員對設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣做出直觀評價(jià)，出口利用率的比較有助于設(shè)計(jì)方案的完善，設(shè)計(jì)人員可通過對不同方案的多次模擬進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化。
【專利說明】基于幾何智能體的人員疏散模型

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明創(chuàng)造涉及空間技術(shù)運(yùn)用領(lǐng)域，特別指出基于幾何智能體的人員疏散模型。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國對公共建設(shè)的突入力度加大，近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展，公 共建筑的建設(shè)進(jìn)入了一個(gè)高峰期，各地用于會議、展覽、體育競賽等目的大型建筑或具有多 功能的綜合性建筑物大量涌現(xiàn)。這些建筑都具有較大的建筑面積，平面布置復(fù)雜，在使用時(shí) 人員密集、流動性大等特點(diǎn)，一旦發(fā)生緊急情況，如何保證人員的安全疏散就成為一個(gè)突出 的問題。
[0003] 主要體現(xiàn)在如下兩個(gè)方面：
[0004] 1.疏散區(qū)間劃分不符合實(shí)際，規(guī)范以防火區(qū)間的劃分確定疏散區(qū)間，主觀認(rèn)為疏 散人員會向其所處防火區(qū)間內(nèi)的樓梯或通道疏散，但人員具有高度自主意識，其行為受年 齡、性別，受教育程度、所處環(huán)境以及心理等方面因素的制約，其疏散路徑的選擇也不是固 定的，因此，會出現(xiàn)出口人流量不均的情況，這是規(guī)范設(shè)計(jì)所無法體現(xiàn)的。
[0005] 2.公共建筑平面布置大多較為復(fù)雜，現(xiàn)有規(guī)范在考慮疏散時(shí)難以兼顧，很可能會 導(dǎo)致疏散設(shè)計(jì)不合理，造成人員疏散時(shí)間過長；其次人員的速度也是不同且變化的，規(guī)范設(shè) 計(jì)的方式，只考慮通行能力，忽視對人員速度的考察，這與實(shí)際的疏散過程是不符合的。
[0006] 現(xiàn)有的疏散模型多為離散化網(wǎng)格模型，網(wǎng)格模型指對人員疏散建筑平面的建模方 式，網(wǎng)格模型在模擬人員群體行為時(shí)可以獲得較快的運(yùn)算速度，但是在模擬人的速度則不 夠接近真實(shí)。在運(yùn)算速度和運(yùn)算真實(shí)性之間，選擇網(wǎng)格模型往往要犧牲后者，同時(shí)，網(wǎng)格模 型在確定人員疏散路徑時(shí)有較明顯的缺陷，其路徑確定是根據(jù)疏散地圖網(wǎng)格的"勢值"確 定，人員根據(jù)自己所在位置的"勢值"，想更高或更低勢值的網(wǎng)格移動，從而實(shí)現(xiàn)向出口移動 的效果，但在一些室內(nèi)出口，如門等位置，則會出現(xiàn)人員返回室內(nèi)的現(xiàn)象，這與實(shí)際也是有 較大差別的。 發(fā)明創(chuàng)造內(nèi)容
[0007] 本發(fā)明創(chuàng)造的目的是提出一種基于幾何智能體的人員疏散模型，模型可為設(shè)計(jì)提 供輔助支持，疏散全過程的模擬有助于設(shè)計(jì)人員對設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣做出直觀評價(jià)，出口利 用率的比較有助于設(shè)計(jì)方案的完善，設(shè)計(jì)人員可通過對不同方案的多次模擬進(jìn)行設(shè)計(jì)方案 的優(yōu)化。
[0008] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明創(chuàng)造目的的技術(shù)方案如下：
[0009] 基于幾何智能體的人員疏散模型，其特征在于，包括物理空間子模型，火場影響因 素子模型，人員屬性及行為子模型以及數(shù)據(jù)儲存和顯示子模型，所述的物理空間子模型包 括物理空間出口和障礙，建筑圖形，物理空間子模型將物理空間出口和障礙，建筑圖形的幾 何信息傳遞給火場影響因素子模型，人員屬性及行為子模型以及數(shù)據(jù)儲存和顯示子模型；
[0010] 所述的火場影響因素子模型包括煙氣毒性對人員的影響，并將煙氣毒性的毒性劑 量傳遞到人員屬性及行為子模型；
[0011] 所述的人員屬性及行為子模型包括人群屬性，人群反應(yīng)時(shí)間，人群速度變化以及 人群路徑選擇，并將人員位置傳遞到數(shù)據(jù)儲存和顯示子模型。
[0012] 進(jìn)一步的，所述的物理空間子模型采用子空間網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行構(gòu)建，所述的子空間網(wǎng)絡(luò) 采用基于SRF的算法確定，所述的SRF算法包括：
[0013] 1.由點(diǎn)位置（xm，yj確定子空間的起始線段L1 ;
[0014] 2.以L1的一個(gè)端點(diǎn)P1為起始點(diǎn)，按照逆時(shí)針或順時(shí)針的方向查找組成子空間的 下一條線段L2 ;
[0015] 3.若在P1處只有L1和L2相交，L 2為查找的線段，若有多條線段交于P1A，則選 擇與L1成最小夾角的線段為L2，其最小夾角線滿足a (Li, Lj =Min{a (Li, Ly，a (Li, Lj2),…，a (Li, Ljk)}該公式；
[0016] 4?找到L2后，確定出L2上的另一個(gè)端點(diǎn)P2，并以P 2為起始點(diǎn)，重復(fù)（2)?⑷步 驟，直至起始點(diǎn)重新等于L1的端點(diǎn)Pp
[0017] 進(jìn)一步的，還包括對子空間網(wǎng)絡(luò)的等級計(jì)算，所述的計(jì)算包括：
[0018] 1.讀取建筑圖紙中房間，出口和安全區(qū)域信息，并定義V表示頂點(diǎn)，E表示邊，U1表 示安全區(qū)域，U2?U4表示房間1?房間3 ;

【權(quán)利要求】
1. 基于幾何智能體的人員疏散模型，其特征在于，包括物理空間子模型，火場影響因素 子模型，人員屬性及行為子模型以及數(shù)據(jù)儲存和顯示子模型，所述的物理空間子模型包括 物理空間出口和障礙，建筑圖形，物理空間子模型將物理空間出口和障礙，建筑圖形的幾何 信息傳遞給火場影響因素子模型，人員屬性及行為子模型以及數(shù)據(jù)儲存和顯示子模型； 所述的火場影響因素子模型包括煙氣毒性對人員的影響，并將煙氣毒性的毒性劑量傳 遞到人員屬性及行為子模型； 所述的人員屬性及行為子模型包括人群屬性，人群反應(yīng)時(shí)間，人群速度變化以及人群 路徑選擇，并將人員位置傳遞到數(shù)據(jù)儲存和顯示子模型。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于幾何智能體的人員疏散模型，其特征在于，所述的物理 空間子模型采用子空間網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行構(gòu)建，所述的子空間網(wǎng)絡(luò)采用基于SRF的算法確定，所述 的SRF算法包括： (1) 由點(diǎn)位置（\，ym)確定子空間的起始線段L1 ; (2) 以L1的一個(gè)端點(diǎn)P1為起始點(diǎn)，按照逆時(shí)針或順時(shí)針的方向查找組成子空間的下一 條線段L 2 ; (3) 若在P1處只有L1和L2相交，L2為查找的線段，若有多條線段交于P 1點(diǎn)，則選擇與L1 成最小夾角的線段為L2，其最小夾角線滿足a (Li, Lj) = Min { a (Li, Ljl)，a (Li, Lj2)，...， a (LpLjkM該公式； (4) 找到L2后，確定出L2上的另一個(gè)端點(diǎn)P2，并以P2為起始點(diǎn)，重復(fù)（2)?（4)步驟， 直至起始點(diǎn)重新等于L 1的端點(diǎn)Pp
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于幾何智能體的人員疏散模型，其特征在于，還包括對子 空間網(wǎng)絡(luò)的等級計(jì)算，所述的計(jì)算包括： ⑴讀取建筑圖紙中房間，出口和安全區(qū)域信息，并定義V表示頂點(diǎn)，E表示邊,U1表示 安全區(qū)域，U2?U4表示房間1?房間3 ; (2) 采用二元g表示建筑圖 紙平面；
(3) 定義疏散路徑為W，定義起火房間為Ux，則W與Ux之間關(guān)系表示為： W = ux (x-1) Iv1 (x-2)......U1 (O)或者 W = ux (x-1) Up1 (x-2)......U3 (2) U1(O)； (4) 選擇步驟3中較大的W值作為子空間等級數(shù)值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于幾何智能體的人員疏散模型，其特征在于，包括以下疏 散步驟： (1) 計(jì)算人員所處樓層與子空間網(wǎng)絡(luò)，并確定煙氣毒性對人群速度的影響； (2) 判斷人員是否處于樓梯，若是，則標(biāo)記并確定所處子空間網(wǎng)絡(luò)中的最近出口目標(biāo)， 若不是，則直接確定所處子空間網(wǎng)絡(luò)中的最近出口目標(biāo)； (3) 確定所處子空間網(wǎng)絡(luò)中的最近出口目標(biāo)后，判斷人員路徑上是否存在障礙物，若 存在，則確定人員的短期目標(biāo)點(diǎn)，并進(jìn)行人員碰撞測試，若不存在，則直徑進(jìn)行人員碰撞測 試； (4)步驟3中人員碰撞測試包括人員進(jìn)行1步，2步，3步直至N步內(nèi)具有碰撞，并計(jì)算 人員速度大小和方向。
5. 步驟3中人員碰撞測試若在N步內(nèi)沒有碰撞，則判斷人員是否離開當(dāng)前子空間網(wǎng)絡(luò)， 若是，則判斷人員是否處于底層，若不是則進(jìn)入下個(gè)時(shí)間步計(jì)算，下個(gè)時(shí)間步按步驟1重新 開始。
6. 判斷人員是否處于最底層，若是，則判斷是否為最高等級子空間網(wǎng)絡(luò)，若不是，則判 斷是否在步驟2中已被標(biāo)記。
7. 步驟6中，判斷是否為最高等級子空間網(wǎng)絡(luò)，若是，則表示人員可以安全撤離，若不 是，則按步驟5中下個(gè)時(shí)間步計(jì)算。
8. 步驟6中，判斷是否步驟2中已被標(biāo)記，若是，則進(jìn)入下個(gè)樓層，若不是，則按步驟5 中下個(gè)時(shí)間步計(jì)算。
【文檔編號】G06F17/50GK104392061SQ201410734592
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年12月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月8日
【發(fā)明者】何大治 申請人:華北水利水電大學(xué)