Pathfinder疏散软件与元胞自动机模型对比
基于FDS和元胞自动机动态耦合的火灾疏散模型
基于FDS和元胞自动机动态耦合的火灾疏散模型
李超;李宇飞;霍非舟;张钦钦
【期刊名称】《计算机应用研究》
【年(卷),期】2022(39)9
【摘要】为研究火灾场景下温度、烟气和CO浓度等灾害因子对疏散的影响,建立基于FDS和元胞自动机动态耦合的火灾疏散模型。
将FDS的网格和元胞自动机的元胞一一对应,将由FDS运行得到的灾害数据通过Python等技术手段实时加载到元胞中,使灾害数据持续影响行人转移概率,从而实现灾害和疏散的动态耦合。
以单层教学楼作为仿真场景进行模拟分析,对火源位置和热释放速率等因素进行讨论,得出这些因素对行人疏散进程的影响规律;将模型与传统软件和同类方案进行对比。
研究表明,火灾导致的高温和烟气会影响行人对疏散路径和安全出口的选择;热释放速率越大,行人越早处于危险状态,同时处于危险状态的行人也越多。
该模型相比传统疏散软件不仅能考虑火灾产生的致灾因子对行人疏散的动态影响,还能确定行人最早处于危险状态的位置和时间,并用可视化的方式表现出来。
【总页数】5页(P2768-2772)
【作者】李超;李宇飞;霍非舟;张钦钦
【作者单位】武汉理工大学中国应急管理研究中心;武汉理工大学安全科学与应急管理学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.基于改进元胞自动机的室内火灾疏散模型
2.基于元胞自动机模型的矿工疏散行为研究——以火灾场景为例
3.基于元胞自动机的普通超市火灾疏散模型的构建
4.基于元胞自动机的建筑火灾预测与疏散系统
5.基于元胞自动机的地铁火灾疏散动态分析
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人员疏散的多作用力元胞自动机模型研究的开题报告
人员疏散的多作用力元胞自动机模型研究的开题报告
研究背景：
人群疏散是一项必须考虑的重要问题，尤其是在紧急情况下，如火灾、地震等情况下。
因此，人员疏散问题吸引了越来越多的研究者的关注。
人员疏散的目标是确保所有人
能够在最短时间内安全地离开现场，使人员伤亡最小化。
目前，人员疏散的研究多采
用计算机模拟的方法。
元胞自动机模型（Cellular Automata, CA）因其简单、可调节和容易模拟复杂系统等特点，在人员疏散模拟中得到广泛应用。
研究目的：
本研究旨在开发一个多作用力CA模型，以更准确地模拟人员疏散过程。
首先，研究人员将通过对目前人员疏散CA模型的调查，分析其存在的局限性。
然后，提出一种新的多作用力元胞自动机模型，结合了不同的应力因素，以更真实地模拟人员疏散过程。
研究内容：
1.调研现有人员疏散CA模型的局限性
2.架构多作用力元胞自动机模型
3.开发模拟器并进行模拟
4.分析模拟结果和模型准确性
研究方法：
本研究采用调研和模拟的方法。
准确分析现有的人员疏散CA模型即为调研。
结合分析结果，开发多作用力元胞自动机模型并进行模拟。
通过分析模拟结果和模型准确性，
以验证该模型的有效性。
预期成果：
本研究将提出一种新的多作用力元胞自动机模型，该模型将比现有的模型更准确地模
拟人员疏散过程。
研究结果可为紧急情况下的人员疏散提供帮助，并且在其他应用领
域中也可能有用处。
基于元胞自动机模型的地震疏散研究
基于元胞自动机模型的地震疏散研究摘要：利用matlab建立了基于元胞自动机的地震疏散模型，模拟了地震人员疏散的过程，并分析了各种情况对地震人员疏散的影响。
结果表明，元胞自动机网格分化越精细，疏散效率越高。
在此基础上，考虑了疏散路径对疏散时间的影响。
并且改变疏散路径对疏散时间影响显著。
关键词：元胞自动机；地震疏散；疏散仿真1、介绍由于地震的不确定性和强破坏性，减少人员伤亡人数是一个很关键的问题。
为了减少人员伤亡，各国学者建立了很多人群疏散模型，比如元胞自动机，它是离散型模型，核心是元胞，分布在网格上。
每个元胞都是同步更新的，他们的空间叫做元胞空间。
通常采用圆形代表二维元胞空间。
演化规则是元宝自动机的重要组成部分，根据演化规则可以确定元胞的行进规则，从而来模拟行人的运动，并且有人提出了场地的概念，场地取决于行人对环境的感知。
随着对研究的深入，元胞自动机模型有了更多的发展，比如和社会力模型的结合。
2、元胞自动机模型介绍元胞自动机是由元胞空间组成的，这个空间被一些很有规则的网格分割成一系列的元胞，每个元胞都是离散的，他们的演化规则也是不定的，根据这些演化规则，元胞可以每时每刻更新自己离散的状态，经过这一系列更新自己的过程，元胞自动机就可以完美地模拟行人模拟。
和一般意义上的动力模型不一样，CA将物理方程替换成为了演化规则。
很多软件都可以用来模拟元胞自动机，比如MatLab和Swarm。
Matlab软件可以做很多，，在行人模拟和图形交互方面都有很大的作用。
人们可以用Matlab建立元胞自动机模型，用来模拟地震人群疏散，并且还可以设计界面。
Maltab主要由矩阵构成，可以以此进行演化规则的定义，还可以用函数来定义一些障碍物或者行人之间的碰撞，这导致Matlab可以很好地用来进行仿真模拟，用来编写元胞自动机非常合适。
元胞自动机也有很多种类型，比如离散型连续型，离散与连续混合型，宏观型，微观型等等。
本论文用到的元胞自动机添加了地震力的作用，是一次很突破的操作。
基于Pathfinder的高层建筑应急疏散仿真研究
基于Pathfinder的高层建筑应急疏散仿真研究方潇宇;杨祯山【摘要】The issue of emergency evacuation in high-rise buildings is a major concern of public safety. E-vacuation simulation is an important way to research evacuation behaviors. As per Marchant's theory on evacua-tion and escape and combined the practical case, Pathfinder software is employed to simulate the behavior of pe-destrians′evacuations, to conduct the holistic study of the personnel evacuation in high-rise office buildings. Starting up with the process and steps of modeling, the evacuation mode selection, preferences and the time order analyzing, the simulation of evacuations from rooms, floors and the whole building are conducted respectively, and based on which recommendations to the design of evacuation in high-rise buildings are suggested.%高层建筑应急疏散问题是公共安全的重要组成部分，疏散仿真是研究应急疏散问题的重要手段。
基于Pathfinder的考虑不同出口位置的舰船舱室疏散问题
基于Pathfinder的考虑不同出口位置的舰船舱室疏散问题黄丹妍;卢兆明;黄玉彪;郑源;杨立中【摘要】The process of evacuation in a living area of the ship was studied to reveal the charactenshcs ot pedestrian evacuation,optimize exit position in the interior cabin and find out the optimal setting of exit under the existing cabin layout condition.Results showed that it is easily to form congestions when people in evacuations,and per capita congestion time occupied 29.41％of the per capita evacuation time,the congestion locations are in the middle of the corridor and the confluence area.After optimization,the evacuation efficiency could be improved by 6.82％,and the optimization efficiency of the leftward arrangement was better than the other two conditions.So it is suggested that the exits of the living area in the ship should be arranged leftward.%通过模拟某舰船生活区舱室人员的疏散过程,得出其疏散规律,并对舱室内部房间出口进行优化,得出最优的出口设置.结果表明:人员在该舱室内进行疏散时,易产生拥堵,人均拥堵时间占人均疏散时间的29.41％,拥堵的位置位于走廊的中部与各汇流区域;优化后,疏散效率最高能提高6.82％,且出口靠左布置的效果明显优于其他2种布置条件,建议采用出口的靠左布置.【期刊名称】《船海工程》【年(卷),期】2017(046)003【总页数】5页(P113-117)【关键词】Pathfinder;疏散;出口位置;舰船【作者】黄丹妍;卢兆明;黄玉彪;郑源;杨立中【作者单位】中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室,合肥230026;香港城市大学建筑与土木工程系,香港999077;香港城市大学建筑与土木工程系,香港999077;中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室,合肥230026;中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室,合肥230026;中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室,合肥230026【正文语种】中文【中图分类】U662随着世界经济的迅速发展，现代船舶的发展也趋于大型化、复杂化以及智能化。
基于元胞自动机的人员疏散模型设计与实验
ｉ ｎ ａ ｌ ｌ ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ ｓ ｏ ｆ ｓ ｏ ｃ ｉ ａ ｌ ａ ｎ ｄ ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ 。ｉ ｎ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ａ ｗ ｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ ｉ ｎ ｔ ｅ ｍｅ ｔ ｆ ｏ ｔ ｈ ｉ ｎ ｇ ｓ ａ ｎ ｄ ｂ ｒ ｏ ａ ｄ ｂ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｍｍｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ。ｔ ｈ ｅ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｂ ｅ ｃ ｏ ｍｅ ｓ ｍｕ ｃ ｈ ｗ ｉ ｄ ｅ ｒ ．Ｂ ｙ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｐ ｉ ｒ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ｏ ｆ ｃ ｅ ｌ ｌ ｕ ｌ ａ ｒ ａ ｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ａ ，ｗｅ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｉ ｓ ｈ ａ ｍａ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ ｅ ｖ ａ ｃ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ．Ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｄ ｅ ｌ
第３ Ｏ卷第 ７期
２ ０ １ ３年 ７月
计 算机 应用 与软 件
Ｃ ｏ ｍｐ ｕ ｔ ｅ ｒ Ａｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ａ ｎ ｄ Ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ
Ｖｏ １ ． ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ０ Ｎｏ ． ７
Ｊ ｕ １ ．２ ０ １ ３
基 于 元胞 自动机 的人 员 疏 散 模 型 设 计 与 实 验
任 小 娟
（ 山东英才学院 山东 济南 ２ ５ ０ ０ １ ４ ）
摘
要
元胞 自动机作为一种动态模 型与通 用性建模 的方 法， 其应用几 乎涉及社 会和 自然科 学的各个领域 ， 在 当前物联 网技术 、
宽带通信技术 时代得到 了更加广泛的应用。利 用元胞 自动机 原理建立人 员疏散 的数学模型 ， 模 型采用 二维元胞 自动机技 术， 确定元 胞 空间和 元胞状 态， 根据实际情况建 立人 员移 动行为规则并讨论元胞 重复行进 次数和危险 物质 扩散对人 员行 为 的影响。实验结果
基于Pathfinder的医院人群疏散仿真研究
基于Pathfinder的医院人群疏散仿真研究作者：陈岩来源：《河南科技》2018年第29期摘要：本文以某医院住院楼为研究对象，利用Pathfinder人群疏散软件对其进行数值模拟，根据人数的不同分别设定了5种疏散场景，分别计算出疏散时间，随后在5个场景中加入使用电梯这一疏散方式。
结果表明，疏散時间随着人数的增加而延长;一部分疏散人群利用电梯疏散可提高人群疏散效率。
本文得出的结果可为医院人群疏散设计提供参考依据，因此具有重要的意义。
关键词：医院;人群疏散;Pathfinder;数值模拟中图分类号：TU998.12 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）29-0107-03Abstract： This paper took a hospital inpatient building as the research object， and used Pathfinder crowd evacuation software to numerically simulate it. According to the number of people， five evacuation scenarios were set， and the evacuation time was calculated separately. Then the elevator was added to the five scenarios. The results showed that the evacuation time was prolonged with the increase of the number of people， so that some evacuation people could use elevator evacuation to improve the evacuation efficiency of the crowd. The results can provide a reference for hospital evacuation design， so it has important significance.Keywords： hospital;crowd evacuation;Pathfinder;numerical simulation随着我国国民经济的飞速发展，医院的功能不断趋于多元化，高层建筑成为大型医院建筑的主要形式。
23_疏散预案的仿真模拟技术
疏散预案的仿真模拟技术第一部分疏散预案的重要性 (2)第二部分疏散仿真模型构建 (4)第三部分疏散行为理论分析 (6)第四部分疏散路径优化策略 (9)第五部分仿真结果与现实对比 (12)第六部分应急预案改进建议 (14)第七部分仿真技术在演练中的应用 (17)第八部分未来研究发展方向 (20)第一部分疏散预案的重要性疏散预案的仿真模拟技术摘要：随着城市化进程的加速，人口密集度不断提高，公共安全问题日益凸显。
其中，紧急疏散预案的设计与实施是确保人员安全的关键措施之一。
本文将探讨疏散预案的重要性，并分析其在仿真模拟技术支撑下的优化方法。
一、疏散预案的重要性1.保障生命安全在火灾、地震等突发公共事件中，疏散预案能够指导人们迅速、有序地撤离危险区域，有效降低人员伤亡。
据相关统计，合理的疏散预案可以将伤亡率降低至 30%以下。
2.减少财产损失通过预先制定的疏散计划，可以确保关键设备和重要物资得到及时转移，从而减轻灾害对财产造成的损失。
据统计，有效的疏散预案可将财产损失降低约 40%。
3.维护社会秩序在紧急情况下，疏散预案有助于维护社会稳定，避免因恐慌和混乱导致的二次伤害。
同时，它也有助于提高政府应对突发事件的能力，增强民众对政府的信任。
二、疏散预案的仿真模拟技术1.疏散模型的构建基于人群行为理论，研究人员建立了多种疏散模型，如社会力模型、元胞自动机模型等。
这些模型综合考虑了个体的行为特征、环境因素以及群体间的相互作用，为疏散预案的制定提供了科学依据。
2.仿真软件的应用目前，已有许多成熟的仿真软件，如 STEPS、LEVELEVAC 等，用于模拟疏散过程。
这些软件可以根据不同的建筑结构和人群特性，生成个性化的疏散方案，并通过可视化手段展示疏散过程中的关键信息。
3.预案优化通过对仿真结果的分析和评估，可以发现疏散预案中的不足之处，并进行相应的优化。
例如，调整疏散路径、增加安全出口、设置临时避难场所等。
此外，还可以利用机器学习等技术，对历史数据进行挖掘，预测未来可能发生的紧急情况，提前制定应对措施。
基于元胞自动机模型的公共场所人员应急疏散研究
1.1 课题背景及研究的目的和意义 .......................................................................... 1 1.1.1 课题研究的来源与背景 ............................................................................... 1 1.1.2 课题研究的目的和意义 ............................................................................... 2
1.3 研究内容与方法 .................................................................................................11 1.3.1 研究的主要内容 ..........................................................................................11
最后，本文应用构建的疏散仿真模型，选取我国沿海发达地区某村镇社区 7 层公寓的人员疏散问题作为仿真研究的案例。经实证研究，确定了公寓安全疏散 的最大人数，识别了疏散过程中容易发生人员伤亡事故的危险位置。针对危险位 置进行了应对措施研究，给出了具有可操作性的方案。本文从行为学角度对应急 疏散的规律进行了归纳，在丰富应急疏散理论的同时，为公共场所的应急疏散提 供了有效的疏散仿真模型工具，具有较强的应用价值和实践意义。
基于遗传算法的室内公共场所疏散方案的研究
管理社区数码世界 P.90基于遗传算法的室内公共场所疏散方案的研究 赵端财 姚智 山东科技大学 电子信息工程学院 王岩松 山东科技大学 数学与系统科学学院摘要：考虑到近年来恐怖袭击及自然灾害的频繁发生，本文建立了应对灾难的紧急疏散模型。
人员疏散涉及的因素主要分为两类：建筑结构和人员特征。
当然，它还包括社会行为和心理因素等。
本文采用动态元胞自动机（cellular automate ,CA）模型作为理论基础模型，建立单层建筑和楼梯通道互补结合的疏散模型。
随后以法国卢浮宫为载体对模型进行验证得到最优的疏散时间，并利用Pathfinder软件对其进行了仿真和验证，确保模型的可行性。
关键词：元胞自动机 遗传算法 Pathfinder 软件模拟 泊松分布自2015-2018年，法国恐怖袭击中遇难者人数已达246人。
惨无人道的恐怖分子通常会选择人口众多或著名地标之处发生袭击。
巴黎卢浮宫作为四大博物馆之一，以丰富的古典绘画和雕塑收藏而闻名，每年大约吸引800-1000万游客。
结合卢浮宫建筑的结构代表性，我们以卢浮宫为例来验证模型。
1 模型建立1.1单层建筑人群疏散原则为快速且安全，因而定义距离出口最远的个体为最后一名个体，其所用时间为目标函数。
考虑到移动个体中具有行动力较差的残疾个体，引入了补偿系数以求取更具有适应性的平均速度，并量化拥挤程度和个体竞争力。
基于元胞自动机的运动规则所设定Lmax为个体Q距离出口最远的距离Lmax=√[(x-xi)^2+(y-yi)^2] (1)在一定的元胞空间中人群拥挤的程度为P,引入速度补偿系数以得到平均移动速度α由于疏散过程中人员的速度受人群拥挤的影响，通过经验公式定义疏散过程中的平均自适应速度Vcm=[√(1/P-m0.P)].α/0.435 (2)疏散过程中的个人竞争力E为Vcm与d的比值,在移动过程中个体疏散所用时间的目标函数:Tmin=Lmax/Vcm+N.E (3)1.2楼梯通道根据 理论，得到了疏散过程中楼梯的流动密度p=Af.f/[(Af-1).len*]/lenf/2 (4) F是单位水平投影面积。
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Pathfinder疏散软件与元胞自动机模型对比
Pathfinder疏散软件与元胞自动机模型对比
疏散是城市规划和建筑设计过程中一个重要的考虑因素。
在紧急情况下，疏散系统的效率可能会直接关系到人民的生命安全。
传统的疏散软件和元胞自动机模型是目前应用最广泛的两种疏散模型。
本文将对这两种模型进行对比，以帮助读者更好地理解它们的优劣势。
首先，我们来介绍一下Pathfinder疏散软件。
Pathfinder是一款由Thunderhead Engineering公司开发的
商业疏散软件，用于模拟建筑物内的人员疏散过程。
它通过建立人员行为和建筑环境之间的关联模型，预测和优化疏散路径。
Pathfinder使用了一种基于离散事件仿真的方法，将人群分
为不同的群体，每个群体都具有特定的行为特征，例如行走速度和避让偏好。
通过模拟人员的移动和交互，Pathfinder可
以帮助用户分析和评估疏散效率，设计安全出口位置和通道。
相比之下，元胞自动机模型是一种不同的疏散模型。
元胞自动机模型是一种基于规则的离散动力学模型，可以通过简单的局部规则描述全局行为。
在疏散模型中，每个个体被视为一个元胞，其行为受到其周围邻近元胞的影响。
元胞自动机模型假设个体之间的交互是基于相邻元胞的状态，例如附近的密度和路径阻塞程度。
通过迭代更新每个元胞的状态，元胞自动机模型可以模拟整个疏散过程。
两种模型在疏散模拟中都具有一定的优势。
Pathfinder
疏散软件具有可视化和交互性强的优点。
用户可以方便地在软件界面上设计建筑物和人员模型，并通过图形展示人员行动轨迹。
Pathfinder还提供了丰富的分析工具，用户可以根据实
验结果调整模型参数和布局设计，来优化疏散路径。
此外，Pathfinder还可以模拟特殊情况下的人员行为，例如进退urbortunities，这在实际疏散过程中可能是关键因素。
然而，Pathfinder疏散软件也有一些局限性。
由于采用
了离散事件仿真方法，Pathfinder对于复杂场景中大规模人
员模型的模拟可能存在一定的计算复杂度。
另外，Pathfinder 的预测依赖于用户对人员行为的合理假设和建筑环境的精确描述。
如果用户的假设和描述与实际情况有很大出入，模拟结果可能会存在一定的误差。
相比之下，元胞自动机模型具有模拟复杂场景和大规模人员模型的能力。
由于元胞自动机模型的简洁性，它可以通过增加元胞的规则描述不同的行为特征。
此外，元胞自动机模型还可以捕捉到人员之间的相互作用和紧密性，而这在疏散过程中可能是关键因素。
元胞自动机模型的另一个优势是它不仅可以模拟疏散过程，还可以模拟其他紧急情况，例如火灾和地震。
然而，元胞自动机模型也有一些局限性。
它的可视化和交互性较差，用户往往需要编程来实现模型的搭建和结果的分析。
另外，元胞自动机模型对初始条件的敏感性较高，不同的初始条件可能会导致不同的模拟结果。
此外，元胞自动机模型的构建也需要一定的专业知识和经验。
综上所述，Pathfinder疏散软件和元胞自动机模型都是
疏散模拟中常用的方法，并且都有各自的优劣势。
Pathfinder 疏散软件具有较好的可视性和交互性，适用于较小规模和复杂场景的疏散模拟。
而元胞自动机模型适用于大规模人员模型和复杂行为特征的疏散模拟。
在实际应用中，用户可以根据需求选择合适的模型，并结合其他工具和方法来提高疏散系统的安全性和效率
根据对Pathfinder疏散软件和元胞自动机模型的分析比较，可以得出结论：Pathfinder疏散软件适用于较小规模和复杂场景的疏散模拟，具有良好的可视性和交互性；而元胞自动机模型适用于大规模人员模型和复杂行为特征的疏散模拟，具有较强的模拟能力。
根据实际需求，用户可以选择合适的模型，并结合其他工具和方法来提高疏散系统的安全性和效率。