中，模拟得出撤离完成总时 间为104. 00s，得到人员疏散选择区信息图，如图5所示。
[0154] 按照所述建议的具体措施，结合现场实际情况，制定相应的人员撤离方案即可。
[0155] 当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应 当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替代、明 显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。
【主权项】
1. 一种公共建筑物非均称安全通道的人群均衡撤离方法，其特征在于，包括如下步 骤： si、建立人群疏散仿真模型 获取建筑物中的障碍物、人群位置分布及安全通道口位置、大小尺寸信息，通过网格划 分单元、路径选取单元、速度系数单元、冲突处理单元、出口拥塞单元组建人群疏散仿真模 型，通过建立线性曲线预测理想撤离总时间； s2、建立安全通道均衡撤离调节模型 引入拥塞因子调节各通道对人群的吸引力，将人群疏散仿真模型的路径选取单元修改 为扩展后的路径选取单元，得到安全通道均衡撤离调节模型； S3、构建人工神经网络模型 应用安全通道均衡撤离调节模型模拟一定数量的拥塞因子确立的撤离方案，得到BP神经网络训练样本及检验样本，构建3层BP神经网络； s4、建立撤离方案优选模型 通过N次嵌套循环，应用训练成熟的BP神经网络，预测撤离方案对应的撤离完成总时 间，筛选出撤离完成总时间最少的一组拥塞因子；计算撤离完成总时间与理想撤离总时间 的相对偏差是否满足要求；若相对偏差满足要求，则认为该组拥塞因子符合要求；若相对 偏差未满足要求，进行二次撤离方案优选阶段；最终得到人员疏散选择区信息图。2. 根据权利要求1所述的一种公共建筑物非均称安全通道的人群均衡撤离方法，其特 征在于，对于网格划分单元的划分规则如下： 取人均占地面积0. 4mX0. 4m作为一个网格大小，W建筑物内角点作为边界进行网格 划分，建立X-Y的二维坐标定义每个网格的位置； 若障碍物部分与某网格区域相交，则定义该网格的属性为安全通道或障碍物； 最后对参数进行初始化，对划分完成的元胞依次赋予属性值，若网格为空闲、人员占 用、障碍物占用则分别赋值对应的元胞状态为"〇"、"1"、"2"，设置该集合为S[i]; 对于路径选取单元的选取规则如下： 首先通过计算元胞到各安全通道口的距离，选取距离值最短的安全通道口为目标出 口，即采用欧拉距离的方法获取目标出口，计算公式为：其中，D[j]表示元胞与目标出口距离值，j表示目标出口的编号，Exit[n]表示不同位 置安全通道口，n表示安全通道口编号； Exit[n] [X]、Exit[n] [y]分别表示安全通道口对应的横坐标和纵坐标，Cell[i]表示 不同编号的元胞，Cell[i] [X]、Cell[i] [y]分别表示不同元胞的横坐标及纵坐标； 对于速度系数单元的确定规则如下： 人员在建筑物中的运动速度Speed受到周围环境包括其他人员、障碍物的影响，人员 移动速度经验计算公式为其中，At表示单位时间步长，取值为0. 2~0. 4s;P1表示该元胞0. 4m范围内人员密 度；Speedc表示速度系数，取值为0~1. 0 ; 对于冲突处理单元的确定规则为： 当出现两个或多个元胞选择同一网格的情况，随机选择其中任一元胞移动到该网格， 其他元胞选择原地等待； 对于出口拥塞单元的确定规则为： 计算出口处一定范围内的人群密度，由此确定该一时间步长所能疏散的人数。3. 根据权利要求2所述的一种公共建筑物非均称安全通道的人群均衡撤离方法，其特 征在于，所述步骤si中，人群疏散仿真模型的构建方法为： sll、根据距离计算公式选取目标出口； sl2、根据相邻元胞的属性及其与目标出口的距离值，选取下一时间步长目标网格； sl3、建立零矩阵Zero,记录元胞下一时间步长移动位置； S14、检测及处理冲突、更新元胞位置。4. 根据权利要求3所述的一种公共建筑物非均称安全通道的人群均衡撤离方法，其特 征在于，所述步骤sll中，选取最短距离值TEMP为XmaxXYmax，目标出口的选取方法如下： ① 应用距离计算公式得到元胞位置与出口编号为n的距离值； ② 如果元胞自身位置到出口编号为n的距离值Exit[j]小于最短距离值TEMP,将 Exit[j]的数值赋予TEMP; 跳回步骤①直至遍历n个出口，输出目标出口编号j及最短距离值TEMP。5. 根据权利要求4所述的一种公共建筑物非均称安全通道的人群均衡撤离方法，其特 征在于，所述步骤sl2中，下一时间步长目标网格的选取方法为： ① 应用距离计算公式得到邻域网格与目标出口j的距离值； ② 如果邻域网格到j出口的距离值Exit[j]小于最短距离值TEMP,则将Exit[j]数值 赋予TEMP;跳回步骤①直至遍历8个邻域网格，输出下一时间步长的目标网格位置G[i]。6. 根据权利要求5所述的一种公共建筑物非均称安全通道的人群均衡撤离方法，其特 征在于，所述步骤sl3中，记录元胞下一时间步长移动位置的方法如下： ① 若下一时间步长元胞S[i]所选择的目标网格的位置为G[i]，应用人员移动速度经 验计算公式得到元胞下一时间步长内移动的距离； ② 将计算得到的下一时间步长内移动的距离累加到移动余值R[i]中；若移动余值 R[i]大于该元胞移动到目标网格的距离，则认为该元胞下一时间步长里可移动到目标网格 G[i]； ⑨建立XmaxXYmax的零矩阵Zero,将该元胞编号i存储于Zero中与目标网格G[i]相 同编号的变量中，遍历所有元胞集合S[i]。7. 根据权利要求6所述的一种公共建筑物非均称安全通道的人群均衡撤离方法，其特 征在于，所述步骤sl4中，检测及处理冲突、更新元胞位置的方法如下： ① 将元胞集合S[i]中所有元素赋值零，删除当前元胞位置信息； ② 判别零矩阵Zero中各元素所存储的i数量，若数量超过2,分别记为Xi，X2…Xj.，即表 示元胞间在目标网格的选择上发生了冲突，处理方法为随机选取该变量所存储的任意一个 元胞编号，将属性值S[G[i]]赋值为"1"，未被选中的元胞数量为（j-1)个，令S技J赋值为 "1"，直至遍历未被选中的（j-1)个元胞； ⑨遍历零矩阵Zero中所有元素，至此完成了元胞的位置更新。8. 根据权利要求1所述的一种公共建筑物非均称安全通道的人群均衡撤离方法，其特 征在于，所述步骤s2中，扩展后的路径选取单元的选取规则如下： 首先通过计算元胞到各安全通道口的距离，选取距离值最短的安全通道口为目标出 口，即采用欧拉距离的方法获取目标出口，计算公式为：其中，D[j]表示元胞与目标出口距离值，j表示目标出口的编号，Exit[n]表示不同位 置安全通道口，n表示安全通道口编号；An表示拥塞因子； Exit[n] [X]、Exit[n] [y]分别表示安全通道口对应的横坐标和纵坐标，Cell[i]表示 不同编号的元胞，Cell[i] [X]、Cell[i] [y]分别表示不同元胞的横坐标及纵坐标。9. 根据权利要求1所述的一种公共建筑物非均称安全通道的人群均衡撤离方法，其特 征在于，所述步骤S3中，建立人工神经网络模型的方法如下： 人群疏散仿真模型构建完成后，随机产生20~40组拥塞因子，确立20~40种撤离方 案，应用安全通道均衡撤离调节模型对撤离方案进行仿真模拟，输出相应的撤离完成总时 间，随机选取其中15~30组作为BP神经网络训练样本，其余为检验样本；选取在闭区间内 对任意一个连续函数都可逼近的3层BP神经网络，输入层对应输入已获取的预选方案安全 通道的拥塞因子，隐含层通过计算节点数量范围选取其最大值，输出层为模拟得到的撤离 完成总时间。10. 根据权利要求1所述的一种公共建筑物非均称安全通道的人群均衡撤离方法，其 特征在于，所述步骤s4中，建立撤离方案优选模型的方法如下： W0. 1为循环初始值，1. 0为循环终止值，步长选为0. 1，完成N次嵌套循环，生成le+N组拥塞因子，确定le+N种撤离方案，应用训练成熟的BP神经网络net,预测撤离方案对应 的撤离完成总时间，然后筛选出撤离完成总时间最少的一组拥塞因子A。;将该组拥塞因子 入。输入安全通道均衡撤离调节模型中，计算该组拥塞因子对应的撤离完成总时间与理想 撤离总时间的相对偏差，若相对偏差小于10%~15%，则认为该组拥塞因子A。确立的撤 离方案符合要求；若相对偏差未达到该要求，进行二次撤离方案优选阶段，即W^。-〇.1为 循环初始值，入。+0.1为循环终止值，步长选为0.02,完成N次嵌套循环，生成le+N组拥塞 因子确立的撤离方案，应用训练成熟的BP神经网络模型net,预测撤离方案撤离完成总时 间，然后筛选出撤离完成总时间最少的一组拥塞因子A。;应用mapminmax函数对该组拥塞 因子作归一化处理后，输入安全通道均衡撤离调节模型中，得到人员疏散选择区信息图。
【专利摘要】本发明公开了一种公共建筑物非均称安全通道的人群均衡撤离方法。本发明方法根据人群、障碍物在建筑物内的分布对其进行网格划分，通过引入拥塞因子扩展的人群疏散仿真模型，构建安全通道均衡撤离调节模型，基于该模型模拟一定组数的拥塞因子确立的撤离方案，获取BP神经网络模型训练样本及检验样本，基于人工神经网络模型及人群疏散仿真模型构建撤离方案优选模型，筛选出一组仿真效果较优的拥塞因子确立的撤离方案，划分人员疏散选择区，指定同一疏散选择区的人群选择同一安全通道撤离，最终针对建筑物制定具体人群撤离方案，确保非均称安全通道的建筑快速、安全地完成撤离。
【IPC分类】G06N3/02, G06Q50/26
【公开号】CN104933661
【申请号】CN201510205612
【发明人】程卫民, 于海明, 周刚, 聂文, 陈连军, 崔向飞, 薛娇, 于岩斌, 马有营, 张琦, 马骁, 白若男, 陈洪涛, 王飞
【申请人】山东科技大学
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年4月27日