[發(fā)明專利]一種膨脹煙絲工段的逃生訓練方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811285946.1
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109377567B
• 公開（公告）日: 2023-02-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林森;石釘科;趙易;丁男哲;嚴建波;王暉;陳行杰;吳俊雄;王哲彬
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江中煙工業(yè)有限責任公司
• 主分類號: G06T19/00
• 分類號: G06T19/00;G06Q10/04;G06Q50/04;G06N3/00
• 代理公司: 杭州天勤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 曹兆霞

1.一種膨脹煙絲工段的逃生訓練方法，包括：

根據(jù)膨脹煙絲工段實際場景建立三維場景圖；

以三維場景圖中的門、樓梯口、走廊拐彎、岔口作為節(jié)點，生成多個逃生路徑，組成逃生路徑集合G(N,A)，其中，N為節(jié)點集合，A為路徑集合，并建立最優(yōu)逃生路徑的尋優(yōu)模型為：

其中，從節(jié)點i到節(jié)點j的逃生路徑x_ij消耗的逃生時間為t_ij，F(xiàn)S(i)為從節(jié)點i出發(fā)的所有逃生路徑的集合，若(i,j)∈A，則x_ij＝1，否則x_ij＝0，F(xiàn)S(1)表示始發(fā)節(jié)點的第一條路徑，x_hi表示從節(jié)點h到節(jié)點i的逃生路徑，n表示節(jié)點集合N中所有節(jié)點的個數(shù)；

在優(yōu)化逃生路徑時，引入螞蟻算法，把螞蟻看作逃生者，以路徑的信息素濃度作為逃生者的體力值，螞蟻行走路徑即為逃生路徑，逃生者逃生時，根據(jù)行走路徑的信息素濃度選擇下一個節(jié)點，節(jié)點i到鄰接節(jié)點j的信息素濃度越高，選擇該逃生路徑的概率也越大，其轉(zhuǎn)移概率為：

其中，η_ij(t)＝1/L_i-j為能見度，是節(jié)點i和節(jié)點j之間距離L_i-j的倒數(shù)，τ_ij(t)為t時刻節(jié)點i到節(jié)點j之間的信息素濃度，allowed為允許訪問的節(jié)點集合，α和β分別為信息素和能見度的加權(quán)值；

計算轉(zhuǎn)移概率時，根據(jù)高溫、毒氣、二氧化碳濃度以及氧氣濃度對螞蟻體力值的影響，更新每條路徑的信息素濃度，當每條路徑的信息素濃度為0時，表示逃生者死亡，根據(jù)濃煙對移動速度的影響，更新能見度η_ij(t)；

以逃生路徑對應的轉(zhuǎn)移概率小于轉(zhuǎn)移概率閾值和信息素濃度大于0為約束條件，利用公式(5)在公式(1)～(4)表示的最優(yōu)逃生路徑的尋優(yōu)模型中計算獲得最優(yōu)逃生路徑，并輸出該最優(yōu)逃生路徑；

每條路徑的信息素濃度的更新公式為：

其中，τ_ij(t+1)為t+1時刻節(jié)點i到節(jié)點j之間的信息素濃度，ρ為信息素濃度的衰減因子，L_k為逃生者k在當次循環(huán)過程中走過的路徑總長度，Q_i,j為逃生者k經(jīng)過逃生路徑x_ij剩余體力值，初始體力值為Q，為常數(shù)；

高溫對逃生者體力值的影響為：

逃生者在高溫作用下，人體的忍受能力為：

其中，變化區(qū)間為[0，1]，當為1時表示人體的忍受程度達到最大值，L_i-j為節(jié)點i到節(jié)點j的路徑長度，v_i-j為路徑L_i-j內(nèi)逃生者移動速度，t_Irad為熱輻射作用下逃生者忍受時間，q為持續(xù)熱輻射熱量，t_Iconv為熱對流作用下逃生者忍受時間，T為持續(xù)累積的熱量；

根據(jù)該人體的忍受能力更新逃生者的剩余體力值為：

其中，Q_h,i進入逃生路徑x_ij之前的剩余體力值，h表示逃生者經(jīng)過的上一個逃生節(jié)點；

毒氣、二氧化碳濃度以氧氣濃度對逃生者體力值的影響為：

逃生者在毒氣、高濃度二氧化碳以低濃度氧氣作用下，人體的忍受能力為：

其中，變化區(qū)間為[0，1]，當為1時表示人體的忍受程度達到最大值，L_i-j為節(jié)點i到節(jié)點j的路徑長度，v_i-j為路徑L_i-j內(nèi)逃生者移動速度，為逃生路徑x_ij上第s種毒氣的濃度，s∈m，m為毒氣的總類別，為逃生者能夠承受第s種毒氣的劑量最大值，CO₂％為二氧化碳濃度，O₂％為氧氣濃度，η表示時間點；

根據(jù)該人體的忍受能力更新逃生者的剩余體力值為：

其中，Q_h,i進入逃生路徑x_ij之前的剩余體力值，h表示逃生者經(jīng)過的上一個逃生節(jié)點；

根據(jù)該人體的忍受能力和更新逃生者的剩余體力值為：

其中，Q_h,i進入逃生路徑x_ij之前的剩余體力值，h表示逃生者經(jīng)過的上一個逃生節(jié)點；

定義P_ij認為是逃生者在逃生路徑(i,j)上安全通過的概率，為了優(yōu)先保證逃生人員的安全，增加以下約束條件：

其中，τ為轉(zhuǎn)移概率閾值，表示逃生者能夠安全逃生的最小概率；

采用公式(16)～(18)更新能見度η_ij(t)和移動速度v_i-j：

η_ij(t)＝μ/L_i-j (16)

v_i-j＝μv (17)

其中，v為普通人在正常環(huán)境下的移動速度，μ為濃煙影響下，逃生者移動速度的下降程度，k_c為煙氣減光系數(shù)。

2.一種膨脹煙絲工段的逃生訓練系統(tǒng)，包括計算機存儲器、計算機處理器以及存儲在所述計算機存儲器中并可在所述計算機處理器上執(zhí)行的計算機程序，其特征在于，

所述計算機存儲器中存有根據(jù)膨脹煙絲工段實際場景建立三維場景圖，所述計算機處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)權(quán)利要求1所述的逃生訓練方法，輸出最優(yōu)逃生路徑。