基于蟻群算法的火災(zāi)動(dòng)態(tài)疏散

傅軍棟，劉業(yè)輝，李江輝

（華東交通大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院，江西 南昌 330013）

基于蟻群算法的火災(zāi)動(dòng)態(tài)疏散

傅軍棟，劉業(yè)輝，李江輝

（華東交通大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院，江西 南昌 330013）

隨著社會(huì)的快速發(fā)展及城市人口的迅速增長(zhǎng)，高層建筑越來(lái)越多，而當(dāng)高層建筑發(fā)生火災(zāi)時(shí)，人員的安全和財(cái)產(chǎn)可能造成重大損失，設(shè)計(jì)出合理的動(dòng)態(tài)疏散方案顯得極其重要。結(jié)合某商場(chǎng)的工程實(shí)例，通過(guò)改善的蟻群算法規(guī)劃出最佳的疏散路線，將平面疏散與垂直疏散融合，提出了三維疏散的方案。結(jié)合實(shí)例靜態(tài)環(huán)境與動(dòng)態(tài)環(huán)境下運(yùn)算結(jié)果表明本文研究的火災(zāi)動(dòng)態(tài)疏散蟻群算法在大型商場(chǎng)環(huán)境中具有有效躲避動(dòng)態(tài)障礙物（火災(zāi)產(chǎn)物）的優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)合理的路徑規(guī)劃和安全疏散，為動(dòng)態(tài)疏散指示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供更加有效的疏散路徑。

動(dòng)態(tài)疏散；蟻群算法；路徑規(guī)劃；安全疏散

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，現(xiàn)代大型建筑為了滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的生活需求，不同建筑區(qū)域劃分及功能要求各不相同，使得建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、通道迂回，由此帶來(lái)的消防隱患不容忽視。傳統(tǒng)固定路線的消防疏散指示系統(tǒng)已經(jīng)不再適合當(dāng)前的大型建筑結(jié)構(gòu)，并可能在最危急的時(shí)刻將人們引向錯(cuò)誤的逃生路徑。為了能在發(fā)生火災(zāi)時(shí)快速有效地疏散人員，安全疏散技術(shù)的研究十分關(guān)鍵[1]。

目前，蟻群算法應(yīng)用在旅行商（TSP）問題[2]以及機(jī)器人路徑規(guī)劃[3]等領(lǐng)域比較多，旅行商問題表示給定n個(gè)城市，有一個(gè)旅行商從某一城市出發(fā)，訪問每個(gè)城市各一次再回到原出發(fā)城市，找出巡回路徑最短的問題。文獻(xiàn)[2]就是用蟻群算法對(duì)旅行商（TSP）問題進(jìn)行求解，而文獻(xiàn)[3]討論了蟻群算法的人員疏散，將蟻群算法應(yīng)用到人員疏散逃生中，就是對(duì)傳統(tǒng)的旅行商問題進(jìn)行改進(jìn)，但是并沒有考慮到真實(shí)火災(zāi)中火災(zāi)產(chǎn)物對(duì)人員疏散的影響。文獻(xiàn)[4]以及文獻(xiàn)[5]研究了機(jī)器人路徑規(guī)劃的二維空間疏散，大多考慮靜態(tài)障礙物，沒有考慮動(dòng)態(tài)障礙物，建立柵格環(huán)境時(shí)，沒有實(shí)際分析建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。鑒于上面所述，本文通過(guò)某商場(chǎng)實(shí)例工程的設(shè)計(jì)，根據(jù)5層平面圖的防火分區(qū)進(jìn)行粗劃分，再根據(jù)就近疏散原則[6]進(jìn)行細(xì)劃工作區(qū)域的新思路，建立柵格環(huán)境進(jìn)行平面疏散，把二維空間上升到三維空間，采用三維路徑顯示和三維建筑物場(chǎng)景相結(jié)合[7]，并且把火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)到的煙霧濃度、溫度、CO濃度綜合考慮到蟻群算法中，搜索疏散的最優(yōu)路徑，發(fā)生火災(zāi)時(shí)結(jié)合動(dòng)態(tài)疏散和靜態(tài)疏散，更加符合實(shí)際，從而達(dá)到安全疏散的目的。

1 算法模型的建立

1.1 二維柵格地圖的建立

本文提出的火災(zāi)動(dòng)態(tài)疏散是在平面上利用蟻群算法在二維柵格地圖的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)二維空間疏散，根據(jù)實(shí)例工程，分析其建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)，采用柵格標(biāo)識(shí)法建立二維地圖，每個(gè)網(wǎng)格表示一個(gè)柵格。地圖表示的精度跟柵格粒度成正比，根據(jù)工作區(qū)域的大小確定柵格粒度的大小。柵格標(biāo)識(shí)可采用下述兩種表示方法：

1）直角坐標(biāo)法。以柵格陣左上角為坐標(biāo)原點(diǎn)，水平向右為x軸正方向，豎直向下為y軸正方向，每一柵格區(qū)間對(duì)應(yīng)坐標(biāo)軸的一個(gè)單位面積。任一柵格均可用直角坐標(biāo)（x，y）唯一標(biāo)識(shí)。

2）序號(hào)法。按從左到右，從上到下的順序，從柵格陣左上角第一個(gè)柵格開始，給每一個(gè)柵格一個(gè)序號(hào)n（從1開始計(jì)），則序號(hào)n與柵格塊一一對(duì)應(yīng)。在柵格地圖中，若某個(gè)柵格的8個(gè)方向都是無(wú)障礙的普通柵格，則人員運(yùn)動(dòng)的方向分為8個(gè)方位。

結(jié)合動(dòng)態(tài)疏散的特點(diǎn)，采用序號(hào)法更容易表示最佳疏散路徑，有利于簡(jiǎn)化算法。本文以某商場(chǎng)第5層的平面圖作為實(shí)例分析，其平面圖如圖1所示。

當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，與發(fā)生火災(zāi)區(qū)域相鄰防火分區(qū)的防火卷簾門必須全部關(guān)閉，因此圖1將被劃分為3塊區(qū)域：5A，5B，5C。根據(jù)動(dòng)態(tài)疏散的安全疏散和就近疏散原則[7]，5A區(qū)3個(gè)樓梯通道，可細(xì)化為3個(gè)區(qū)域:5A1，5A2，5A3；5B區(qū)3個(gè)樓梯通道，可細(xì)化為3個(gè)區(qū)域：5B1，5B2，5B3；5C區(qū)有4個(gè)樓梯通道，故可細(xì)化為4個(gè)區(qū)域：5C1，5C2，5C3，5C4，整個(gè)區(qū)域劃分如圖2所示。

圖1 某商場(chǎng)第5層平面圖Fig.1 Five floor plan of a shopping mall

圖2 某商場(chǎng)第5層規(guī)劃平面圖Fig.2 Five floor plan of a shopping mall

在建立柵格環(huán)境模型時(shí)，將其物理平面與柵格圖相對(duì)應(yīng)，在算法中定義G表示柵格地圖矩陣；0表示可通行節(jié)點(diǎn)；1表示靜態(tài)障礙節(jié)點(diǎn)即不能通行的節(jié)點(diǎn)，如墻壁或者其他障礙物；2表示動(dòng)態(tài)障礙節(jié)點(diǎn)即火災(zāi)發(fā)生時(shí)由于煙霧濃度、溫度、CO濃度較高影響通行的節(jié)點(diǎn)；3表示安全出口節(jié)點(diǎn)；4表示起始節(jié)點(diǎn)。在火災(zāi)發(fā)展過(guò)程中，可通行節(jié)點(diǎn)隨著火勢(shì)的變化可能變成動(dòng)態(tài)障礙節(jié)點(diǎn)。

柵格定義的原則：① 每個(gè)房間區(qū)域房間門為通行節(jié)點(diǎn)，用白色柵格表示，房間內(nèi)均設(shè)為靜態(tài)障礙節(jié)點(diǎn)，用黑色柵格表示；②防火卷簾門會(huì)在第一時(shí)間封閉自動(dòng)扶梯，因此也設(shè)為靜態(tài)障礙節(jié)點(diǎn)，用黑色柵格表示；③ 消防電梯是為消防人員救人和滅火專用的電梯，不能作為普通人員疏散通道，也設(shè)為靜態(tài)障礙節(jié)點(diǎn)，用黑色柵格表示；④動(dòng)態(tài)障礙節(jié)點(diǎn)用紅色柵格表示；⑤安全出口節(jié)點(diǎn)用綠色柵格表示；⑥起始節(jié)點(diǎn)用藍(lán)色柵格表示。

1.2 三維疏散路徑分析

當(dāng)樓梯間發(fā)生火災(zāi)時(shí)，如果探測(cè)器探測(cè)到走廊某一處發(fā)生火災(zāi)，則必然該處不能作為逃生路線，本文引用的某商場(chǎng)走廊寬度為2 m，剛好占用兩個(gè)柵格，無(wú)論火勢(shì)大小，發(fā)生火災(zāi)處兩個(gè)柵格都用紅色柵格表示，表示此處不能作為逃生節(jié)點(diǎn)；樓梯間發(fā)生火災(zāi)時(shí)，此樓梯間就不能作為垂直疏散的疏散節(jié)點(diǎn)，安全出口節(jié)點(diǎn)將變?yōu)閯?dòng)態(tài)障礙節(jié)點(diǎn)。將樓層數(shù)設(shè)為m，各層出口設(shè)為n，建立矩陣，根據(jù)火情得出可以疏散的可能路徑，結(jié)合每層以安全出口做的平面疏散方案，可以得到三維疏散方案。

1.3 蟻群算法的建立

1.3.1 動(dòng)態(tài)疏散蟻群算法的相關(guān)描述

蟻群算法是模擬自然界蟻群覓食尋路過(guò)程最短路徑搜索的原理，而建立的一種新型優(yōu)化算法。蟻群算法的實(shí)現(xiàn)，通過(guò)人工螞蟻模擬蟻群行為，使其和自然界的蟻群一樣有共同的目標(biāo)，有相互協(xié)作的正反饋機(jī)制等。本文是綜合旅行商（TSP）問題和機(jī)器人路徑規(guī)劃問題的應(yīng)用[8]，即蟻群算法應(yīng)用到火災(zāi)的動(dòng)態(tài)疏散。蟻群覓食過(guò)程通過(guò)信息素進(jìn)行交流，能很好地實(shí)現(xiàn)信息的正反饋?zhàn)饔?，螞蟻之間的信息互通與火災(zāi)情況疏散時(shí)人員疏散的相互協(xié)作行為具有相似性，因此，利用蟻群算法進(jìn)行人員疏散的路徑尋優(yōu)是比較合適的。在沒有發(fā)生火災(zāi)即靜態(tài)環(huán)境下，不用考慮火災(zāi)的影響，利用蟻群算法運(yùn)算出的最佳路線就是躲避靜態(tài)障礙物后的最短路徑；在發(fā)生火災(zāi)時(shí)的動(dòng)態(tài)疏散過(guò)程中，針對(duì)引言部分一些文獻(xiàn)提出的不足之處，本文考慮到火災(zāi)產(chǎn)物的影響。蟻群算法的改進(jìn)之處：考慮煙霧濃度、溫度、CO濃度的影響，計(jì)算疏散通道的當(dāng)量長(zhǎng)度，改善期望啟發(fā)函數(shù)的表達(dá)式。

1）火災(zāi)產(chǎn)物影響系數(shù)。分別引入火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)煙霧濃度、溫度、CO濃度對(duì)疏散的影響系數(shù)fij（ρv），fij（T），fij（CO），從而計(jì)算影響人員行動(dòng)的火災(zāi)產(chǎn)物影響系數(shù)Mij（T）。

2）幾何長(zhǎng)度。任意柵格間幾何長(zhǎng)度指兩柵格間的直線長(zhǎng)度，記作L（gi，gj）或L（p（xi，yi），p（xj，yj））。L（gi，gj）由公式（2）確定：

式中：gi，gj分別表示第i和第j個(gè)柵格；p（xi，yi），p（xj，yj）分別表示gi，gj的直角坐標(biāo)。

3）當(dāng)量長(zhǎng)度。由于疏散通道的火場(chǎng)產(chǎn)物對(duì)人員疏散的影響，幾何空間上最短的疏散路經(jīng)并不等于疏散時(shí)間最短的路徑，考慮火災(zāi)產(chǎn)物的影響，疏散通道的當(dāng)量長(zhǎng)度Dij（t）可表示如下。

式中：Mij（t）為t時(shí)刻在火災(zāi)環(huán)境下疏散人員的活動(dòng)性指數(shù)；Lij是第i個(gè)柵格和第j個(gè)柵格之間的幾何長(zhǎng)度，m。

4）期望啟發(fā)函數(shù)。傳統(tǒng)蟻群算法中的啟發(fā)式信息函數(shù)ηij（t）表示路徑上的啟發(fā)信息對(duì)螞蟻選擇路徑的影響程度，而在人員火災(zāi)動(dòng)態(tài)疏散中，函數(shù)ηij（t）也是表示疏散人員從當(dāng)前節(jié)點(diǎn)向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)移的啟發(fā)程度，而本論文中上面所述的當(dāng)量長(zhǎng)度代替?zhèn)鹘y(tǒng)的幾何長(zhǎng)度，則表達(dá)式可表示：

由公式（4）可知，ηij（t）與Mij（t）和Lij成反比關(guān)系，當(dāng)沒有發(fā)生火災(zāi)時(shí)，Mij（t）＝1，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，隨著火災(zāi)的不斷增大，Mij（t）值也不斷增大，所以選擇下一柵格時(shí)，傾向于選擇當(dāng)量長(zhǎng)度更短的柵格。

1.3.2 動(dòng)態(tài)疏散蟻群算法的實(shí)現(xiàn)流程

根據(jù)動(dòng)態(tài)疏散的蟻群算法的數(shù)學(xué)模型，分析其算法的具體流程步驟。首先對(duì)建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析，把建筑平面圖細(xì)化為多個(gè)工作區(qū)域，建立二維柵格環(huán)境，初始化節(jié)點(diǎn)的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)屬性，初始化參數(shù)后，計(jì)算當(dāng)量長(zhǎng)度矩陣，啟動(dòng)迭代，在禁忌表、路徑選擇策略、信息素更新策略的約束條件下搜索最佳疏散路線，直到找到安全出口，輸出最優(yōu)路徑。具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

第1步：本算法相關(guān)參數(shù)初始化，設(shè)置螞蟻個(gè)數(shù)m=30，表征信息素重要程度的參數(shù)Alpha=1，表征啟發(fā)式因子重要程度的參數(shù)Beta=5，信息素蒸發(fā)系數(shù)Rho=0.5，最大迭代次數(shù)NC_max=50，信息素增加強(qiáng)度系數(shù)Q=15，初始煙霧濃度矩陣Rhoy，初始溫度矩陣T，初始CO濃度矩陣Rhoy，初始信息素矩陣Tau、禁忌表Tabu。

第2步：?jiǎn)?dòng)迭代，設(shè)置好起始點(diǎn)，將m只螞蟻放在起始節(jié)點(diǎn)上。

第3步：選擇下一節(jié)點(diǎn)，在鄰接矩陣中找出與當(dāng)前柵格相鄰的自由柵格，根據(jù)輪盤賭選擇策略選擇下一個(gè)要經(jīng)過(guò)的柵格，并更新禁忌表Tabu。

第4步：記錄本次迭代路線和長(zhǎng)度，判斷是否到達(dá)安全出口，若達(dá)到就記錄本次迭代路線和長(zhǎng)度，更新信息矩陣Tau、啟發(fā)因子信息Beta，每次迭代結(jié)束后清空禁忌表Tabu，以用于下一次迭代時(shí)記錄存儲(chǔ)路徑；否則返回第3步。

第5步：輸出最佳疏散路線圖，判斷是否滿足最大迭代次數(shù)，若滿足則獲得最佳疏散路線，輸出最佳疏散路線圖和收斂曲線圖，否則，返回第2步。

2 算法的仿真

2.1 仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境與初始化

在建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)的室內(nèi)環(huán)境中，采用二維柵格環(huán)境建模，本文針對(duì)前面所建立的5A3區(qū)域的柵格環(huán)境進(jìn)行仿真，實(shí)驗(yàn)仿真環(huán)境是50 m×50 m的二維環(huán)境，柵格化后是50×50的二維柵格地圖環(huán)境，設(shè)置每個(gè)柵格的大小1 m×1 m，共2 500個(gè)柵格，柵格地圖的原始坐標(biāo)為（0，0）。初始化改善的蟻群算法的參數(shù)，本文的參數(shù)設(shè)置為：取螞蟻個(gè)數(shù)m=30，表征信息素重要程度的參數(shù)Alpha=1，啟發(fā)式因子Beta=5，最大迭代次數(shù)NC_max=50，信息素?fù)]發(fā)因子Rho=0.5，信息素增加強(qiáng)度系數(shù)Q=15。

2.2 靜態(tài)環(huán)境下靜態(tài)疏散

靜態(tài)環(huán)境表示在沒有發(fā)生火災(zāi)的情況下，根據(jù)就近疏散原則，每個(gè)防火分區(qū)的人員進(jìn)行疏散時(shí)，找到最近的樓梯通道進(jìn)行疏散，所以在模擬仿真實(shí)驗(yàn)時(shí)，蟻群算法運(yùn)算的結(jié)果表示通向最近樓梯通道的最短路徑，也就是正常狀態(tài)下的疏散指示路徑。5A3區(qū)域的靜態(tài)疏散路線如表1所示。

表1 靜態(tài)疏散路線表Tab.1 Static evacuation route table

2.3 動(dòng)態(tài)環(huán)境下的動(dòng)態(tài)疏散

動(dòng)態(tài)環(huán)境表示發(fā)生火災(zāi)時(shí)，煙霧濃度、溫度、CO濃度隨著火勢(shì)的增大而不斷變化，本文設(shè)計(jì)時(shí)大致分為3個(gè)階段：起始階段，增長(zhǎng)階段，蔓延階段。參考《建筑消防與安防》[9]可知，在大型商場(chǎng)中容易起火的是存放可燃物品的倉(cāng)庫(kù)，也就是圖中的5C1區(qū)域中的倉(cāng)庫(kù)，依據(jù)就近疏散原則，把5C1區(qū)域再次劃分為5C11，5C12，建立柵格環(huán)境時(shí)使其簡(jiǎn)單化。

位于5C11區(qū)域的倉(cāng)庫(kù)發(fā)生火災(zāi)時(shí)有兩個(gè)門M1，M2可以逃生，5S1表示樓梯口，藍(lán)色方塊表示待疏散人員的出發(fā)點(diǎn)。

1）第1階段，火災(zāi)起始階段。在火災(zāi)初期，獲得火災(zāi)警報(bào)后，開始疏散人員，此時(shí)火災(zāi)產(chǎn)物對(duì)人員移動(dòng)速度的影響幾乎考慮不計(jì)，設(shè)定起火位置領(lǐng)域的溫度、一氧化碳濃度和煙霧濃度較高的區(qū)域?yàn)閯?dòng)態(tài)障礙節(jié)點(diǎn)。疏散人員必須繞過(guò)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)障礙節(jié)點(diǎn)，經(jīng)過(guò)M1到達(dá)最近的疏散樓梯通道，運(yùn)算結(jié)果如圖3和表2。

圖3 火災(zāi)初期最佳疏散路線圖Fig.3 Optimal evacuation route in the early stage of fire

表2 火災(zāi)初期疏散路線表Tab.2 Early fire evacuation route table

2）第2階段，火災(zāi)增長(zhǎng)初期?；饎?shì)逐漸向四周擴(kuò)散，導(dǎo)致部分通道無(wú)法通行，火災(zāi)產(chǎn)物對(duì)疏散人員的影響逐步增大，根據(jù)火場(chǎng)的溫度、一氧化碳濃度和煙霧濃度更新設(shè)置動(dòng)態(tài)障礙節(jié)點(diǎn)。在給定的火災(zāi)產(chǎn)物影響參數(shù)下，疏散人員繞過(guò)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)障礙節(jié)點(diǎn)，經(jīng)過(guò)M1到達(dá)疏散樓梯通道，運(yùn)算結(jié)果如圖4和表3。

圖4 火災(zāi)增長(zhǎng)階段最佳疏散路線圖Fig.4 Optimal evacuation route map for fire growth phase

表3 火災(zāi)增長(zhǎng)階段疏散路線表Tab.3 Fire growth stage evacuation route table

圖5 火災(zāi)蔓延階段最佳疏散路線圖Fig.5 Optimal evacuation route map at the fire spread stage

3）第3階段，火勢(shì)迅速蔓延階段。隨著火災(zāi)的繼續(xù)增長(zhǎng)，火勢(shì)開始向多個(gè)方向蔓延，火災(zāi)產(chǎn)物對(duì)疏散人員的影響繼續(xù)增大，根據(jù)火場(chǎng)的溫度、一氧化碳濃度和煙霧濃度更新設(shè)置動(dòng)態(tài)障礙節(jié)點(diǎn)。在給定的火災(zāi)產(chǎn)物影響參數(shù)下，由于M1已經(jīng)被火災(zāi)產(chǎn)物完全遮擋，所以只能通過(guò)M2，本論文設(shè)置5C11區(qū)域M2(安全出口)與5A3區(qū)域起始節(jié)點(diǎn)（藍(lán)色柵格）一致，故結(jié)合5A3區(qū)域的靜態(tài)疏散路線，最后到達(dá)安全疏散樓梯通道，運(yùn)算的結(jié)果如圖5和表4。

表4 火災(zāi)蔓延階段疏散路線表Tab.4 Fire spread stage evacuation route table

上面所做只是5C11區(qū)域發(fā)生火災(zāi)時(shí)的平面疏散，因此進(jìn)一步對(duì)其做到三維空間的疏散，根據(jù)前面的三維疏散路徑分析，由于實(shí)例中每層平面圖有3個(gè)防火分區(qū)，因此分別建立矩陣Am×n，Bm×n，Cm×n，其中m表示樓層，n表示出口，矩陣中的元素用0或1表示，0表示安全出口節(jié)點(diǎn)，1表示動(dòng)態(tài)障礙節(jié)點(diǎn)。找出矩陣中所有的0元素，可以得到不同的垂直疏散方案，從中找到最佳垂直疏散路徑，結(jié)合每層以安全出口做的最佳平面疏散路徑，從而得到最佳三維疏散方案。

3 運(yùn)算結(jié)果分析

通過(guò)對(duì)靜態(tài)環(huán)境和動(dòng)態(tài)環(huán)境的運(yùn)算結(jié)果分析可知，當(dāng)突然發(fā)生火災(zāi)時(shí)，根據(jù)避障原理，能夠有效繞開著火點(diǎn)，表明本文所用的改進(jìn)蟻群算法在某商場(chǎng)動(dòng)態(tài)疏散具有良好的實(shí)用價(jià)值；通過(guò)對(duì)動(dòng)態(tài)環(huán)境下的3種情況分析可知，在不同情況下，雖然設(shè)定的起始點(diǎn)和終點(diǎn)（安全出口）一致，但隨著火勢(shì)的發(fā)展，煙霧濃度、溫度、CO濃度不斷增大，疏散的路徑會(huì)根據(jù)其影響動(dòng)態(tài)改變，雖然當(dāng)量長(zhǎng)度有可能增加，但可以有效保護(hù)人身安全，得到合理可靠的疏散路徑，達(dá)到智能疏散的目的。

4 結(jié)論

1）把第5層復(fù)雜的平面圖根據(jù)GB50016—2014規(guī)范[10]劃分為多個(gè)工作區(qū)域，構(gòu)建二維柵格地圖，在其基礎(chǔ)上通過(guò)改善的蟻群算法，使得該算法能夠更好地根據(jù)火場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)疏散。

2）本文易發(fā)生火災(zāi)的區(qū)域是5C11區(qū)域中的倉(cāng)庫(kù)，在火災(zāi)發(fā)生的第3階段的平面疏散中結(jié)合5C11區(qū)域動(dòng)態(tài)疏散和5A3區(qū)域的靜態(tài)疏散，使得疏散更加合理有效、更加貼近真實(shí)情況。

3）最后融合平面疏散和垂直疏散，把二維空間疏散提升到三維空間疏散，使得本文的火災(zāi)動(dòng)態(tài)疏散實(shí)際化、人性化、智能化，為以后的智能疏散指示系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供合理有效的三維疏散方案。

[1]李強(qiáng)．智能疏散逃生系統(tǒng)應(yīng)用簡(jiǎn)介[J]．新安全東方消防，2009，30（2）：72-74.

[2]杜鵬楨，唐振民，孫研.一種面向?qū)ο蟮亩嘟巧伻核惴捌銽SP問題求解[J].控制與決策，2014（10）：1729-1736.

[3]陳慶全，張棟楠，張永平.基于蟻群算法的動(dòng)態(tài)人員疏散模擬[J].微計(jì)算機(jī)信息，2012，10：424-426.

[4]史恩秀，陳敏敏，李俊，等.基于蟻群算法的移動(dòng)機(jī)器人全局路徑規(guī)劃方法研究[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2014，45（6）：53-57.

[5]李晉.基于蟻群算法和遺傳算法的機(jī)器人路徑規(guī)劃研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2013：36-42.

[6]黃穎.南昌軌道交通消防安全管理的思考[J].華東交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，31（3）：74-79.

[7]朱慶，胡明遠(yuǎn)，許偉平，等.面向火災(zāi)動(dòng)態(tài)疏散的三維建筑信息模型[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)：信息科學(xué)版，2014（7）：762－766.

[8]PEI YANAN，GAN FANGCHENG.Research on data fusion system of fire detection based on neural-network[C]//Circuits，Communications and Systems,2009.PACCS'09.Pacific-Asia Conference on，Chengdu,China 2009：665-668.

[9]孫萍，張淑敏．建筑消防與安防[M].北京：人民交通出版社，2000：94－95．

[10]中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).GB 50016—2014[S].北京：建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范，2014.

Fire Dynamic Evacuation Based on Ant Colony Algorithm

Fu Jundong，Liu Yehui，Li Jianghui
（School of Electrical and Automation Engineering,East China Jiaotong University,Nanchang 330013,China）

With the rapid development of society and the quickly growth of urban populations，in the case of high-rise building fire，the safety of personnel and property losses is the problem that we must face，and to design a rational dynamic evacuation programme is extremely important.Combining engineering instance of a shopping mall，through the improvement of ant colony algorithm to plan the best evacuation routes of the plane，integration the vertical evacuation，and put forward the idea of three-dimensional evacuation.From the static environment and dynamic environment，the results showed that the ant colony algorithm for dynamic evacuation of fire has the advantage of avoiding dynamic obstacles in large construction environment，achieving reasonable path planning and safe evacuation to provide an accurate and effective evacuation route for the design of dynamic evacuation indication system.

dynamic evacuation；ant colony algorithm；path planning；safe evacuation

TP18

A

1005-0523（2017）03-0118-07

（責(zé)任編輯 劉棉玲）

2016－12－31

傅軍棟（1972—），男，副教授，研究生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)、建筑電氣及智能化研究。

劉業(yè)輝（1993—），男，碩士研究生，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)及其自動(dòng)化。