[发明专利]基于排队网络的室内人员疏散方法和疏散系统

说明书

本发明公开了基于排队网络的室内人员疏散方法和疏散系统，包括人员位置感知模块、安全信息检测模块、决策优化模块和中央控制器模块。所述方法采用排队网络模型来对复杂的疏散网络进行建模，忽略冗余信息的干扰，仅考虑人与人、人与环境之间的影响，实现简单，贴近实际疏散过程。该方法采用事件驱动的方式解决复杂网络中计算量大的问题，大大降低了系统的计算复杂度。在实际仿真过程中，考虑系统当前状态和未来状态，采用价值迭代的方法更新系统的疏散策略，保证我们的策略不会终止于局部最优解，使得我们获得的疏散策略是全局最优的。

技术领域

本发明属于复杂网络系统技术领域，具体涉及基于排队网络的室内人员疏散方法和疏散系统。

背景技术

随着人口的增长及商业化进程的不断加快，建筑物越来越高，尤其是体育娱乐场馆、商业建筑、会展会议厅、科教文卫建筑、办公建筑及交通建筑等公共建筑的内部空间越来越大，容纳的人数越来越多，存在的安全隐患导致的后果也趋于严重。如果灾难性突发事件发生，例如火灾、地震等，室内人员安全将会受到很大威胁。

近些年来，世界各地突发事件发生的频率不断上升，其中包括火灾、地震、恐怖袭击等。如何在突发事件发生时将现场人员快速疏散至安全地带是近些年来研究者们的研究重点。对于突发事件的定义，从狭义层次上来说，是指突然发生在某一区域内的规模较大的事故或灾害且其给社会带来了较大的负面影响；从广义层次上来说，是指个体以及团体准备和认知限度之外突然发生的一切事件，对他们的利益和安全造成严重威胁。突发事件中最常见的当属火灾事件。因此，保障人群安全、快速和有序地疏散至关重要。

目前，常见的疏散方式主要有两种：自发性疏散和有组织疏散。在大规模疏散过程中，如果采用自发性疏散方式，大量人群在有限时间和空间内会发生拥堵，延长撤离时间，甚至因人群过度拥挤、疏散距离较长，造成群死群伤的人群踩踏事故。因此预先根据建筑的设计(出口的位置与数量、楼道的容量、室内人数和建筑的其他特点)规划疏散方案，对人们进行有组织地疏散具有重要意义。

和木桶理论类似，人员疏散时间关键取决于某些狭窄出口的人员通过能力，这些狭窄出口处单位时间内通过的人员数目有限，极易发生拥堵现象，拉长了疏散时间。理论和事实都证明合理的疏散方案有利于降低人员疏散撤离的时间或者在规定时间内疏散出更多的人，因而对关键节点人员疏散的方案研究十分必要。排队论中的“顾客”即要求疏散的人员，“服务机构”即关键节点，包括安全门、长廊拐角、楼梯口等。则室内疏散系统中的节点服务模型可以描述如下：人员为了能够尽快离开灾害区域而到达各个节点，若由于拥挤不能立即通过节点就必须排队等待，则加入队列，待通过节点后离开。应急疏散系统中通过节点的时间越短，疏散效果越好。排队论中的基本数量指标分别对应排队网络模型中的疏散指标，可作为衡量该模型优劣的参考标准。节点到达率表示该节点的人员到达速率；节点服务率表示该节点在单位时间内可以使多少人员通过；节点利用率表示该节点有人到达的概率；平均队长表示该节点正在排队等待和接受服务的人员总数；平均等待时间表示单个人员在队列中的等待时间。

因此，希望提出一种基于排队网络的室内人员疏散系统的疏散策略，能够为人员疏散提供优选的方案。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了基于排队网络的室内人员疏散方法和疏散系统，在满足人员安全疏散的同时，通过时序差分的方法综合考虑当前与未来的系统收益，最小化疏散时间。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

基于排队网络的室内人员疏散方法，包括以下步骤：

S1、对建筑进行空间划分，将建筑内房间的空闲区域和走廊、楼梯提取出来，给出人员可移动的范围，并将人员容易聚集的区域划分为节点，能够进行人员直接移动的两个节点之间由边相连；节点作为排队网络的基本元素，针对每一个节点构建一个站，每个站即为一个单排队队列；