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多分隔受限场景空间火灾疏散安全性分析

中国安全生产科学技术 2024年第5期20卷 107-114页

作者：李华孙林霞益朋西安建筑科技大学资源工程学院陕西西安710055

为了优化密室逃脱类场所的复杂空间布局,基于该场所剧情场景下空间多重分隔、空间狭小、封闭且组合多样等结构特点,分析归纳该场所3种典型的受限场景空间类型,以西安市某密室逃脱类场所建筑布局为例,运用Pathfinder和PyroSim软件对其展... 详细信息

为了优化密室逃脱类场所的复杂空间布局,基于该场所剧情场景下空间多重分隔、空间狭小、封闭且组合多样等结构特点,分析归纳该场所3种典型的受限场景空间类型,以西安市某密室逃脱类场所建筑布局为例,运用Pathfinder和PyroSim软件对其展开火灾情景下的疏散模拟仿真,进而对比分析不同场景空间的火灾特性指标以及疏散安全性。研究结果表明:密室逃脱类场所3种场景空间中,串联式场景空间人员疏散时间最长(141.53 s),单元式次之(115.53 s),并联式最短(112.28 s);从火灾烟气模拟结果看,串联式场景空间安全出口的温度、CO体积分数以及能见度始终都处于安全临界范围内,而其他2种场景空间均超过临界值,并且能见度降至0.06 m,因此从安全性判定,该密室逃脱类场所只有串联式场景空间人员疏散过程是安全的,并联式和单元式场景空间人员疏散过程中均存在一定危险性。对于密室逃脱类场所这种特定狭小空间,烟气的危害对人员安全疏散的影响尤为显著,因此要在防排烟和火灾荷载方面进行重点防控。研究结果可为密室逃脱类场所的空间结构优化提供消防指导。

关键词：密室逃脱类场所火灾疏散受限场景空间多分隔仿真模拟

基于数字孪生的超高层建筑火灾疏散路径规划研究

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基于数字孪生的超高层建筑火灾疏散路径规划研究

作者：莫崇德北方工业大学

学位级别：硕士

改革开放以来,中国经济迅速发展,超高层建筑的数量和规模随之大幅增加,逐渐达到世界领先水平。超高层建筑人员密度高,垂直疏散距离长,随着建筑高度的增加,火灾等突发事件的风险也显著提升。一旦发生火灾,由于“烟囱效应”,火势蔓延迅速... 详细信息

改革开放以来,中国经济迅速发展,超高层建筑的数量和规模随之大幅增加,逐渐达到世界领先水平。超高层建筑人员密度高,垂直疏散距离长,随着建筑高度的增加,火灾等突发事件的风险也显著提升。一旦发生火灾,由于“烟囱效应”,火势蔓延迅速,人员疏散极为困难,往往导致灾难性后果。尤其是超高层建筑主要依靠垂直疏散,在楼梯间的长时间疏散过程中,高密度的疏散人群会极大地消耗体力,而且在恐慌心理和盲目行动等多重因素的影响下,极易引发踩踏、窒息等危险情况,导致二次伤害。因此,为强化超高层建筑安全管理,响应相关政策号召和要求,本文依托“十四五”国家重点研发项目子课题,开展了超高层建筑火灾疏散路径的研究。研究采用了机器学习的YOLOv5和Byte Track算法,对楼梯间疏散人群进行目标识别和跟踪,并计算疏散人群密度和速度,为火灾和踩踏风险条件下的最优疏散路径规划模型提供数据支持。同时,基于数字孪生五维模型,设计开发适用于超高层建筑火灾垂直疏散的智能引导系统,以引导人群快速逃离火海。本文的主要研究内容如下:(1)研究了楼梯间疏散人群密度和速度监测方法。基于计算机视觉和机器学习技术,针对超高层建筑火灾疏散,特别是楼梯间垂直疏散场景,提出了一种识别、提取和计算人群密度和移动速度的方法。具体而言,本文采用了YOLOv5与Byte Track相结合的人群目标检测和跟踪算法。首先,利用YOLOv5算法识别人像目标,统计楼梯面积内的人群数量并计算人群密度。随后,采用Byte Track算法跟踪并提取单位时间内的视频图像帧,计算人群在视频图像中的像素位移,通过比例转换计算实际位移,从而得出单位时间内的人群疏散速度。这种基于YOLOv5和Byte Track的人群目标监测和跟踪方法能够实时监测超高层建筑火灾疏散过程中人群疏散状态,计算密度和速度,为下一章的动态路径规划提供了数据支持。(2)建立了超高层建筑火灾疏散动态路径规划模型算法。当前的室内火灾疏散研究主要以大型公共建筑水平疏散为主,难以满足超高层建筑以垂直疏散为主的需求。因此,本文基于传感器采集的火灾环境参数,包括温度、一氧化碳和烟雾浓度,并结合人群疏散密度和速度,提出了一种考虑火灾和踩踏风险的最快疏散路径动态规划模型算法,即疏散时间最短。不同于传统的最短距离路径规划研究,本文首先通过风险量化方法,将火灾风险和踩踏风险分为三个等级。当路径风险达到Ⅲ级(危险等级)时,模型算法会首先将这些路径断开。对于安全路径,算法通过路径长度和疏散速度计算疏散时间矩阵,并基于Dijkstra算法规划最快疏散路径。(3)设计开发了基于数字孪生的超高层建筑火灾疏散数字孪生引导系统。本文基于当前数字孪生理论研究,提出了超高层建筑的数字孪生五维模型,包括物理实体(PE)、虚拟模型(VM)、孪生数据(DD)、智能算法(IA)和应用服务(AS)五个维度。并基于五维模型,设计开发适用于超高层建筑火灾疏散的智能引导系统,以集成超高层建筑BIM空间信息、火灾态势感知和疏散人群监测数据以及路径规划模型算法,实现对疏散人群的动态路径规划和智能引导。本研究加强了超高层建筑的安全管理,提高了火灾情况下的疏散效率,减少了人员伤亡和经济财产损失,确保了疏散路径的实时性、安全性、科学性和可靠性,对于提升超高层建筑的安全性和火灾应对能力具有重要意义。

关键词：数字孪生超高层建筑火灾疏散人群监测路径规划

基于改进蚁群-麻雀算法的建筑火灾疏散路径规划研究

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工业安全与环保 2024年

作者：李明海张雪婷杨天鹏杨一帆郭孟孟西安建筑科技大学资源工程学院

建筑物的疏散路线通常由固定的疏散路线图表示，其无法根据火灾情况实时更新，因而易将疏散人员引导至火灾危险区域。本文结合改进蚁群算法(IACO)和改进麻雀搜索算法(ISSA )，提出一种考虑火灾实时蔓延的动态疏散路径规划模型。采用火... 详细信息

建筑物的疏散路线通常由固定的疏散路线图表示，其无法根据火灾情况实时更新，因而易将疏散人员引导至火灾危险区域。本文结合改进蚁群算法(IACO)和改进麻雀搜索算法(ISSA )，提出一种考虑火灾实时蔓延的动态疏散路径规划模型。采用火灾动力学软件(FDS)得到火灾环境参数，以表示火灾实时蔓延的危险程度。基于IACO强大的全局搜索能力得到初始疏散路径。采用收敛速度快的ISSA对初始路径进行优化，以提高路径的稳定性。以某综合建筑为例进行两组不同火灾环境下的仿真实验，结果表明：IACO-ISSA模型相比ACO能够根据火灾发展情况实时调整疏散路径，从而有效躲避火灾危险区域，避免了忽略火灾动态蔓延而引导疏散人员至危险区域的现象，进一步提高了疏散路径的安全性。

关键词：火灾疏散蚁群算法麻雀搜索算法火灾模拟路径规划

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大跨度厂房照明布局对火灾疏散效率的影响

中国照明电器 2024年第4期 75-77页

作者：孙翀青岛市消防救援支队市南大队山东青岛266000

传统照明布局设计侧重于满足工作环境的照明需求,而对应急疏散这一特殊场景考量不足。因此,本文就照明布局对大跨度厂房火灾疏散效率的影响进行了深入研究,以期在未来的实际应用中能够有效指导大跨度厂房的照明布局设计,提升火灾情况下... 详细信息

传统照明布局设计侧重于满足工作环境的照明需求,而对应急疏散这一特殊场景考量不足。因此,本文就照明布局对大跨度厂房火灾疏散效率的影响进行了深入研究,以期在未来的实际应用中能够有效指导大跨度厂房的照明布局设计,提升火灾情况下的疏散效率和人员安全性。

关键词：大跨度厂房照明布局火灾疏散

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某高校教学楼火灾疏散研究

电器工业 2024年第1期 71-74,82页

作者：茅佳艺韩成浩吉林建筑大学电气与计算机学院

为更好地给教学楼火灾疏散提供依据,利用BIM模型对某高校五层教学楼进行火灾模拟和人员安全疏散模拟,分析该教学楼内四个楼梯间的烟气温度分布、烟气能见度和CO浓度等变化规律,比较在不同楼梯间人员可用安全疏散时间的ASET和必需安全疏... 详细信息

为更好地给教学楼火灾疏散提供依据,利用BIM模型对某高校五层教学楼进行火灾模拟和人员安全疏散模拟,分析该教学楼内四个楼梯间的烟气温度分布、烟气能见度和CO浓度等变化规律,比较在不同楼梯间人员可用安全疏散时间的ASET和必需安全疏散时间RSET两者之间大小关系,并比较不同措施对疏散率的影响。研究表明,有人员引导和使用外挂楼梯都能大幅度提高疏散效率。

关键词：人员疏散火灾疏散联合仿真

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疫情管控期间公共场所火灾疏散研究

中国安全生产科学技术 2022年第10期18卷 175-180页

作者：周慧代张音张路叶玉平田世祥贵州大学矿业学院贵州贵阳550025 中建五局第三建设有限公司湖南长沙410116 贵州习升厚发科技有限公司贵州贵阳550081

为探究新冠疫情管控期间公共建筑安全出口开放状态对人员疏散影响,通过实地调研了解公共建筑疏散管理及安全出口开放状态,利用Pathfinder模拟疫情管控前后某高校办公楼人员火灾疏散,分析人员疏散过程中个人拥堵总时长、最长连续拥堵时... 详细信息

为探究新冠疫情管控期间公共建筑安全出口开放状态对人员疏散影响,通过实地调研了解公共建筑疏散管理及安全出口开放状态,利用Pathfinder模拟疫情管控前后某高校办公楼人员火灾疏散,分析人员疏散过程中个人拥堵总时长、最长连续拥堵时长、人员疏散路径,提出3种推荐出口开放方案,并通过Pathfinder模拟得到最优方案。研究结果表明:疫情管控期间,各公共建筑均关闭部分安全出口,以便于体温检测;疫情管控期间人员拥堵时长显著增大,常规情况下人均拥堵时长为16.01 s、个人拥堵时长最大为120.45 s,疫情管控期间人均拥堵时长为23.92 s、个人拥堵时长最大为168.23 s;区域A部分人员汇合至区域B中,导致楼梯2人员密度增大,在2~3层楼梯发生拥堵;同时开放出口Ⅰ和Ⅳ的方案Ⅲ为最优开放方案。

关键词：新冠肺炎疫情疫情管控应急管理 Pathfinder 火灾疏散疏散路径

基于应急通知方案优化的火灾疏散风险评估:以高层大学宿舍楼为例

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安全与环境学报 2023年第5期23卷 1431-1441页

作者：盖文妹张恒崔桐曾诚佑龙中国地质大学(北京)工程技术学院北京100083 清华大学工程物理系北京100084

大学的应急通信系统组织网络建设对高层大学宿舍楼火灾疏散至关重要。为了研究高层大学宿舍楼发生火灾时,基于组织传播进行应急通知,以及火灾疏散风险评估问题,并充分考虑大学宿舍楼多种情景多种周期的风险差异,通过建立火灾疏散周期风... 详细信息

大学的应急通信系统组织网络建设对高层大学宿舍楼火灾疏散至关重要。为了研究高层大学宿舍楼发生火灾时,基于组织传播进行应急通知,以及火灾疏散风险评估问题,并充分考虑大学宿舍楼多种情景多种周期的风险差异,通过建立火灾疏散周期风险评估模型,耦合基于组织传播的应急通信系统模型,对北京某高层大学宿舍楼的多情景火灾疏散的应急通知方案优化和周期风险评估进行了案例研究。通过分析基于组织传播的应急通信系统模型,提出了3种应急通知优化方法,形成了21种优化方案。结果表明,减少系统环节数量,提高各环节的传递效率,选择合适的通知顺序,加强晚休时间的安全管理,降低人员密度,能够有效降低火灾疏散周期风险。

关键词：安全工程火灾疏散风险评估组织传播高层公寓建筑

基于FDS和元胞自动机动态耦合的火灾疏散模型

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计算机应用研究 2022年第9期39卷 2768-2772页

作者：李超李宇飞霍非舟张钦钦武汉理工大学中国应急管理研究中心武汉430070 武汉理工大学安全科学与应急管理学院武汉430070

为研究火灾场景下温度、烟气和CO浓度等灾害因子对疏散的影响,建立基于FDS和元胞自动机动态耦合的火灾疏散模型。将FDS的网格和元胞自动机的元胞一一对应,将由FDS运行得到的灾害数据通过Python等技术手段实时加载到元胞中,使灾害数据持... 详细信息

为研究火灾场景下温度、烟气和CO浓度等灾害因子对疏散的影响,建立基于FDS和元胞自动机动态耦合的火灾疏散模型。将FDS的网格和元胞自动机的元胞一一对应,将由FDS运行得到的灾害数据通过Python等技术手段实时加载到元胞中,使灾害数据持续影响行人转移概率,从而实现灾害和疏散的动态耦合。以单层教学楼作为仿真场景进行模拟分析,对火源位置和热释放速率等因素进行讨论,得出这些因素对行人疏散进程的影响规律;将模型与传统软件和同类方案进行对比。研究表明,火灾导致的高温和烟气会影响行人对疏散路径和安全出口的选择;热释放速率越大,行人越早处于危险状态,同时处于危险状态的行人也越多。该模型相比传统疏散软件不仅能考虑火灾产生的致灾因子对行人疏散的动态影响,还能确定行人最早处于危险状态的位置和时间,并用可视化的方式表现出来。

关键词：火灾疏散 FDS 元胞自动机动态耦合仿真模拟

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人员伤亡与结队对火灾纵向疏散的影响研究

计算机仿真 2023年第3期40卷 176-180页

作者：杨勇截魏晓鸽钟委郑州大学力学与安全工程学院河南郑州450000

为了保证公路隧道发生火灾时可以顺利疏散人员,采用纵向疏散方式时的人员疏散特性,以隧道几何尺寸与疏散人员的伤亡结队现象为变量,对各工况火灾下人员疏散情况进行研究。采用疏散模拟软件Pathfinder建立具体隧道模型,改变隧道长度、疏... 详细信息

为了保证公路隧道发生火灾时可以顺利疏散人员,采用纵向疏散方式时的人员疏散特性,以隧道几何尺寸与疏散人员的伤亡结队现象为变量,对各工况火灾下人员疏散情况进行研究。采用疏散模拟软件Pathfinder建立具体隧道模型,改变隧道长度、疏散楼梯间距、疏散人员伤亡与结队疏散现象等参数,分析不同工况下的疏散情况呈现的变化规律。仿真结果表明,人员伤亡与结队疏散现象会明显增大疏散时间;相同长度的隧道中,疏散楼梯间距越大,伤亡结队现象对疏散时间的影响越大,为救援工作的有序进行具有一定的参考价值。

关键词：火灾疏散数值模拟公路隧道纵向疏散人员伤亡