[發明專利]基于疏散對象社會力演化博弈模型的建筑物災害疏散模擬方法

在審

• 申請號: 201810734811.2
• 申請日: 2018-07-06
• 公開（公告）號: CN109271650A
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發明（設計）人: 劉偉
• 申請（專利權）人: 滄州子芩信息科技有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06Q50/26
• 代理公司: 北京華旭智信知識產權代理事務所(普通合伙) 11583
• 代理人: 李麗

本發明公開了一種基于疏散對象社會力演化博弈模型的建筑物災害疏散模擬方法，包括：建立疏散對象社會力模型；利用博弈論，將人們在出口處的行為分為兩種:合作行為和競爭行為，然后建立基于疏散對象社會力模型的演化博弈模型，采用元胞自動機再現人們之間的合作與競爭行為；根據接收到的相關參數獲取所有疏散對象所受的社會力的合力并保存，利用其中的最大合力值獲取時間步長，確定疏散對象在該時間段內的期望速度以及在該時間段后的期望位置；當疏散對象確認前進時，更新疏散對象的位置，并更新其速度；當不前進時，僅更新疏散對象的速度；當所述疏散對象完成在當前建筑中的疏散后，結束本流程；否則循環執行本流程。

技術領域

本發明涉及計算機模擬技術，特別是一種計算機自動模擬遇到災害時，基于疏散對象社會力演化博弈模型對建筑物中的人群進行疏散的方法。

背景技術

預防火災等災害，以及減少火災情況下的人員傷亡，已成為世界各國公共安全領域研究的重點。隨著社會的發展，人們對大型建筑的需求越來越大，而在這些建筑中，通常有大量的人員流動。這些建筑存在的特點，一是層數多，垂直距離長，疏散到地面或其它安全場所的時間長；二是人員集中；三是發生火災時由于各豎井空氣流動暢通，火勢和煙霧向上蔓延快，增加了疏散的難度。我國有些經濟較發達城市的消防部門購置了少量的登高消防車，但大多數有高層建筑的城市尚無登高消防車，而且其高度也不能滿足安全疏散和撲救的需要。普通電梯在火災時因不防煙火或停電等原因而無法使用，因此，多數高層建筑安全疏散主要是靠樓梯，而樓梯間內一旦竄入煙氣，就會嚴重影響疏散。當發生緊急情況時，如何將建筑物中的人員安全、快速地疏散成為研究熱點。

由于火災事件的特殊性，進行試驗研究存在耗資大、耗時長、需要參與人員多等缺點，同時建筑結構復雜，使得試驗存在特殊性。

隨著計算機性能的逐步強大，考慮試驗安全以及試驗的成本，通過建立計算機疏散模型，使得火災情形下的疏散模擬變得經濟可行，而且可以滿足多種情形下的模擬需求。此外，在設計建筑之初，就可以通過計算機模擬的方式對建筑物的防火疏散能力進行預測，從而進行必要的修正；對于已經存在的建筑，在得到建筑結構圖之后可以模擬建筑物的疏散能力，必要時可以進行結構修改，例如增加必要的安全通道等等。

但是，目前還沒有一種通用的計算機模擬方法，來對建筑物的火災疏散方案進行模擬。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種基于疏散對象社會力模型的建筑物災害疏散的自動模擬方法，包括：

建立疏散對象社會力模型；

利用博弈論，將人們在出口處的行為分為兩種:合作行為和競爭行為，然后建立基于疏散對象社會力模型的演化博弈模型，采用元胞自動機再現人們之間的合作與競爭行為；

根據接收到的相關參數獲取所有疏散對象所受的社會力的合力并保存，利用其中的最大合力值獲取時間步長，確定疏散對象在該時間段內的期望速度以及在該時間段后的期望位置；

當疏散對象確認前進時，更新疏散對象的位置，并更新其速度；當不前進時，僅更新疏散對象的速度；

當所述疏散對象完成在當前建筑中的疏散后，結束本流程；否則循環執行本流程。

優選的，所述建立疏散對象社會力模型包括：(1)首先建立正常情況下的疏散對象社會力模型，即正常行走速度情況下，人與人之間保持一定距離，沒有碰撞產生的擠壓力的情況下疏散對象社會力模型，記行人在時刻t的位置為α＝1,L,N，下面分析行人α所受到的社會力，這里是表示疏散人期望運動方向的單位向量；

(2)然后建立在緊急情況下，行人之間有肢體接觸r_αβ＜d_αβ，在這個情形下，出現了新的肢體的相互作用力(即人與人之間的摩擦力)：