[發明專利]一種考慮煙氣綜合危害的虛擬疏散評價方法

在審

• 申請號: 201710740756.3
• 申請日: 2017-08-25
• 公開（公告）號: CN107392396A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 許鎮;袁靜雨;張宗才
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/26
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司11237
• 代理人: 張仲波

技術領域

本發明涉及防災減災技術領域，特別是指一種考慮煙氣綜合危害的虛擬疏散評價方法。

背景技術

在建筑火災中，合理的疏散是避免火災人員傷亡的重要途徑。為了提高人員火災中的疏散能力，有必要進行針對性的訓練。然而，帶有真實火災的實際訓練具有很大難度(張磊.基于虛擬現實技術的公共建筑火災人員逃生訓練系統研究[D].中國礦業大學,2014.)，不僅需要花費高成本，還涉及人員安全的問題。而虛擬疏散訓練系統則具有明顯優勢，可以安全、低成本地使學員有計劃的反復訓練，以提高火災疏散能力，減少人員傷亡。

美國消防協會(NFPA)指出：建筑火災中超過2/3的死亡是煙氣造成的(Flynn J D.Characteristics of home fire victims[J].Quincy,2008,56(56):131-139.)。因此，煙氣對于疏散安全性的影響非常重要。但是，當前火災虛擬疏散缺乏綜合的煙氣危害評價模型，因此，難以對疏散路徑的安全性進行有效評價。煙氣的主要危害是毒性和熱。在描述煙的毒性效應的評價模型中，有效劑量分數(fractional effective dose,FED)是世界上使用最廣泛的評價模型(Hartzell G,Switzer W,Priest D.Modeling of toxicological effects of fire gases 5.mathematical-modeling of intoxication of rats by combined carbon-monoxide and hydrogen-cyanide atmospheres[J].Journal of Fire Sciences,1985,3(5):330-342.)。同時，當前關于煙氣熱傷害的相關研究已經確定了人類在火災中可以承受的最大溫度以及不同溫度下的身體反應(范維澄,孫金華,陸守香.火災風險評估方法學[M].北京:科學出版社,2004.)。但是，目前缺乏統一考慮煙氣毒性和熱傷害的模型，更缺乏可以直接應用于虛擬疏散路徑評價的煙氣綜合傷害模型。

為此，本發明將基于FED概念提出綜合的煙氣危害評價模型，并設計不同疏散路徑的安全性評價方法，為虛擬疏散訓練中人員疏散路徑的安全性提供科學的評價方法。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種考慮煙氣綜合危害的虛擬疏散評價方法。虛擬疏散是降低火災人員傷亡的有效方法，可以安全、低成本地訓練火災疏散能力。但是，目前缺乏煙氣熱傷害和毒性的統一評價模型，本發明將基于有效劑量分數FED概念提出綜合的煙氣危害評價模型，以實現根據煙氣危害評價人員疏散行為。

該方法包括如下步驟：

(1)建立基于FED的煙氣綜合危害評價模型：

煙氣綜合危害評價模型包括毒性和熱兩部分，首先，在有效劑量分數FED的基礎上，采用FED_6-Gas模型來評價煙氣中CO、CO₂、HCN、O₂、HCl和HBr這6種氣體的綜合毒性，然后，通過對對流和輻射分數求和，計算在曝光期間獲得熱量的有效劑量分數FED_heat，則，煙氣綜合危害評價模型，即綜合危害劑量IHD＝max(FED_6-Gas,FED_heat)；

(2)建立結合訓練路徑的評價模型：

疏散路徑是一個特定的空間-時間曲線，路徑中的積分危害，即IHD^path，可以由路徑毒性積分和路徑熱積分的最大值表示

(3)虛擬疏散的路徑安全性評價：

計算虛擬疏散訓練中訓練者不同路徑的IHD^path值，從而評價疏散路徑安全性。訓練者可以根據IHD^path的評分選擇較為安全的路徑，從而提高安全疏散能力。

所述步驟(1)其中括號中的氣體符號表示在30分鐘暴露期間中的平均大氣濃度[(％×min)/min]，這些大氣濃度通過FDS火災數值模擬獲得，m和b用于確定CO和CO₂的組合毒性效應，LC50是導致50％的實驗動物在暴露30分鐘后死亡的有毒氣體的濃度。