[發明專利]一種膨脹煙絲工段的逃生路徑指導系統

有效

• 申請號: 201811285948.0
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109299831B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 林森;嚴建波;王暉;陳行杰;吳俊雄;石釘科;趙易;丁男哲;徐棟炯
• 申請（專利權）人: 浙江中煙工業有限責任公司
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06F17/18;G08B17/00;G08B17/10
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 曹兆霞

1.一種膨脹煙絲工段的逃生路徑指導系統，包括：

設置在膨脹煙絲工段的至少一個二氧化碳傳感器、氧氣傳感器、毒氣傳感器、熱量傳感器、煙霧傳感器、指示燈和報警器；

與上述所有傳感器、指示燈和報警器通信連接的計算機處理器和存儲器，存儲器中存儲有可在計算機處理器上執行的計算機程序和根據膨脹煙絲工段的三維場景圖構建的逃生路徑集合G(N,A)；

所述計算機處理器執行所述計算機程序時，執行以下步驟：

接收二氧化碳傳感器、氧氣傳感器、毒氣傳感器、熱量傳感器、煙霧傳感器上傳的二氧化碳濃度數據、氧氣濃度數據、毒氣濃度數據、持續熱輻射熱量數據和持續累積熱量數據、以及煙霧濃度數據；

根據二氧化碳濃度數據、氧氣濃度數據、毒氣濃度數據、持續熱輻射熱量數據、持續累積熱量數據實時更新每條逃生路徑的信息素濃度；

根據煙霧濃度數據更新每條逃生路徑的能見度和移動速度；

按照以下公式(1)計算每條路徑的轉移概率：

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

以逃生路徑對應的轉移概率小于轉移概率閾值和信息素濃度大于0為約束條件，利用(1)在公式(2)～(5)表示的最優逃生路徑的尋優模型中尋找最短逃生路徑，該最短逃生路徑即為最優逃生路徑；

最優逃生路徑的尋優模型為：

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

計算機處理器根據最優逃生路徑發送控制指令到路徑上的指示燈和報警器，控制指示燈和報警器工作，以指導逃生者逃生；

每條逃生路徑的信息素濃度的更新公式為：

其中，τ_ij(t+1)為t+1時刻節點i到節點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在當次循環過程中走過的路徑總長度，Q_i,j為逃生者k經過逃生路徑x_ij剩余體力值，受二氧化碳濃度數據、氧氣濃度數據、毒氣濃度數據、持續熱輻射熱量數據、持續累積熱量數據影響，初始體力值為Q，為常數；

其中，逃生者在高溫作用下，人體的忍受能力為：

其中，變化區間為[0，1]，當為1時表示人體的忍受程度達到最大值，L_i-j為節點i到節點j的路徑長度，v_i-j為路徑L_i-j內逃生者移動速度，t_Irad為熱輻射作用下逃生者忍受時間，q為持續熱輻射熱量數據，t_Iconv為熱對流作用下逃生者忍受時間，T為持續累積熱量數據；

根據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表示逃生者經過的上一個逃生節點；

其中，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為節點i到節點j的路徑長度，v_i-j為路徑L_i-j內逃生者移動速度，為逃生路徑x_ij上第s種毒氣的濃度數據，s∈m，m為毒氣的總類別，為為逃生者能夠承受第s種毒氣的劑量最大值，CO₂％為二氧化碳濃度數據，O₂％為氧氣濃度數據，η表示時間點；

根據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表示逃生者經過的上一個逃生節點；

其中，根據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表示逃生者經過的上一個逃生節點；

其中，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，為了優先保證逃生人員的安全，增加以下約束條件：

其中，τ為轉移概率閾值，表示逃生者能夠安全逃生的最小概率；

其中，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；

其中，所述逃生路徑集合G(N,A)通過以下方法構建：

根據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為節點集合，A為路徑集合。