建筑物發(fā)生火災時,建筑物復雜的內(nèi)部環(huán)境以及火災的實時蔓延會給參與室內(nèi)救援工作的消防員帶來隱患甚至生命危險。為提高消防員建筑火災室內(nèi)救援效率,文章提出了基于BIM技術(shù)和元胞自動機的消防員救援路徑動態(tài)規(guī)劃系統(tǒng)。該系統(tǒng)中,創(chuàng)新性將BIM建筑模型與元胞自動機有機結(jié)合,建立了一種新型元胞自動機路徑規(guī)劃智慧模型,該模型利用場景分層和碰撞檢測的方法自動識別建筑物的各種構(gòu)件和內(nèi)部環(huán)境,具有很高的智能性和普適性;在火場中添加動態(tài)障礙物模型和隨機災變火模型,并利用實時檢測方法研究真實火場的動態(tài)性對消防員救援路徑的實時影響,使消防員科學、高效地避開靜態(tài)、動態(tài)障礙物并安全完成救援。使用該系統(tǒng)對一座單層大空間體育館進行實例模擬,驗證了該系統(tǒng)的適用性,為制定建筑火災消防救援策略、實現(xiàn)高效精準救援以及智慧消防提供技術(shù)支持。 

【文章來源】：土木工程學報. 2020,53(08)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

Moore型鄰居

(1) Grid腳本。網(wǎng)格劃分腳本,主要功能是實現(xiàn)疏散網(wǎng)格的自動劃分并存儲每個網(wǎng)格的信息。該腳本將整個火場中的模型分為Ground層和Obstacle層。其中,Ground層主要包含樓板等消防員可行走的疏散平面;Obstacle層主要包含柱、墻、障礙物以及火等阻礙消防員前進的物體。該腳本在疏散平面上每隔0.4m布置一個節(jié)點,在每個節(jié)點處同時向上發(fā)射一束無形的Ray(射線)。當檢測到Ray與Ground層的物體發(fā)生碰撞,則以該節(jié)點為中心繪制一個尺寸為0.4m×0.4m、顏色為藍色的網(wǎng)格,這些網(wǎng)格為安全網(wǎng)格,即可通行網(wǎng)格;當檢測到Ray同時與Ground層和Obstacle層發(fā)生碰撞時,則以該節(jié)點為中心繪制一個尺寸為0.4m×0.4m、顏色為紅色的網(wǎng)格,這些網(wǎng)格為危險網(wǎng)格,即不可通行網(wǎng)格。網(wǎng)格劃分結(jié)果如圖2所示。每個節(jié)點都存儲著其所在網(wǎng)格的位置信息和狀態(tài)信息,為后續(xù)路徑規(guī)劃的實現(xiàn)提供數(shù)據(jù)支撐。(2) PathPlan腳本。路徑規(guī)劃腳本,主要功能是規(guī)劃消防員的救援路徑。該腳本主要由兩部分組成:①通過List<Node>.Add方法將每一時間步中消防員的目標鄰居元胞(吸引力最大的鄰居元胞)存放在 List <Node>PathNode列表中;②通過NodeMove方法控制消防員向目標鄰居元胞移動。

由于Revit和Unity 3D兩軟件并不完全兼容,因此若將BIM建筑模型(圖3(a))直接導入Unity 3D中會造成模型材質(zhì)、貼圖等特性的丟失,如圖3(b)所示。為解決該問題,本文將BIM建筑模型導入3D Max對其重新賦予材質(zhì)和貼圖后再導入Unity 3D中,最終導入到Unity 3D中的建筑模型效果如圖3(c)所示。在建筑物內(nèi)添加消防員模型、火模型以及障礙物模型等場景模型。各模型詳細描述如下:

【參考文獻】：
期刊論文
[1]A cellular automata evacuation model considering friction and repulsion[J]. SONG Weiguo, YU Yanfei, FAN Weicheng & Zhang Heping State Key Laboratory of Fire Science, University of Science and Technology of China, Hefei 230027, China.  Science in China（Series E:Technological Sciences）. 2005(04)
[2]一種考慮摩擦與排斥的人員疏散元胞自動機模型[J]. 宋衛(wèi)國,于彥飛,范維澄,張和平.  中國科學E輯:工程科學 材料科學. 2005(07)
[3]基于個體行為的人員疏散微觀離散模型[J]. 楊立中,李健,趙道亮,方偉峰,范維澄.  中國科學E輯:工程科學 材料科學. 2004(11)
[4]基于元胞自動機的火災中人員逃生的模型[J]. 楊立中,方偉峰,黃銳,鄧志華.  科學通報. 2002(12)



本文編號：3094962