建筑群体疏散模拟与仿真

图中展示了采用四种不同建模方法的人员疏散仿真(PES, Pedestrian Evacuation Simulation)模型年度发表量。从图中可以看出,元胞自动机(CA, Cellular automata)和智能体建模(ABM, Agent-based modeling)方法占据了PES模型的大多数,并且基于智能体建模在PES领域越来越流行。

图中展示的是疏散仿真结果通过CIM平台进行三维动态多层疏散过程演示。

图中展示的是疏散仿真软件形成的空间布局平面图以及人群疏散路径的可视化。用户将建筑物CAD平面布置图纸进行节点坐标提取并导入软件。初始数据设置可根据需要形成特定的场景平面图,并可以对火源位置,疏散人数等参数进行设定。运行之后,会在地图中实时显示疏散路径。

图中展示的是课题组自主研发的群体疏散仿真模拟软件(FREEgress)的控制台。软件可以根据需要实现新的仿真模拟或对产生的仿真结果进行回放。用户可以根据需要自由选择显示项目,目前可供选择的一共有六项:地图、疏散人员的视野范围、群体合作关系网络、疏散参照点坐标、场景内物品、疏散轨迹。

图中展示的是智能体疏散寻路机制。智能体的行为模型由以下三部分构成:感知、决策与执行。首先,智能体通过其传感器更新所感知到的环境和人群信息,紧接着在决策阶段,智能体基于所感知到的信息及自身的状态按特定地规则选取对应的行为,最后在执行阶段按照所选择的行为来执行。

论文成果

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视频资料

视频展示了清华大学建设管理系李楠副教授课题组和斯坦福大学土木与环境工程系Kincho Law教授课题组联合开发火灾疏散仿真模型(FREEgress)中火灾有害物质和人员疏散融合仿真过程。视频中演示了一个仿真场景:某博物馆随着火灾及其产生的浓烟、高温等蔓延,不同行为模式的智能体将会选则不同逃生路线及其不同的逃生结果。

更详细的介绍请参考:

Li, Z., Huang, H., Li, N., Chu, M. L., & Law, K. (2020). An agent-based simulator for indoor crowd evacuation considering fire impacts. Automation in Construction, 120, 103395.


研究简介

研究建筑物灾害情境下的人群疏散,对于保证生命安全、减少人员伤亡具有重要的意义。随着计算机技术的发展,对火灾情境下人员疏散进行仿真模拟现已成为目前疏散研究的主要方向。本研究的目的是采用多智能体建模思想建立考虑建筑火灾因素实时影响的疏散仿真模型,实现对建筑火灾情境下人群疏散更加精确的仿真,并基于仿真产生的疏散数据,在城市信息模型(CIM)的平台上实现疏散过程的高效分析和可视化展示。研究成果在研究层面有助于分析和理解火灾情境下人群的疏散规律,在应用层面有助于消防管理部门预测和管理火灾的应急疏散过程,对于建筑物疏散性能评估、优化建筑物性能化防火设计亦具有重要意义。

研究人员

陈洁玙,夏晓露,李子威,杨海峰,黄璜


资助致谢

国家自然科学基金青年基金项目:71603145, 2017.01-2019.12

教育部人文社科一般项目青年基金:16YJC630052,2015.01-2017.12

清华大学(土水学院)—广联达数字城市实验室