基于BIM技术的室内火灾应急疏散路径优化问题研究综述

合理的疏散路径选择是解决突发事件的关键所在,为解决我国室内火灾情况下人员的疏散问题,确保火灾事件发生后室内人员能以最短时间到达安全地带,本文基于建筑行业新兴的BIM技术,以应急救援为角度,对突发事件下路径的优化问题进行综述。文章从BIM技术的发展、应急疏散方法和路径优化模型及其算法三个方面进行综述,在归纳分析国内外应急疏散路径优化研究成果的基础上,为构建完善的智能疏散系统提供理论基础并希望能为相关学者的进一步研究提供启示和帮助。     

数字孪生驱动的冬奥场馆消防安全动态疏散方法

提出了一种数字孪生驱动的消防疏散动态引导方法,解决了目前建筑物安全疏散表达方式以二维为主,疏散路径规划不能根据火灾的发展态势实时动态地进行,且不能考虑人员的位置因素等问题。该方法综合利用BIM(building information modeling)和物联网搭建面向疏散的数字孪生模型,并整合该模型中的空间、室内环境和人员位置信息,利用Dijkstra算法进行疏散路径规划。以2020年北京冬奥会雪车雪橇场馆中某建筑为例,该模型较好地实现了环境信息实时采集、室内布局三维可视、火灾警报、室内人员定位、疏散路径规划等功能。     

楼宇火灾监测与应急疏散系统设计

针对火灾事故,设计了楼宇火灾监测与应急疏散系统,与现有的火灾监测装置相比较,本系统通过在各楼层合理分布烟雾、温湿度及火焰传感器节点,采集到的数据通过Zig Bee无线传感网络传输到后台,火灾发生后通过数据分析得出疏散路径,通过语音提示及时进行人员智能疏散,从而可减少人员伤亡。     

室内应急疏散的多人员Wi-Fi定位精度研究

应急疏散研究中的人员定位问题对于快速疏散人群和拯救被困人员具有重要的意义.为了确定Wi-Fi定位手段对于室内人员疏散的适用性,采用手持Wi-Fi设备和预设置的无线信号基准参考点,利用无线接收信号强度指数通过模式匹配的方式进行多人员定位的尝试.所得实验结果表明此方案的室内定位精度能达到5~7m.新方案所提供的定位精度能够区分室内多个体的移动路径,为相应疏散应用提供人员的动态位置信息描述.     

室内应急疏散的多人员Wi-Fi定位精度研究

应急疏散研究中的人员定位问题对于快速疏散人群和拯救被困人员具有重要的意义.为了确定Wi-Fi定位手段对于室内人员疏散的适用性,采用手持Wi-Fi设备和预设置的无线信号基准参考点,利用无线接收信号强度指数通过模式匹配的方式进行多人员定位的尝试.所得实验结果表明此方案的室内定位精度能达到5~7m.新方案所提供的定位精度能够区分室内多个体的移动路径,为相应疏散应用提供人员的动态位置信息描述.     

高层建筑的火灾模拟与逃生行为研究

以广州天河某商业中心为例,运用FDS和Pathfinder模拟器,研究了火灾场景时高层建筑内的烟气蔓延速度、温度、CO浓度和能见度的变化规律,以及室内人员的疏散行为特征。结果表明:①高层建筑中,在人员可用的安全疏散时间内,对人员逃生起决定作用的是中间过程阶段。在中间过程阶段,人员的移动速度会因路径选择难度的加大而变得缓慢,若适当地进行诱导,将有利于提高疏散速度。②本例中,仅通过疏散楼梯来进行人员疏散是不切实际的。考虑高温有毒的烟气有可能通过缝隙蔓延进电梯内,消防疏散电梯应仅停避险层、底楼或临近火灾区域的楼层。③FDS可以直接导入Pathfinder人员模拟器。通过FDS模拟高层建筑火灾,并结合Pathfinder进行人员疏散模拟,能根据实际情况找出最佳疏散时间,从而为实际应用中的疏散演练和应急诱导疏散规划等问题提供理论依据。     

基于人工势场和元胞自动机的人员疏散系统仿真

基于元胞自动机模型对公众场合火灾中人员疏散进行研究,通过对火灾中疏散个体微观建模,结合人工势场将影响人行为的火、门和障碍物等各种因素量化,构建出元胞的移动规则,从而确定元胞下一时间步长的移动路径.仿真结果显示,该系统能够较真实地模拟人员疏散过程.     

复杂建筑火灾中的人员疏散路径多目标规划

针对复杂建筑火灾中的人员疏散动态路径优化策略问题,以火灾情境下的动态疏散网络数据模型为基础,结合网络流优化和群智能方法,构建以最短时间、最小风险水平和最大疏散容量为目标的路径优化模型.通过改进的自适应果蝇算法,实现了节点和路径容量受限的动态疏散路径规划.通过对所建模型的性能测试和疏散过程实验,验证了多目标路径优化模型的有效性.实验结果也反映了多目标路径规划策略更加贴近复杂建筑火灾中的人员疏散实际情况,对于规划不确定因素影响下的复杂空间疏散路径具有可行性.     

楼宇三维路径模型的自动生成算法

提出了一种楼宇三维路径的自动生成算法.该算法首先使用图像细化算法及特征点提取算法建立单层楼的通道路径,并将房间等楼层实体作为结点连接到通道路径上,从而建立好单层楼的路径图;然后利用楼梯结点和电梯结点将相邻的楼层路径图相互连接起来,生成完整的楼宇三维路径模型.该路径模型是由弧和结点结构组成的带权图结构,可以应用于智能导航、楼宇自动控制、紧急情况的人员疏散及楼宇安全等领域.     

智能疏散系统导向标志计算及疏散路径仿真

为了解决大型综合建筑中智能疏散系统在火灾等突发情况发生时可根据复杂建筑结构规划出合理、安全的疏散路径问题,提出了一种基于改进A~*算法的多起点、多出口路径规划方法。通过增加转弯惩罚值,结合火灾影响区域实时信息和火灾中心点的距离改进了估价函数,进而计算出最优疏散路径。依据搜索出的最优路径调整三维楼层地图中各个导向标志方向,从而引导不同位置人员从最优路径疏散逃生。仿真实验结果表明,在计算多起点、多出口疏散路径时,改进A~*算法与传统Dijkstra算法和A~*算法相比,搜索方向更加明确,路径更加平滑,搜索效率更高,运行时间更短,并能结合火灾信息保证疏散路径的安全性。该算法在求解大型综合建筑火灾安全疏散路径方面具有很好的应用前景。     

交通枢纽应急疏散仿真和智能指示灯设计研究

针对大型综合交通枢纽在火灾情况下人员能否及时准确逃生的问题,文章采用人员疏散仿真模拟软件Pathfinder研究了某枢纽在不同火灾场景下应急疏散过程,获得了人员逃生疏散时间,并根据不同的疏散场景优化人员应急疏散路线,最后提出可以依据不同火灾疏散场景智能变换指示方向、显示距离等较多疏散信息的优化指示灯系统,向疏散人群传达应急疏散线路,以提高乘客的疏散效率和减少人员伤亡。     

考虑烟气影响的海底隧道火灾人车混合疏散优化模型

为研究烟气影响下海底隧道火灾人车混合疏散优化问题,建立疏散安全成本最小的优化模型.首先,考虑海底隧道结构特性和火灾情景过程中的烟气影响,确立烟气伤害不超限、人车路径流量不超容许载荷等约束条件,构建车辆、人员疏散时间最短的优化模型.然后,考虑隧道应急出口、 CO浓度、路段长度和拥堵状态,设计改进蚁群算法对模型进行求解.最后,利用模型开展翔安海底隧道火灾疏散仿真.结果表明:该模型能在避开拥堵、避免人员烟气伤害超限前提下,使人车疏散时间最短,可为海底隧道火灾疏散提供辅助决策.     

基于群体智能的人群疏散路径规划仿真研究

介绍了一种基于群体智能的人群疏散路径规划仿真方法.该方法结合群体智能的宏观模型与具有个体动力学特征的微观模型,提出综合两种模型优势的人群疏散仿真模型以及基于人工蜂群算法的动态路径规划算法.算法借鉴人工蜂群算法的原理,根据出口的个数及拥挤度对人群分组,然后在每个群组选取一个引领者.引领者带领群组向出口移动.移动过程中,群组内执行改进的社会力模型,以保证群组内的个体避免碰撞并且方向一致.针对突发事件人群疏散中疏散效率方面存在的技术瓶颈,探索基于群体智能的人群疏散路径规划的理论框架和体系,旨在为应急管理部门对人群疏散辅助决策提供支持.     

基于蚁群算法的激光智能消防疏散系统设计

针对当前消防疏散系统在火灾烟雾恶劣环境中存在识别困难、引导方案单一、维护成本高、智能化不足等问题,设计了基于蚁群算法的激光智能消防疏散系统。该系统由信息采集模块、中央处理模块和疏散引导模块组成,智能化实时监控和处理火场情况。火灾发生时,传感器动态采集火场信息,用显示器显示火灾发生地点,经过处理器运用蚁群算法计算出最优疏散路径,最终疏散引导模块把疏散路径以激光接力的形式投影在地面,指导人员动态疏散。通过案例分析,验证了该系统的可行性和优越性。     

突发火灾环境的群体疏散问题研究综述

为了解突发火灾环境的群体疏散问题研究进展,从群体疏散的模型、路径规划问题优化算法、仿真软件研究进行综述,结合火灾环境下群体疏散的特点,总结现有疏散问题的研究方法和成果,展望该领域的研究趋势。研究表明:现有疏散模型主要集中在多种模型和思想融合的研究,对火灾蔓延过程和疏散过程相结合较少;疏散路径问题的求解方面,考虑动态火灾环境下路径规划研究不足;疏散软件方面的研究主要通过国外仿真软件模拟火灾环境下的疏散,缺乏开发适合我国的疏散软件。研究趋势是构建充分考虑疏散者行为和心理、建筑物结构、火灾环境的疏散模型,路径规划算法改进与创新、疏散路径的动态优化。     

基于RFID人员定位的火灾智能疏散无线诱导系统

为解决结构复杂、人群聚集的建筑火灾中大规模人群智能疏散诱导问题,建立了一个基于无线射频识别(RFID)人员定位技术的火灾智能疏散无线诱导系统。首先在等边三角形模型中利用无线射频识别技术RFID采集信号,经过高斯修正,利用经验数据库,实现人员的快速、准确定位;将RFID人员定位单元等传感器节点采集到的数据通过中心节点上传至嵌入式Web服务器,利用集成了疏散路径优化算法和经验数据库的应用服务器进行人员疏散方案全局优化,并将最优疏散方案下传至控制器节点,无线智能疏散指示灯、LED显示屏和扬声器等控制器节点动作并完成智能疏散诱导。该系统根据人员定位信息、火警状态进行基于疏散路径优化的智能疏散和无线诱导,为建筑火灾疏散安全提供了技术保障。     

突发性大气污染事故移动应急系统关键技术研究

针对突发性大气污染移动应急系统中存在数据组织和管理困难、应急模拟结果传输和可视化效率低,以及人员撤离指挥不及时等问题展开研究,设计大气污染移动应急系统的数据管理方式.分析移动应急数据的可视化流程,提出利用JSON解决空间数据的传输与移动端的可视化等问题.设计基于位置驱动的人员撤离路径规划策略,提出利用缓存技术、位置驱动、消息推送技术等方法增强移动终端和数据中心的交互能力,提高应急人员指挥撤离和救援调度等问题.最后,设计并实现基于Android平台的突发性大气污染移动应急系统,并进行测试,验证突发性大气污染移动应急关键技术解决方案.     

火灾时人员疏散的行为规律

基于对火灾时影响人员疏散行动的开始时间的不确定因子的分析,以及对火灾时人员疏散行动能力的主要影响因素的研究,在综合考虑建筑物空间疏散性状的排队现象和多态现象的前提下,建立火灾时人员疏散行为的数学模型·利用网论和关系数据库技术,在Mapinfo平台上,实现人员应急疏散路线的全局最优化,实现对疏散出口群集疏散流动规律的预测和评价·其研究成果,可以为建筑物性能化防火设计和应急疏散计划的制定提供科学的参考依据,防止群集事故的发生,减少群集事故的损失·     

建筑火灾场景下的疏散个体动态安全性评价方法

为了减少因疏散个体对火场风险的感知和自身安全性认知产生的偏差而导致的应急疏散决策失误,通过分析影响建筑火灾情景人员疏散安全性的因素,引入物元分析理论和智能消防系统及其他检测探测设备等物联网技术,提出了一种针对某一具体建筑利用物联网技术获取动态风险并对疏散个体进行实时安全性评价的方法.该评价方法不仅解决了传统方法难以适应风险动态变化的问题,还通过将物元分析理论引入疏散个体安全评价过程减少了主观性对评价结果的影响.通过假设论证表明:基于动态风险数据的建筑火灾疏散个体安全性评价方法能够较准确的评估建筑火灾情景疏散个体的安全性该研究为火灾情境下的疏散个体应急疏散决策辅助系统研究提供一定的参考价值.     

基于Multi-Agent的矿井人员疏散数值模拟

煤矿井下发生灾害时,井下应急疏散建模仿真可以验证疏散方案是否合理,从而为救灾逃生提供合理指导。目前在煤矿井下人员疏散研究中,对因个体差异导致不同疏散结果的认识和建模尚有欠缺,并且对不同路权评估方法下最低花费路径的选取也鲜有提及。针对煤矿井下出现安全事故时人员的安全疏散问题,基于Multi-Agent与Dijkstra算法,利用RepastJ3.0开发平台,建立了井下人员安全疏散模型,探讨了井下工作人员对巷道网络拓扑关系的认知差异性对疏散效果的影响,以及不同路权评估方法下最低花费路径的选取策略。疏散模型仿真结果表明,该模型能够直观呈现不同类型井下工作人员的动态疏散过程,可以为井下应急疏散方案的制定提供理论支持。