基于优化数学模型的应急仿真实用系统-工程-龙锦荣

基于优化数学模型的应急仿真实用系统-工程-龙锦荣,基于,优化,数学模型,应急,仿真,实用,系统,工程,龙锦荣 基于优化数学模型的应急仿真实用系统 ——系统介绍 日常生活中，若发生意外人们需要从建筑物疏散时，人们普遍做法是同时马上冲向楼梯口（忽略有些获知稍迟的，且不考虑用电梯疏散），然后所有人挤在一起撤离。这个撤离方式暂称为“同时跑”。现在人们经常进行的消防演习就是让人们更协调快速安全地“同时跑”。 当建筑物楼层数不多、楼梯数目够多时、楼梯够宽敞、各层人数较少等等情况有利时，人员“同时跑”基本上能够快速安全地疏散出来。然而当建筑物楼层数较多、楼梯数目较少时、楼梯较狭窄、各层人数较多等等情况不利时，人人都想快点下楼，人员密度较大，同时过去挤也未必能加快，反而出意外（发生推挤受伤、践踏事件等）的风险较大。这是无论怎么消防演练都很难解决的问题。 特别针对第二种不利情况，既然传统的“同时跑”不是很理想，可以试着考虑怎么安排调度各层人数快速安全地撤离。如第二层楼的下了80%然后第三层楼开始下，第三层楼的下了80%然后第四层楼开始下，如此往上类推（这仅是其中一个调度方案猜想，更多方案请参见附带文件《数学模型方向简介》）。我们的系统最初研究出发点就在于此，而国内外很少涉及这个方向研究，课题方向是很有价值的。 我们的系统主要以疏散时间小和风险程度低为目标，分析怎样合理地有先后计划地安排人员撤离调度的问题。当涉及各层人员调度问题时，首先需考虑人员服从问题，请参见附带文件《问题与参考》。第二就是怎么将调度方案告知给建筑物内人员，也请参见《问题与思考》。第三就是系统的实时性，即当意外发生时，系统要能够很快地算出疏散方案，同时可以马上发布出来，也请参见《问题与思考》。以上问题都在《问题与思考》文件中有一定的分析和解决办法，虽未很完善，也基本解决了前述三个问题。 《问题与思考》文件中已经说明原因，本系统暂只针对教学楼模型。其实，对于有些教学楼应急疏散方面设计不太合理的学校（如广州不少中学），或者出现情急疏散情况可能性较大的地方，特别是如地震易发地区（如四川地区），分析如何更高效安全疏散的问题意义还是很深远的，应用前景很好。 本系统涉及较多数学模型问题。其可行性和科学性请参见《数学模型方向详解》。虽然未完善，而且不少只是给出大概方向，但经分析是可行的。数学模型的主要作用是对实际问题分析，运算出撤离方案，还有就是可以对建筑物疏散安全性做出评价（如指出某栋教学楼疏散安全系数为x1,另一栋则为x2等等）。 本系统能在一定程度上模拟现实中紧急情况下可能遇到的障碍和问题等，能对人员进行应急疏散指导教育。 在总体系统实现上，考虑编写一个软件界面，使用数学模型提供的相关算法，编写相应程序，指出比较合理的疏散方案。 本系统方向很好，前人似乎未考虑到很多，可以说比较空白，技术含量较高，应用前景广阔，市场价值很好。我们系统的市场应用价值主要是：1、引进了通过调度方式的撤离疏散数学模型，是较领先的，可以给专家学者们以启发和借鉴，我们可以将我们的分析建模等方法免费或有偿推广出去，让人们去学习和借鉴，然后他们再结合自己的教学楼，对我们的数学模型稍作修改，既可以做出一个他们自己教学楼的应急疏散系统。2、疏散风险的评价分析，如指出某栋教学楼疏散安全系数为x1,另一栋则为x2等等。这个应用是很广的，不仅局限于教学楼，其他建筑物如写字楼、小区楼盘等等都可以分析。这个要做得好是很复杂的，这仅是我们的一个副产品，我们不一定深入做。这也说明我们系统功能很多，实际应用价值前景很好。简单说，假设生活中当出现意外需要撤离疏散时，我们想知道这一栋或那一栋建筑物疏散时是否会比较危险，出现意外的可能性较高（发生推挤受伤、践踏事件等），我们能用我们的系统分析后可以指出这栋建筑物安全系数为多少，楼梯宽度可能太少了，楼梯数目太少了，楼梯位置不太合理等等。 至于整个系统，我们发现，首先实际生活需求性很大。大学的教学楼中应用价值可能不是太突出，大学里的教学楼大都在应急疏散方面设计合理，但不排除有些不合理的地方，而且当出现极端情况（如四川地区5.12地震学生需要快速撤离教学楼和宿舍等、可能有空袭需要快速安全疏散等），也是需要考虑怎样更高效安全疏散的。而对于中学，就如广州而言，教学楼人员应急疏散问题比较严重，学校一般较小，人数又多，有中学一个年级就有二三十个班，需要紧急疏散时容易出问题，分析其应急疏散问题很有必要和很迫切。再放远看，试想中国有那么多教学楼，尤其是有那么多问题突出的中学教学楼，然后还有就是对于发生地震灾害可能性较高的四川、唐山等地区，以及极端一些就是若发生空袭事件，恐怖袭击等（当然可能性较低），我们很有必要考虑怎么更安全和快速地撤离疏散的问题。眼光放开了，就会发现生活中很有需要的，系统很有应用价值的。 本系统有一定难度，但可根据情况先做出简单的成果，然后再深入拓展，灵活性较好。 系统运作过程： 文字说明： 楼下监控指挥人员每天上班时输入当天的教室使用情况，在我们的系统通过软件界面输入每个时段每间教室的人数。当某一天该栋教学楼发生了意外需要疏散，指挥人员即时通过摄像头获知有没有某层楼楼梯被封闭，哪间教室比较危险需要优先疏散，然后在我们的系统通过数学模型运算，以人员疏散时间少和疏散危险性小为两个目标，经过分析后决定是①让人员同时一起跑去下楼梯，还是②有计划分先后安排调度下楼。可以马上应用通知机制通知各教室调度方法。 注1：在我们的系统通过软件界面输入当天每个时段每间教室的人数 注2：对于有些教学楼应急疏散方面设计不太合理的学校（如广州不少中学等），或者出现情急疏散情况可能性较大的地方，特别是如地震易发地区（如四川地区），分析如何更高效安全疏散问题还是很有意义的。 注3：主要是指挥人员即时通过摄像头获知有没有某层楼楼梯被封闭，哪间教室比较危险需要优先疏散等 注4：疏散方法总体上有两种做法：A、人员同时冲向楼梯挤在一起下楼；B、通过适当的调度方法（调度方法有很多种，不同情况其最优调度方法也许也不同，本系统将研究并讨论）指挥人员有计划下楼，详见《数学模型方向简介》 注5：人员通知机制。详见《问题与思考》。