地铁站火灾人员疏散仿真方法及系统

1.一种地铁站火灾人员疏散仿真方法，其特征在于，包括：基于圆柱绕流物理模型构建障碍物绕流模拟模型；基于半拉格朗日方法构建烟雾扩散模型；根据格子-波尔兹曼方法，并融合了大涡模拟法得到的格子-波尔兹曼亚格子模型，结合障碍物绕流模拟模型以及烟雾扩散模型，构建得到格子-波尔兹曼火灾模型；基于格子-波尔兹曼火灾模型构建感官模型、心理模型和生理模型，结合社会力模型构建得到人员疏散模型；感官模型由视觉系统和感觉系统构成，视觉系统的视角统一取为180°，然后将视角平均分为三份，即左区域L、右区域R和中间区域M，行人对比三个区域的烟雾密度，选择最小的方向行走；行人利用视觉系统，观察视域范围内网格节点上的烟雾密度及其范围内人群密度情况，视觉系统的视距根据视域范围内烟雾密度进行调整：其中，V表示视距，若所视物体为反射光，则c取3，若所视物体为发射光，则c取8；若为燃烧过程则K s 取7.6，若为热分解过程，则K s 取4.4；ρ s 表示视域内平均烟雾密度；感觉系统由感受范围组成，行人利用感觉系统感受周边的环境温度，在行走方向选取方面与视觉系统类似，同样将感觉范围平均分成三个区域，行人对比三个区域的温度大小，选择最小的方向行走；心理模型采用恐慌因子C m 来表示疏散人员的心理状态：C m ＝(C mT +C mS )/2构建生理模型时，首先建立环境温度与人体生理因子之间关系：建立生理模型计算公式：火场环境对疏散人员生理状态的影响采用下式进行描述：将以上模型与经典社会力疏散模型进行结合，得到最终的疏散模型；这些模型的融合主要体现在其对行人疏散速度的影响方面；心理恐慌和生理伤害对行人疏散速度的影响较为直接，采用按比例系数折减的方法进行计算：v＝v 0 C m C p ；格子-波尔兹曼火灾模型与人员疏散模型相结合，实现疏散人员对火灾烟雾的实时躲避仿真模拟。 2.根据权利要求1所述的地铁站火灾人员疏散仿真方法，其特征在于，基于圆柱绕流物理模型构建障碍物绕流模拟模型，包括：障碍物绕流模拟采用圆柱绕流物理模型，对于圆形障碍物的边界处理，流体节点与柱体内邻近的网格节点之间进行迁移时，采用结合非平衡态外推格式和空间插值的处理方法，得到迁移过程中网格节点上的未知分布函数，得到障碍物绕流模拟模型。 3.根据权利要求2所述的地铁站火灾人员疏散仿真方法，其特征在于，基于半拉格朗日方法构建烟雾扩散模型，包括：t+Δt时刻x D 点的云团是由t-Δt时刻x O 处的云团迁移而来，则t+Δt时刻x D 点云团的物理量等于t-Δt时刻x O 处的云团的物理量：其中，F表示云团物理量，α表示Δt时间内云团运动的距离，通过采用二阶龙格-库塔方法求解α (k+1) ＝Δt·U(x-α (k) ,t)，最后得到烟雾在上一时刻的位置以及烟雾密度。 4.根据权利要求3所述的地铁站火灾人员疏散仿真方法，其特征在于， 为行人运动的驱动力，方向指向目标点D； 为行人α受到的对行人β的心理作用力，方向由行人β指向行人α，表现为斥力； 为行人α受到的对障碍物的心理作用力，方向为垂直于障碍物表面指向行人，表现为斥力； 为其他行人或地点对行人α的吸引力；ξ为随机力，以模拟行人行走过程中行为的随机变化；因此，行人α的运动控制方程可以表示为：在行人疏散过程中考虑格子-波尔兹曼火灾模型高温、烟雾以及有毒气体对行人的影响，则充满烟雾的空间中行人视距计算为：其中，K m 表示特定减光系数，M S 表示烟雾质量，若所视物体为反射光，则c取3，若所视物体为发射光，则c取8；Vol表示空间体积。 5.一种地铁站火灾人员疏散仿真系统，其特征在于，包括：第一构建模块，用于基于圆柱绕流物理模型构建障碍物绕流模拟模型；第二构建模块，用于基于半拉格朗日方法构建烟雾扩散模型；第三构建模块，用于根据格子-波尔兹曼方法，并融合了大涡模拟法得到的格子-波尔兹曼亚格子模型，结合障碍物绕流模拟模型以及烟雾扩散模型，构建得到格子-波尔兹曼火灾模型；第三构建模块，用于基于格子-波尔兹曼火灾模型构建感官模型、心理模型和生理模型，结合社会力模型构建得到人员疏散模型；感官模型由视觉系统和感觉系统构成，视觉系统的视角统一取为180°，然后将视角平均分为三份，即左区域L、右区域R和中间区域M，行人对比三个区域的烟雾密度，选择最小的方向行走；行人利用视觉系统，观察视域范围内网格节点上的烟雾密度及其范围内人群密度情况，视觉系统的视距根据视域范围内烟雾密度进行调整：其中，V表示视距，若所视物体为反射光，则c取3，若所视物体为发射光，则c取8；若为燃烧过程则K s 取7.6，若为热分解过程，则K s 取4.4；ρ s 表示视域内平均烟雾密度；感觉系统由感受范围组成，行人利用感觉系统感受周边的环境温度，在行走方向选取方面与视觉系统类似，同样将感觉范围平均分成三个区域，行人对比三个区域的温度大小，选择最小的方向行走；心理模型采用恐慌因子C m 来表示疏散人员的心理状态：C m ＝(C mT +C mS )/2构建生理模型时，首先建立环境温度与人体生理因子之间关系：建立生理模型计算公式：火场环境对疏散人员生理状态的影响采用下式进行描述：将以上模型与经典社会力疏散模型进行结合，得到最终的疏散模型；这些模型的融合主要体现在其对行人疏散速度的影响方面；心理恐慌和生理伤害对行人疏散速度的影响较为直接，采用按比例系数折减的方法进行计算：v＝v 0 C m C p ；仿真模块，用于将格子-波尔兹曼火灾模型与人员疏散模型相结合，实现疏散人员对火灾烟雾的实时躲避仿真模拟。 6.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，实现如权利要求1-4任一项所述的地铁站火灾人员疏散仿真方法。 7.一种计算机程序产品，其特征在于，包括计算机程序，所述计算机程序当在一个或多个处理器上运行时，用于实现如权利要求1-4任一项所述的地铁站火灾人员疏散仿真方法。 8.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储器以及计算机程序；其中，处理器与存储器连接，计算机程序被存储在存储器中，当电子设备运行时，所述处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以使电子设备执行实现如权利要求1-4任一项所述的地铁站火灾人员疏散仿真方法的指令。