專利名稱：基于客流預(yù)測和自適應(yīng)仿真的擁擠預(yù)警系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)領(lǐng)域的系統(tǒng)，具體是一種基于客流預(yù)測和自 適應(yīng)仿真的擁擠預(yù)警系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
應(yīng)用信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)客流引導(dǎo)能夠加快人們對(duì)信息的處理速度，并能夠?yàn)槿藗?進(jìn)行決策提供幫助。此外能夠?yàn)橛慰吞峁┤婧吞匦璧男畔?，是目前旅游業(yè)的技 術(shù)改進(jìn)和研究方面?zhèn)涫懿毮康募夹g(shù)。但目前的研究中應(yīng)用于客流引導(dǎo)的信息技術(shù) 多在客流的測量、旅游信息提供、定制旅游信息、信息發(fā)布手段等方面。例如信 息發(fā)布手段探討了如何利用手機(jī)等無線方式、電視等公眾媒體方式為游客提供信 息；使用紅外、壓力感應(yīng)、圖像、視頻等方式進(jìn)行客流的測量；為不同文化背景 的游客提供不同語言、不同內(nèi)容的信息；為不同興趣愛好的游客有重點(diǎn)的推薦感 興趣的內(nèi)容等。但這些技術(shù)沒有專門針對(duì)擁擠和客流引導(dǎo)。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，專利申請(qǐng)?zhí)枮?00480034292. 5的中國專利， 專利名稱為《經(jīng)由無線控制的關(guān)于人群集中的中心的人流管理》，該專利提出了 在娛樂場所控制多個(gè)吸引人地點(diǎn)、集中點(diǎn)人流的方法和系統(tǒng)。系統(tǒng)中使用無線手 段(移動(dòng)電話)或電視等手段進(jìn)行客流引導(dǎo)。但這個(gè)專利是基于主題公園的背景， 在該環(huán)境下系統(tǒng)可以明確得知某項(xiàng)娛樂項(xiàng)目單位時(shí)間能夠招待的精確人數(shù)，從而 對(duì)排隊(duì)的游客進(jìn)行引導(dǎo)。然而這種引導(dǎo)客流的系統(tǒng)并不是通用的，尤其是不適用 于一些公共的展覽館和公共場所等發(fā)生無法明確參與活動(dòng)人數(shù)的場所。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)公共場所的客流引導(dǎo)，提出了一種基于客流預(yù)測和自適應(yīng)仿真的 擁擠預(yù)警系統(tǒng)，通過對(duì)活動(dòng)現(xiàn)場進(jìn)行建模處理，將活動(dòng)現(xiàn)場分為多個(gè)區(qū)塊，對(duì)區(qū) 塊出入口進(jìn)行客流測量，記錄歷史客流測量數(shù)據(jù)，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)建立區(qū)塊間客流 的流動(dòng)模型，并根據(jù)實(shí)際客流測量的結(jié)果，對(duì)客流進(jìn)行自適應(yīng)的預(yù)測和仿真，根據(jù)對(duì)給定時(shí)間提前量的客流預(yù)測和仿真的結(jié)果對(duì)未來時(shí)段的擁擠狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估， 并在擁擠形成前發(fā)出擁擠預(yù)警。系統(tǒng)管理人員可根據(jù)系統(tǒng)發(fā)出的預(yù)警等級(jí)采取擁 擠預(yù)案，對(duì)客流進(jìn)行引導(dǎo)。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括現(xiàn)場建模模塊、測量模塊、 數(shù)據(jù)存取模塊、客流預(yù)測模塊、客流自適應(yīng)仿真模塊、擁擠預(yù)警模塊、實(shí)施擁擠 預(yù)案模塊，其中
現(xiàn)場建模模塊負(fù)責(zé)在系統(tǒng)啟用前將待監(jiān)控的預(yù)防擁擠現(xiàn)場進(jìn)行建模，其他模 塊均基于建模形成的現(xiàn)場進(jìn)行工作；
測量模塊負(fù)責(zé)在現(xiàn)場中的各個(gè)測量點(diǎn)采用紅外、圖像、視頻等處理技術(shù)對(duì)區(qū) 塊內(nèi)的游客人數(shù)進(jìn)行測量和計(jì)算，并將測得的人流數(shù)據(jù)輸入到數(shù)據(jù)存取模塊；
數(shù)據(jù)存取模塊記錄系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，歷史上的客流測量數(shù)據(jù)、預(yù)測數(shù)據(jù)、 擁擠預(yù)警發(fā)出時(shí)間、擁擠預(yù)案的實(shí)施時(shí)刻和持續(xù)時(shí)間等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)提供給客 流預(yù)測模塊和客流自適應(yīng)仿真模塊調(diào)用；
客流預(yù)測模塊根據(jù)歷史客流的變化情況，以及擁擠引導(dǎo)預(yù)案實(shí)施狀態(tài)，對(duì)當(dāng) 天或者第二天內(nèi)某一時(shí)刻出入的客流進(jìn)行預(yù)測，并將預(yù)測數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模 塊；
客流自適應(yīng)仿真模塊根據(jù)預(yù)測的客流、實(shí)際測量的客流、采用的擁擠引導(dǎo)預(yù) 案等參數(shù)，對(duì)游客的移動(dòng)過程進(jìn)行仿真，客流自適應(yīng)仿真模塊對(duì)全部游客的移動(dòng) 過程進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果和實(shí)際測量結(jié)果對(duì)現(xiàn)場建模參數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整， 并重新進(jìn)行仿真以使仿真結(jié)果更符合現(xiàn)場情況，同時(shí)，客流自適應(yīng)仿真模塊根據(jù) 仿真的結(jié)果，判斷給定時(shí)間內(nèi)現(xiàn)場的擁擠狀態(tài)，結(jié)果傳輸給擁擠預(yù)警模塊； 擁擠預(yù)警模塊根據(jù)客流預(yù)測模塊的評(píng)估結(jié)果，給出預(yù)警級(jí)別和預(yù)警區(qū)塊； 實(shí)施擁擠預(yù)案模塊，根據(jù)擁擠預(yù)警模塊發(fā)出的預(yù)警級(jí)別和預(yù)警區(qū)塊，實(shí)施相 應(yīng)的的擁擠預(yù)案，并將實(shí)施的預(yù)案情況反饋給數(shù)據(jù)存取模塊，實(shí)施擁擠預(yù)案之后 重新啟動(dòng)客流預(yù)測模塊和客流自適應(yīng)仿真模塊，其中，擁擠預(yù)案是針對(duì)某些區(qū)塊 中發(fā)生擁擠或者即將發(fā)生擁擠時(shí)應(yīng)用的引導(dǎo)人流的方法包括布控法和疏導(dǎo)法， 布控法是指在繼續(xù)向擁擠處流入人流的位置進(jìn)行流量的控制，以減少流入的客流 數(shù)；疏導(dǎo)法是指在擁擠處提醒人流擁擠狀態(tài)，引導(dǎo)人流流出，為保證安全，同時(shí) 要控制人流移動(dòng)速度。
所述的現(xiàn)場建模模塊，將現(xiàn)場分為若干個(gè)區(qū)塊，區(qū)塊包括五種類型出入口、 開放型道路、封閉性道路(包括橋梁)、休息區(qū)、活動(dòng)區(qū)，現(xiàn)場建模模塊通過如 下參數(shù)仿真各個(gè)區(qū)塊容積、客流走向(單向還是雙向)、類型或?qū)挾乳L度、實(shí) 測客流測量點(diǎn)位置、擁擠度、正常疏散時(shí)間，活動(dòng)區(qū)還有吸引度、演出時(shí)刻、演 出時(shí)長、平均參觀時(shí)間(無演出時(shí))等參數(shù)。
所述的數(shù)據(jù)存取模塊，是系統(tǒng)數(shù)據(jù)保存和獲取的中心，將預(yù)測數(shù)據(jù)和實(shí)際測 量數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，并響應(yīng)其他模塊，為其他模塊提供保存數(shù)據(jù)和讀取數(shù)據(jù)，例如 客流預(yù)測模塊和客流自適應(yīng)仿真模塊對(duì)數(shù)據(jù)的請(qǐng)求。
所述的客流預(yù)測模塊是對(duì)出入口類型區(qū)塊流入和流出的人流做給定預(yù)先時(shí) 間內(nèi)的預(yù)測，預(yù)測以星期為周期，本星期的預(yù)測客流根據(jù)上幾個(gè)星期的實(shí)際測量 出的客流數(shù)據(jù)按照客流增長的速度進(jìn)行調(diào)整。
所述的客流自適應(yīng)仿真模塊，包括游客仿真子模塊和參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整子模 塊，其中游客仿真子模塊是對(duì)單個(gè)游客進(jìn)行游覽過程進(jìn)行仿真，并對(duì)全部游客 的移動(dòng)過程進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整子模塊是對(duì)所有游客的仿真結(jié)果進(jìn)行統(tǒng) 計(jì)，并根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果和現(xiàn)實(shí)測量數(shù)據(jù)的不同對(duì)游客仿真子模塊中的參數(shù)進(jìn)行自適 應(yīng)的調(diào)整。
所述的游客仿真子模塊以客流預(yù)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，生成相應(yīng)數(shù)據(jù)的游客，模擬 游客在各個(gè)區(qū)塊中的活動(dòng)，仿真設(shè)定具體如下設(shè)定游客訪問所有的活動(dòng)區(qū)，從 游客進(jìn)入一個(gè)出入口區(qū)塊開始，有選擇的訪問休息區(qū)等區(qū)塊，然后選擇下一個(gè)活 動(dòng)區(qū)塊，下一個(gè)活動(dòng)區(qū)塊是未訪問過的區(qū)塊，并根據(jù)活動(dòng)區(qū)塊的吸引度、演出時(shí) 間、擁擠度等參數(shù)以及一定的隨機(jī)量來決定；選定要訪問的區(qū)塊后，根據(jù)現(xiàn)場模 型，選擇途徑的道路和休息區(qū)，游客訪問區(qū)塊的時(shí)間根據(jù)當(dāng)時(shí)游客自身的狀態(tài)、 區(qū)塊的類型和區(qū)塊的擁擠情況而確定；游客在訪問了所有的活動(dòng)區(qū)后，通過一個(gè) 出入口離開，盡管單個(gè)游客的仿真并不具備很高的準(zhǔn)確性，但全部游客的仿真結(jié) 果則能很好地表現(xiàn)出的全體游客的集體行為。
所述的參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整子模塊，首先將仿真的結(jié)果與現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)相比對(duì)， 當(dāng)仿真結(jié)果和實(shí)測數(shù)據(jù)發(fā)生了較大偏差時(shí),將對(duì)現(xiàn)場建模中的參數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)的 調(diào)整，參數(shù)調(diào)整完畢后重新調(diào)用游客仿真子模塊啟動(dòng)游客仿真，這種參數(shù)自適應(yīng) 的調(diào)整過程將每隔一段時(shí)間進(jìn)行。
所述的擁擠預(yù)警模塊，是對(duì)未來給定時(shí)期內(nèi)現(xiàn)場各區(qū)塊中的擁擠狀態(tài)進(jìn)行預(yù) 測，并做出黃、橙、紅三級(jí)擁擠的預(yù)警，如果在某一區(qū)塊中人數(shù)超過區(qū)塊的容積， 且未來凈流入人數(shù)大于0時(shí)，發(fā)出該區(qū)塊的黃色擁擠預(yù)警；在某一區(qū)塊人數(shù)超過 區(qū)塊容積的1.2倍，且未來凈流入人數(shù)大于0時(shí)，發(fā)出該區(qū)塊的橙色擁擠預(yù)警; 在區(qū)塊人數(shù)超過區(qū)塊容積的1. 2倍，且未來凈流入人數(shù)將在疏散時(shí)間內(nèi)使區(qū)塊人 數(shù)達(dá)到容積的1. 5倍時(shí)，發(fā)出該區(qū)塊的紅色預(yù)警。
所述凈流入人數(shù)是指區(qū)塊內(nèi)流入的人數(shù)減去流出的人數(shù)。
所述的實(shí)施擁擠預(yù)案模塊，其根據(jù)未來可能發(fā)生擁擠的區(qū)塊位置以及擁擠預(yù) 警的等級(jí)而采取的擁擠預(yù)案，當(dāng)發(fā)生擁擠的區(qū)塊數(shù)量不多或者較為分散的情況 下，多采用區(qū)塊疏導(dǎo)法；在發(fā)生擁擠的區(qū)塊數(shù)量較多時(shí)，且擁擠區(qū)塊較為集中時(shí)， 多采用區(qū)塊布控法。
所述實(shí)施擁擠預(yù)案模塊，提供人機(jī)界面供現(xiàn)場管理人員選擇要實(shí)施的預(yù)案， 并將己實(shí)施預(yù)案等數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)存取模塊。
本發(fā)明工作時(shí)，鑒于擁擠是發(fā)生踩踏等安全事故的內(nèi)在原因，而擁擠狀態(tài)是 隨著時(shí)間而不斷變化的，現(xiàn)場建模模塊仿真出擁擠現(xiàn)場，并由客流預(yù)測模塊在一 定時(shí)間提前量下對(duì)未來的擁擠狀態(tài)進(jìn)行預(yù)報(bào)，從而可使管理人員采取預(yù)案，并防 范擁擠可能帶來安全隱患。另外，客流自適應(yīng)仿真模塊根據(jù)客流預(yù)測模塊和測量 模塊的數(shù)據(jù)對(duì)現(xiàn)場建模參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，使仿真更好的符合現(xiàn)場情況，并能夠一定 程度上反映引發(fā)客流移動(dòng)的因素，例如區(qū)塊對(duì)客流的吸引度的高低、演出時(shí)刻的 安排，這些因素及其對(duì)客流的影響可以作為現(xiàn)場管理人員安排場地以及安排演出 活動(dòng)時(shí)刻表的依據(jù)。擁擠預(yù)警模塊根據(jù)客流預(yù)測模塊的評(píng)估結(jié)果，給出預(yù)警級(jí)別 和預(yù)警區(qū)塊，并由實(shí)施擁擠預(yù)案模塊給出相應(yīng)的措施。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果
1、 本發(fā)明通過仿真單一游客的行為，并根據(jù)全體游客形成的客流數(shù)據(jù)調(diào)整 仿真參數(shù)，以期符合實(shí)測數(shù)據(jù)。這種仿真和自適應(yīng)調(diào)整的過程不受場地和人員數(shù) 量限制，可很靈活的應(yīng)用于開放和封閉的不同環(huán)境；
2、 本發(fā)明可在大型活動(dòng)召開之前運(yùn)行，在未發(fā)生擁擠的情況下，即可模擬 擁擠的發(fā)生和轉(zhuǎn)換，從而防患于未然；
3、 本發(fā)明可對(duì)擁擠預(yù)案進(jìn)行仿真，這樣，不僅可以在活動(dòng)舉行之前對(duì)預(yù)案
進(jìn)行分析和驗(yàn)證，還可以在活動(dòng)舉行過程中預(yù)案的實(shí)現(xiàn)效果進(jìn)行預(yù)測，管理人員 可根據(jù)預(yù)測結(jié)果改變實(shí)施的預(yù)案，以更好的疏散人群；
4、采用本發(fā)明系統(tǒng)后，單一展覽館的每日客流量在保證不出現(xiàn)擁堵狀態(tài)的 情況下，可提高游客量約2成。


圖l為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2為本發(fā)明中的客流自適應(yīng)仿真模塊的游客仿真子模塊工作流程圖3為本發(fā)明中的客流自適應(yīng)仿真模塊的參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整子模塊工作流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案 為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù) 范圍不限于下述的實(shí)施例。
如圖l所示，本實(shí)施例包括現(xiàn)場建模模塊、測量模塊、數(shù)據(jù)存取模塊、客 流預(yù)測模塊、客流自適應(yīng)仿真模塊、擁擠預(yù)警模塊、實(shí)施擁擠預(yù)案模塊，其中
現(xiàn)場建模模塊負(fù)責(zé)在系統(tǒng)啟用前將待監(jiān)控的預(yù)防擁擠現(xiàn)場進(jìn)行建模，其他模 塊均基于建模形成的現(xiàn)場進(jìn)行工作；
測量模塊負(fù)責(zé)在現(xiàn)場中的各個(gè)測量點(diǎn)采用紅外、圖像、視頻等處理技術(shù)對(duì)區(qū) 塊內(nèi)的游客人數(shù)進(jìn)行測量和計(jì)算，并將測得的人流數(shù)據(jù)輸入到數(shù)據(jù)存取模塊；
數(shù)據(jù)存取模塊記錄系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，歷史上的客流測量數(shù)據(jù)、預(yù)測數(shù)據(jù)、 擁擠預(yù)警發(fā)出時(shí)間、擁擠預(yù)案的實(shí)施時(shí)刻和持續(xù)時(shí)間等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)提供給客 流預(yù)測模塊和客流自適應(yīng)仿真模塊調(diào)用；
客流預(yù)測模塊根據(jù)歷史客流的變化情況，以及擁擠引導(dǎo)預(yù)案實(shí)施狀態(tài)，對(duì)當(dāng) 天或者第二天內(nèi)某一時(shí)刻出入的客流進(jìn)行預(yù)測，并將預(yù)測數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模 塊；本實(shí)施例中，客流預(yù)測模塊采用的預(yù)測的方法具體如下<formula>formula see original document page 9</formula>
其中，^(^,,//,,71^)是系統(tǒng)開始運(yùn)行以來第1周、第j天、k點(diǎn)鐘的平均
人流速度(人/分鐘)，W(w,)是第i周的總流入客流，A^(Z^)是第j天總流入客 流。如果i-2，則iVO,，Z^,/^) = 〃0^,^—7,/^);如果>1，由于沒有多少歷 史數(shù)據(jù)可做參考，iVO, ， ^ , ) = , I),, ， )。
客流自適應(yīng)仿真模塊根據(jù)預(yù)測的客流、實(shí)際測量的客流、采用的擁擠引導(dǎo)預(yù) 案等參數(shù)，對(duì)游客的移動(dòng)過程進(jìn)行仿真，客流自適應(yīng)仿真模塊對(duì)全部游客的移動(dòng) 過程進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果和實(shí)際測量結(jié)果對(duì)現(xiàn)場建模參數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整， 并重新進(jìn)行仿真以使仿真結(jié)果更符合現(xiàn)場情況，同時(shí)，客流自適應(yīng)仿真模塊根據(jù) 仿真的結(jié)果，判斷給定時(shí)間內(nèi)現(xiàn)場的擁擠狀態(tài)，結(jié)果傳輸給擁擠預(yù)警模塊；
擁擠預(yù)警模塊根據(jù)客流預(yù)測模塊對(duì)未來給定時(shí)間內(nèi)發(fā)生擁擠情況的嚴(yán)重性 進(jìn)行評(píng)估，并給出預(yù)警級(jí)別和預(yù)警區(qū)塊；通常，如果在區(qū)塊人數(shù)超過區(qū)塊的容積， 且未來凈流入人數(shù)大于O時(shí)，發(fā)出黃色擁擠預(yù)警；在區(qū)塊人數(shù)超過區(qū)塊容積的 1.2倍，且未來凈流入人數(shù)大于O時(shí)，發(fā)出橙色擁擠預(yù)警；在區(qū)塊人數(shù)超過區(qū)塊
容積的1. 2倍，且未來凈流入人數(shù)將在疏散時(shí)間內(nèi)使區(qū)塊人數(shù)達(dá)到容積的1. 5
倍時(shí)，發(fā)出紅色預(yù)警。
實(shí)施擁擠預(yù)案模塊，根據(jù)擁擠預(yù)警模塊發(fā)出的預(yù)警級(jí)別和預(yù)警區(qū)塊，實(shí)施相 應(yīng)的的擁擠預(yù)案，并將實(shí)施的預(yù)案情況反饋給數(shù)據(jù)存取模塊，實(shí)施擁擠預(yù)案之后 重新啟動(dòng)客流預(yù)測模塊和客流自適應(yīng)仿真模塊，其中，擁擠預(yù)案是針對(duì)某些區(qū)塊
中發(fā)生擁擠或者即將發(fā)生擁擠時(shí)應(yīng)用的引導(dǎo)人流的方法包括布控法和疏導(dǎo)法， 布控法是指在繼續(xù)向擁擠處流入人流的位置進(jìn)行流量的控制，以減少流入的客流 數(shù)；疏導(dǎo)法是指在擁擠處提醒人流擁擠狀態(tài)，引導(dǎo)人流流出，為保證安全，同時(shí)
要控制人流移動(dòng)速度。
所述的客流自適應(yīng)仿真模塊，包括游客仿真子模塊和參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整子模 塊，其中游客仿真子模塊是對(duì)單個(gè)游客進(jìn)行游覽過程進(jìn)行仿真，并對(duì)全部游客 的移動(dòng)過程進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整子模塊是對(duì)所有游客的仿真結(jié)果進(jìn)行統(tǒng) 計(jì)，并根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果和現(xiàn)實(shí)測量數(shù)據(jù)的不同對(duì)游客仿真子模塊中的參數(shù)進(jìn)行自適 應(yīng)的調(diào)整。
如圖2所示，所述游客仿真子模塊，其根據(jù)客流預(yù)測模塊的預(yù)測數(shù)據(jù)，生成 相應(yīng)數(shù)量的游客。單個(gè)游客的仿真流程是首先選擇進(jìn)入現(xiàn)場的出入口區(qū)塊，其次
選擇要訪問的下一個(gè)區(qū)塊，根據(jù)區(qū)塊參數(shù)以及區(qū)塊中游客的數(shù)量確定區(qū)塊的訪問 時(shí)間，在游客離開活動(dòng)現(xiàn)場之前，會(huì)不斷選擇下一個(gè)要訪問的區(qū)塊，并進(jìn)行訪問。 與單個(gè)游客的仿真流程同時(shí)進(jìn)行的還有全體游客的統(tǒng)計(jì)流程。所有在仿真中生成
的游客對(duì)象都會(huì)存放在一個(gè)游客隊(duì)列之中，給定時(shí)間間隔會(huì)統(tǒng)計(jì)各區(qū)塊中的游客 數(shù)量，并將數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)存取模塊中。
游客在選擇下一個(gè)要訪問的區(qū)塊時(shí)，綜合考慮區(qū)塊的每一個(gè)參數(shù)，計(jì)算區(qū)塊 的優(yōu)先度-
R = a水 (1—distRate) + b氺hotRate + c氺tiringRate + d氺visitedRate + e* (1 —crowdRate) +e
其中，R為某一區(qū)塊的優(yōu)先度，a為距離因素所占比重，distRate為當(dāng)前區(qū) 塊到評(píng)估區(qū)塊的距離與現(xiàn)場最長距離的比值，b為區(qū)塊的熱門度(即對(duì)游客的吸 引程度)在游客選擇過程中所占比重，hotRate為區(qū)塊的熱門度，c為游客的疲 勞程度在游客選擇過程中所占比重，tiringRate為游客的疲勞度，d為已訪問過 參數(shù)在游客選擇過程中所占比重，如果游客已經(jīng)到過該區(qū)塊，則visitedRate 為0，否則為1， e為區(qū)塊擁擠程度在游客選擇過程中所占比重，crowdRate為區(qū) 塊的擁擠程度，s表示其他影響優(yōu)先度的隨機(jī)因素。獲得最大優(yōu)先度的區(qū)塊被選 擇為下一個(gè)要訪問的區(qū)塊。從當(dāng)前區(qū)塊到下一個(gè)要訪問區(qū)塊的路徑上，得分高的 區(qū)塊被選中為途徑區(qū)塊。
每一個(gè)區(qū)塊的訪問時(shí)間則可由如下公式來確定
T =expectingVisitTime * (l+p氺crowdRate) +n
其中T為區(qū)塊訪問時(shí)間，expectingVisitTime為平均期望訪問時(shí)間，p為擁 擠對(duì)訪問時(shí)間的影響參數(shù)，il表示其他影響訪問時(shí)間的隨機(jī)因素。
如圖3所示，所述參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整子模塊，其比較游客仿真子模塊的仿真結(jié) 果和實(shí)測數(shù)據(jù)的差，如果差距大于閾值，則啟動(dòng)自適應(yīng)的參數(shù)調(diào)整，參數(shù)調(diào)整的 最終數(shù)據(jù)發(fā)給數(shù)據(jù)存取模塊，并根據(jù)調(diào)整后的參數(shù)重新啟動(dòng)游客的仿真過程。仿 真過程會(huì)在當(dāng)天活動(dòng)進(jìn)行過程中不斷進(jìn)行，并等待系統(tǒng)設(shè)置的時(shí)間間隔再次進(jìn)行 自適應(yīng)參數(shù)的調(diào)整。
調(diào)整過程重點(diǎn)調(diào)整的參數(shù)為游客選擇下一個(gè)區(qū)塊中的參數(shù)a、 b、 hotRate， 以及區(qū)塊訪問時(shí)間的expectingVisitTime。調(diào)整過程為迭代式，即對(duì)參數(shù)依次
進(jìn)行調(diào)整后再次進(jìn)行仿真，如果仿真結(jié)果比之前的仿真結(jié)果有所改善，則繼續(xù)對(duì) 該參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，知道仿真結(jié)果不再改善或者變壞。為防止每天的參數(shù)調(diào)整比較 頻繁和劇烈，第二天的初始參數(shù)被設(shè)置為前一天調(diào)整參數(shù)的平均值。
所述的實(shí)施擁擠預(yù)案模塊，其根據(jù)未來可能發(fā)生擁擠的區(qū)塊位置以及擁擠預(yù) 警的等級(jí)而采取的擁擠預(yù)案，當(dāng)發(fā)生擁擠的區(qū)塊數(shù)量不多或者較為分散的情況 下，多采用區(qū)塊疏導(dǎo)法；在發(fā)生擁擠的區(qū)塊數(shù)量較多時(shí)，且擁擠區(qū)塊較為集中時(shí)， 多采用區(qū)塊布控法。
所述實(shí)施擁擠預(yù)案模塊，提供人機(jī)界面供現(xiàn)場管理人員選擇要實(shí)施的預(yù)案，
并將已實(shí)施預(yù)案等數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)存取模塊。
本實(shí)施例通過仿真單一游客的行為，并根據(jù)全體游客形成的客流數(shù)據(jù)調(diào)整仿
真參數(shù)，不受場地和人員數(shù)量限制，可很靈活的應(yīng)用于開放和封閉的不同環(huán)境；
本實(shí)施例可對(duì)擁擠預(yù)案進(jìn)行仿真，不僅可以在活動(dòng)舉行之前對(duì)預(yù)案進(jìn)行分析和驗(yàn)
證，還可以在活動(dòng)舉行過程中預(yù)案的實(shí)現(xiàn)效果進(jìn)行預(yù)測，管理人員可根據(jù)預(yù)測結(jié)
果改變實(shí)施的預(yù)案，以更好的疏散人群。
權(quán)利要求
1、一種基于客流預(yù)測和自適應(yīng)仿真的擁擠預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，包括現(xiàn)場建模模塊、測量模塊、數(shù)據(jù)存取模塊、客流預(yù)測模塊、客流自適應(yīng)仿真模塊、擁擠預(yù)警模塊、實(shí)施擁擠預(yù)案模塊，其中現(xiàn)場建模模塊負(fù)責(zé)在系統(tǒng)啟用前將待監(jiān)控的預(yù)防擁擠現(xiàn)場進(jìn)行建模，其他模塊均基于建模形成的現(xiàn)場進(jìn)行工作；測量模塊負(fù)責(zé)在現(xiàn)場中的各個(gè)測量點(diǎn)采用紅外、圖像、視頻處理技術(shù)對(duì)區(qū)塊內(nèi)的游客人數(shù)進(jìn)行測量和計(jì)算，并將測得的人流數(shù)據(jù)輸入到數(shù)據(jù)存取模塊；數(shù)據(jù)存取模塊記錄系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，歷史上的客流測量數(shù)據(jù)、預(yù)測數(shù)據(jù)、擁擠預(yù)警發(fā)出時(shí)間、擁擠預(yù)案的實(shí)施時(shí)刻和持續(xù)時(shí)間數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)提供給客流預(yù)測模塊和客流自適應(yīng)仿真模塊調(diào)用；客流預(yù)測模塊根據(jù)歷史客流的變化情況，以及擁擠引導(dǎo)預(yù)案實(shí)施狀態(tài)，對(duì)當(dāng)天或者第二天內(nèi)某一時(shí)刻出入的客流進(jìn)行預(yù)測，并將預(yù)測數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊；客流自適應(yīng)仿真模塊根據(jù)預(yù)測的客流、實(shí)際測量的客流、采用的擁擠引導(dǎo)預(yù)案參數(shù)，對(duì)游客的移動(dòng)過程進(jìn)行仿真，客流自適應(yīng)仿真模塊對(duì)全部游客的移動(dòng)過程進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果和實(shí)際測量結(jié)果對(duì)現(xiàn)場建模參數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，并重新進(jìn)行仿真以使仿真結(jié)果更符合現(xiàn)場情況，同時(shí)，客流自適應(yīng)仿真模塊根據(jù)仿真的結(jié)果，判斷給定時(shí)間內(nèi)現(xiàn)場的擁擠狀態(tài)，結(jié)果傳輸給擁擠預(yù)警模塊；擁擠預(yù)警模塊根據(jù)客流預(yù)測模塊的評(píng)估結(jié)果，給出預(yù)警級(jí)別和預(yù)警區(qū)塊；實(shí)施擁擠預(yù)案模塊，根據(jù)擁擠預(yù)警模塊發(fā)出的預(yù)警級(jí)別和預(yù)警區(qū)塊，實(shí)施相應(yīng)的的擁擠預(yù)案，并將實(shí)施的預(yù)案情況反饋給數(shù)據(jù)存取模塊，實(shí)施擁擠預(yù)案之后重新啟動(dòng)客流預(yù)測模塊和客流自適應(yīng)仿真模塊，其中，擁擠預(yù)案是針對(duì)某些區(qū)塊中發(fā)生擁擠或者即將發(fā)生擁擠時(shí)應(yīng)用的引導(dǎo)人流的方法，包括布控法和疏導(dǎo)法，布控法是指在繼續(xù)向擁擠處流入人流的位置進(jìn)行流量的控制，以減少流入的客流數(shù)；疏導(dǎo)法是指在擁擠處提醒人流擁擠狀態(tài)，引導(dǎo)人流流出，為保證安全，同時(shí)要控制人流移動(dòng)速度。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于客流預(yù)測和自適應(yīng)仿真的擁擠預(yù)警系統(tǒng)，其 特征是，所述的現(xiàn)場建模模塊，將現(xiàn)場分為若干個(gè)區(qū)塊，區(qū)塊包括五種類型出 入口、開放型道路、封閉性道路、休息區(qū)、活動(dòng)區(qū)，現(xiàn)場建模模塊通過如下參數(shù) 仿真各個(gè)區(qū)塊容積、客流走向、類型或?qū)挾乳L度、實(shí)測客流測量點(diǎn)位置、擁擠 度、正常疏散時(shí)間，活動(dòng)區(qū)包括如下參數(shù)吸引度、演出時(shí)刻、演出時(shí)長、平均 參觀時(shí)間。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于客流預(yù)測和自適應(yīng)仿真的擁擠預(yù)警系統(tǒng)，其 特征是，所述的客流預(yù)測模塊是對(duì)出入口類型區(qū)塊流入和流出的人流做給定預(yù)先 時(shí)間內(nèi)的預(yù)測，預(yù)測以星期為周期，本星期的預(yù)測客流根據(jù)上幾個(gè)星期的實(shí)際測 量出的客流數(shù)據(jù)按照客流增長的速度進(jìn)行調(diào)整。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于客流預(yù)測和自適應(yīng)仿真的擁擠預(yù)警系統(tǒng)，其 特征是，所述的客流自適應(yīng)仿真模塊，包括游客仿真子模塊和參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整 子模塊，其中游客仿真子模塊是對(duì)單個(gè)游客進(jìn)行游覽過程進(jìn)行仿真；參數(shù)自適 應(yīng)調(diào)整子模塊是對(duì)所有游客的仿真結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果和現(xiàn)實(shí)測量數(shù) 據(jù)對(duì)游客仿真子模塊中的參數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)的調(diào)整。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于客流預(yù)測和自適應(yīng)仿真的擁擠預(yù)警系統(tǒng)，其 特征是，所述的游客仿真子模塊以客流預(yù)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，生成相應(yīng)數(shù)據(jù)的游客， 模擬游客在各個(gè)區(qū)塊中的活動(dòng)，設(shè)定游客訪問所有的活動(dòng)區(qū)，從游客進(jìn)入一個(gè)出 入口區(qū)塊開始，有選擇的訪問休息區(qū)塊，然后選擇下一個(gè)活動(dòng)區(qū)塊，下一個(gè)活動(dòng) 區(qū)塊是未訪問過的區(qū)塊，并根據(jù)活動(dòng)區(qū)塊的吸引度、演出時(shí)間、擁擠度參數(shù)來決 定；選定要訪問的區(qū)塊后，根據(jù)現(xiàn)場模型，選擇途徑的道路和休息區(qū)，游客訪問 區(qū)塊的時(shí)間根據(jù)當(dāng)時(shí)游客自身的狀態(tài)、區(qū)塊的類型和區(qū)塊的擁擠情況而確定；游 客在訪問了所有的活動(dòng)區(qū)后，通過一個(gè)出入口離開。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于客流預(yù)測和自適應(yīng)仿真的擁擠預(yù)警系統(tǒng)，其 特征是，所述的參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整子模塊，首先將仿真的結(jié)果與現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)相比 對(duì)，當(dāng)仿真結(jié)果和實(shí)測數(shù)據(jù)發(fā)生了較大偏差時(shí)，將對(duì)現(xiàn)場建模中的參數(shù)進(jìn)行自適 應(yīng)的調(diào)整，參數(shù)調(diào)整完畢后重新調(diào)用游客仿真子模塊啟動(dòng)游客仿真，這種參數(shù)自 適應(yīng)的調(diào)整過程將每隔一段時(shí)間進(jìn)行。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于客流預(yù)測和自適應(yīng)仿真的擁擠預(yù)警系統(tǒng)，其特征是，所述的擁擠預(yù)警模塊，是對(duì)未來給定時(shí)期內(nèi)現(xiàn)場各區(qū)塊中的擁擠狀態(tài)進(jìn) 行預(yù)測，并做出黃、橙、紅三級(jí)擁擠的預(yù)警，如果在某一區(qū)塊中人數(shù)超過區(qū)塊的 容積，且未來凈流入人數(shù)大于0時(shí)，發(fā)出該區(qū)塊的黃色擁擠預(yù)警；在某一區(qū)塊人 數(shù)超過區(qū)塊容積的1. 2倍，且未來凈流入人數(shù)大于0時(shí)，發(fā)出該區(qū)塊的橙色擁擠 預(yù)警；在區(qū)塊人數(shù)超過區(qū)塊容積的1.2倍，且未來凈流入人數(shù)將在疏散時(shí)間內(nèi)使 區(qū)塊人數(shù)達(dá)到容積的1. 5倍時(shí)，發(fā)出該區(qū)塊的紅色預(yù)警。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于客流預(yù)測和自適應(yīng)仿真的擁擠預(yù)警系統(tǒng)，其 特征是，所述的實(shí)施擁擠預(yù)案模塊，其根據(jù)未來可能發(fā)生擁擠的區(qū)塊位置以及擁 擠預(yù)警的等級(jí)而采取擁擠預(yù)案，當(dāng)發(fā)生擁擠的區(qū)塊數(shù)量較少或者分散的情況下， 采用區(qū)塊疏導(dǎo)法；在發(fā)生擁擠的區(qū)塊數(shù)量較多時(shí)，且擁擠區(qū)塊集中時(shí)，采用區(qū)塊 布控法。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的基于客流預(yù)測和自適應(yīng)仿真的擁擠預(yù)警系統(tǒng)， 其特征是，所述實(shí)施擁擠預(yù)案模塊，提供人機(jī)界面供現(xiàn)場管理人員選擇要實(shí)施的 預(yù)案。
全文摘要
一種計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)領(lǐng)域的基于客流預(yù)測和自適應(yīng)仿真的擁擠預(yù)警系統(tǒng)，包括現(xiàn)場建模模塊、測量模塊、數(shù)據(jù)存取模塊、客流預(yù)測模塊、客流自適應(yīng)仿真模塊、擁擠預(yù)警模塊、實(shí)施擁擠預(yù)案模塊，現(xiàn)場建模塊通過對(duì)現(xiàn)場進(jìn)行建模，測量模塊對(duì)現(xiàn)場人數(shù)進(jìn)行測量，數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)存取模塊中，客流預(yù)測模塊根據(jù)歷史數(shù)據(jù)對(duì)未來時(shí)間內(nèi)進(jìn)行預(yù)測，客流自適應(yīng)仿真模塊預(yù)測數(shù)據(jù)生成相應(yīng)數(shù)量的游客，并對(duì)游客的移動(dòng)進(jìn)行仿真，并對(duì)仿真參數(shù)和模型進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，擁擠預(yù)警模塊根據(jù)對(duì)現(xiàn)場擁擠狀態(tài)的評(píng)估，發(fā)出擁擠預(yù)警，由實(shí)施擁擠預(yù)案模塊選擇預(yù)案實(shí)施。本發(fā)明不僅可以在活動(dòng)舉行之前對(duì)預(yù)案進(jìn)行分析和驗(yàn)證，還可以在活動(dòng)舉行過程中預(yù)案的實(shí)現(xiàn)效果進(jìn)行預(yù)測。
文檔編號(hào)G07C11/00GK101350113SQ20081004248
公開日2009年1月21日 申請(qǐng)日期2008年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月4日
發(fā)明者業(yè) 何, 張志遠(yuǎn), 李建華, 王明政, 蘇貴洋, 譚大禮, 馬穎華 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)