基于Unity 3D的建筑火灾最佳逃生路径规划研究

作     者：张芷嘉 

作者单位：吉林建筑大学 

学位级别：硕士

导师姓名：韩成浩

授予年度：2023年

学科分类：03[法学] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0837[工学-安全科学与工程] 0838[工学-公安技术] 0802[工学-机械工程] 0306[法学-公安学] 

主      题：建筑消防 人员定位 寻路算法 Unity3D UWB 

摘      要：在当前社会经济高速发展的时代背景下,城镇化建设的脚步越来越快,大型建筑的高度和数量也在不断增加,人员的逃生和疏散成为一大难题。传统的人员疏散方式主要通过消防示意图和消防演练来预防危险,但在不熟悉的场所人们没有机会演练,也不会特意关注消防示意图,可能会因为找不到疏散通道而丧失宝贵的生命。此外,因火灾造成的大量烟雾也会对监控设备造成视线遮挡,可能会导致消防人员无法及时有效地定位到被困人员,从而贻误救援时机,造成不必要的财产及生命的损失。本文依托吉林省发展和改革委员会产业技术研究与开发项目“基于BIM的高层建筑火灾救援与大数据逃生规划系统应用研究,开展了基于Unity 3D的建筑火灾最佳逃生路径规划研究。本文提出了拥堵问题对疏散效率的影响,并通过MTALAB进行仿真证实了其理论或方法的可行性,证明了调整路线可减少疏散时长。本文在A*算法基础上进行改进和优化,根据对建筑中人员消防疏散行为影响因素的详细分析,不同情况使用A*算法的不同权值并应用到Unity 3D虚拟现实系统中,提高了最佳逃生路径的规划效率和准确性。建筑室内人员定位部分采用UWB定位技术利用DS-TWR的测距方式来获取人员位置信息,结合无线组网和串口传输的方式将人员信息上传至My SQL数据库,在上位机实现对被困人员的实时定位。本文研究了基于Unity 3D技术的楼宇场景重构的方法,结合定位数据实现被困人员位置的实时显示,并在Unity 3D虚拟现实中模拟火灾发生场景。本文通过对系统硬件部分的设计和软件部分的开发,真正实现了一个具有无线传输功能的、容易操作和系统稳定的、具备强大展示能力和直观的系统,实现被困人员自救的同时也提高了救援人员的救援效率,帮助被困人员寻找出一条通过各种障碍物的最合理路径,使其更加精准快速地计算出逃生的最优路径。