井下火灾中逃生人员健康度评价模型

在井下火灾逃生过程中,矿井人员在有害环境影响下的身体状况对其逃生的成功与否具有决定性作用。提出了井下火灾中逃生人员健康度的概念,综合分析了热辐射、有毒气体、烟尘颗粒及缺氧等危害因素对井下人员健康度的影响。基于模糊综合评价方法,建立了上述危害因素对逃生人员健康度的影响评价模型,并建立了人员在逃生过程中的健康度的动态评价方法。利用火灾模拟软件FDS对井下火灾实例进行了简单模拟,模拟结果验证了该评价方法的实用性和有效性。人员健康度能够对复杂灾害环境中的逃生人员状态进行综合评价,为井下灾害中的逃生路径决策提供量化的标准。     

基于元胞自动机的火灾逃生可视化模拟

元胞自动机作为一个离散的数学模型框架，具有较强模拟各种复杂现象的能力。应用元胞自动机的火灾逃生模型，以可视化方式模拟了人员逃离火灾过程，讨论了两种邻域视野情况下对火灾逃生的影响。     

紧急逃生的虚拟实训系统的研究

随着计算机技术的发展,虚拟现实系统成为研究人在火灾情况下紧急逃生问题的有效工具。综合考虑技术创新与应用的可行性,笔者设计和开发了一种用于各种危险突发情况下紧急逃生的虚拟实训系统,并且分析了紧急逃生的虚拟实训系统地技术路线和主要构成。该系统可应用于人员疏散演练、各种灾害条件下人们疏散行为研究等各个方面,具有较为广泛的应用前景。     

基于多Agent的煤矿井下矿工逃生模型研究

为帮助矿工在复杂的井下环境和突发事故中准确选择逃生路线,建立了基于多Agent的煤矿井下矿工逃生模型(UCMEM)。通过分析井下人员在灾害中的生理和心理情况,提取出了井下人员的行为规则。依据这些行为规则,利用RePast建模仿真软件模拟矿工在事故发生时的逃生行为,随机生成了逃生路线。结果表明:在井下发生灾害时,利用模型生成的逃生路线进行逃生能够有效降低死亡率;模型针对灾害发生的不同地点,可生成不同的逃生路线,并帮助Agent安全逃生。     

动物群体逃生行为实验和群体虚拟仿真研究综述

群体虚拟仿真能够以三维可视化方式直观呈现紧急情况下的人群逃生行为,对人群的安全管理具有重要的指导价值.由于真实紧急事件案例样本的数据往往不够全面,很难用于虚拟仿真模型的系统验证,而逃生演习也很难重现真实的紧急情景.近年来,人们开始引入动物逃生实验来辅助发现人群逃生规律.文中总结了以蚂蚁和老鼠为主要代表的动物群体逃生行为实验,针对已有的典型群体行为仿真模型,探讨了用动物逃生实验来辅助群体仿真模型验证的可行性;并讨论了动物逃生实验的局限性,提出了动物逃生实验的改进建议,为更好地开展群体行为模型研究提供一些借鉴.     

虚拟驾驶员的注意力行为建模

注意力行为在虚拟驾驶员行为研究中起着重要的作用.在已往研究中,尚未考虑虚拟驾驶员的内、外因素是怎样在内因起决定作用下产生注意力的.因此,依据驾驶员心理学理论,提出了虚拟驾驶员的注意力行为模型,即提出用注意熵和注意源的概念表述注意力的内、外因素对注意力影响的大小;用情绪熵表述自主汽车抵抗情绪产生的能力.最后在微机上用EONStudio实现虚拟驾驶员注意力行为动画.     

辅助社交训练严肃游戏中虚拟角色行为表现的不确定性模型

目的 建立行为可信的虚拟角色能够使严肃游戏更加有趣,提升用户使用的体验感。尽管严肃游戏的图形渲染技术已经日趋成熟,但现有的虚拟角色行为表现方式多采用确定性模型,很难反映虚拟角色行为表现的多样性。方法 本文构建了符合辅助社交训练的严肃游戏剧情,采用智能体来描述虚拟角色,赋予虚拟角色视觉、听觉双通道感知。基于马斯洛动机理论,采用食物、休息、交流和安全等动机来描述情绪的产生,利用大五（OCEAN）个性模型来描述虚拟角色的不同个性差别。用外部刺激和内部动机需求来计算情绪强度,利用行为树描述虚拟角色的行为。运用正态云模型处理虚拟角色行为表现的不确定性,并以行走方向、社交距离、交流时身体朝向3个典型的行为表现给出了具体处理方法。结果 在所实现的游戏原型系统中,对于虚拟角色的自主行为和行为表现的不确定性进行了用户体验测试。结果表明,在场景探索任务中,虚拟角色的自主行为模型能减少用户探索场景所耗费的时间,并且可以促进用户与虚拟角色交流;在行为表现测试中,本文模型的自然性评价要高于确定性模型。结论 本文虚拟角色行为模型在一定程度上可提升用户的体验感,有望为建立行为可信的虚拟角色提供一种新的途径。     

基于角色和时序式的虚拟协同设计冲突解决机制研究*

针对虚拟协同设计中的设计冲突问题,提出了基于角色和时序式的协同设计冲突解决机制。在分析虚拟协同设计环境特点的基础上,根据冲突产生的原因将其划分为不同的种类。对协同设计中的冲突行为进行建模,引入模糊数学中隶属度的概念来表示不同角色的优先级,并通过矩阵运算来确定角色对模型的操作权。介绍了角色的管理及变更机制,在虚拟协同设计环境中得到了应用验证。     

基于高层建筑的火灾自动报警与消防控制系统设计分析

高层建筑火灾蔓延速度快,救援难度大,人员疏散困难,且我们的群众在面对火灾侵袭时往往忽略了高层建筑的特殊性,盲目逃生,一旦发生火灾就会造成重大伤亡事故和经济损失。所以,高层建筑的火灾自动报警与消防控制系统设计十分重要,本文对此做简要分析。     

公路隧道火灾通风数值模拟分析及逃生研究

利用数值模拟技术和pyrosim软件,对火灾功率为20 MW的中型规模隧道火灾进行了仿真,通过对火灾烟流蔓延模拟结果的分析,得出了该火灾规模的临界风速,并在临界风速下,通过对隧道内的温度、CO浓度的分布进行了数值模拟分析,得出了其分布规律。然后以修正后的克拉尼公式及FED窒息模型作为火灾时人员逃生的判定条件,综合考虑了火灾时隧道各断面温度和CO浓度分别与人员极限忍受时间的关系,最后得出隧道火灾时人员的安全逃生方向及火源下游人员的最大安全逃生时间和最远逃生区域。     

基于主变起火应急演练的虚拟现实培训系统

为提高火灾应急演练的训练能力,提出基于主变起火应急演练的虚拟现实培训方法。在3D虚拟现实视景模型下计算起火环境的单尺度特征参数,并根据参数结果构建图像输出模型,结合主变起火应急演练模糊控制方法进行虚拟现实培训的三维重构,实现主变起火应急演练虚拟现实培训的控制,在虚拟现实系统中进行主变起火应急演练的视景重构,在视点位置中进行主变起火应急演练的3D虚拟现实模拟,实现基于主变起火应急演练的虚拟现实培训设计。仿真结果表明,采用该方法进行虚拟现实培训系统设计的帧渲染速度快、特征配准率高。     

Way-finding during a fire emergency: an experimental study in a virtual environment

The way-finding behaviour and response during a fire emergency in a virtual environment (VE) was experimentally investigated. Forty participants, divided into two groups, were required to find the emergency exit as soon as possible in a virtual hotel building because of a fire escape demand under condition 1 (VE without virtual fire, control group) and condition 2 (VE with virtual fire, treatment group). Compared to the control group, the treatment group induced significantly higher skin conductivity and heart rate, experienced more stress, took longer time to notice the evacuation signs, had quicker visual search and had a longer escape time to find the exit. These results indicated that the treatment condition induced higher physiological and psychological stress, and had influenced the escape behaviour compared to the control group. In practice, fire evacuation education and fire evacuation system design should consider the response characteristics in a fire emergency.     

基于改进火力分配模型的综合防空火力智能优化分配

针对综合防空火力分配中,传统火力分配模型没有全面考虑火力通道射击效能因素,且在火力资源相对充足的情况下火力资源易浪费和易延误战机的问题,将射击有利度、飞临时间与威胁度等因素结合,构建一种新的综合防空火力分配模型.基于此模型,针对来袭目标、火力节点以及制导节点3者之间的火力优化匹配问题,提出一种基于深度优先搜索预处理的多种群并行布谷鸟搜索算法(PMPCSA).该方法采用Prolog智能规划语言构建目标-火力节点-制导节点匹配规则库,在规则库中利用深度优先搜索快速生成可行的目标-火力节点-制导节点的匹配预处理方案;采用多种群并行布谷鸟搜索算法,对得到的可行分配空间进行搜索,通过引入多种群并行优化搜索,不同种群赋予不同控制参数的思想,兼顾算法的全局探索和局部开发能力,可有效提高算法寻优效率.最后,通过仿真结果验证所建综合防空火力分配模型的优势性,同时表明,所提出的PMPCSA算法能有效地平衡全局探索与局部开发,在保证较高收敛速度的同时,提高全局探索能力.     

一种基于SPH方法的人员疏散混合模型及模拟

为减少室内火灾环境下人员伤亡,研究了人员疏散计算机模拟问题.将人员运动视为一种流体运动,利用流体力学原理,构建一种新的人员疏散混合模型,并在其中引入了一种从众模式.同时,采用光滑粒子流体动力学方法对模型离散化,从而减少了计算量.不同工况下进行的疏散模拟实验表明,所提出的模型及算法能够较准确地模拟出实际疏散的现象.     

煤矿井下避灾模型研究

为了研究井下矿工面对灾害时的避灾情况,利用基于Agent的建模仿真方法在RePast仿真平台上建立了煤矿井下避灾模型,并根据井下矿工的实际情况抽象出了Agent的种类.通过对井下矿工面对灾害时的行为模式进行分析,提取出了Agent在面对灾害时的行为决策.通过将Agent的行为决策进行量化,在仿真平台上对矿工的避灾路线实现了仿真.仿真结果表明：该模型能够实时动态地显示矿工的避灾情况,灾害发生时,利用该模型生成的避灾路线能够提高Agent避灾成功的比例.     

A BIM-based visualization and warning system for fire rescue

Structural fires are common disasters. In Taiwan, about 100 firefighters die during fire rescues each year, primarily because they are unaware of the causes of the fire and unfamiliar with the location’s environment. Meanwhile, evacuees often die in the panic of evacuation. To solve these problems, this research proposes a Building Information Modeling (BIM)-based visualization and warning system for fire rescue. A fire dynamics simulator (FDS) simulates various conditions of structural fires in conjunction with the visualization and integration properties of BIM, and the simulation results for temperature, carbon monoxide, and visibility can be integrated and presented in the BIM model for briefing purposes before rescue operations begin. In addition, this research integrates Internet of Things (IoT) technology, which allows real-time situation monitoring. In the event of a fire, the BIM model will immediately display the situation of the fire scene and control LED escape route pointers according to the actual situation. The primary objective of this system is to provide useful information to firefighters such that they can be aware of the fire’s environment and create an effective rescue plan. Moreover, the automated LED escape route pointer may assist the building’s occupants to escape, provide the firefighters with valuable information, and allow them quickly to discover hazards so that the number of casualties can be minimized.     

虚拟环境中坦克实体火力行为仿真研究

在作战演练仿真系统中，坦克是一种重要的武器仿真实体，其火力模拟必然成为研究的重点。该文结合科研实践，着重从坦克的侦察、目标选择、外弹道、命中概率与毁伤，以及实际射击时的射弹散布等方面，就实体火力行为属性仿真进行了一系列研究，并建立了相应的模型。实践证明，该坦克实体火力行为仿真模型简单实用，效果逼真，精度较高，同时得到的试验数据将会对坦克射击理论研究带来一定的便利。     

沉浸式虚拟训练中的虚拟手操控技术研究

将人手的自然动作加入沉浸式虚拟现实系统中,可有效提高系统的沉浸感和交互性,简便快捷、成本低廉的虚拟手建模及操控技术,有助于此项内容的推广应用;在对虚拟手骨骼结构模型分析的基础上,提出了基于Leap Motion的虚拟手控制方法和流程;以维修训练为任务背景,设计了四种用于虚拟手操作的手势规则,并对实现流程和关键技术进行了分析;构建基于Unity3D引擎的原型系统对虚拟手进行仿真验证,结果表明,基于Leap Motion的虚拟手操控简单、交互自然,可以满足虚拟现实系统交互需要。     

基于DI-Guy的校园消防训练仿真

针对高校人口密度大、难以高效组织消防训练、缺乏处理应急事件经验等问题,提出一种基于DI-Guy软件的虚拟仿真训练方法。首先利用MultiGen Creator软件建立校园三维模型并加载到DI-Guy的可视化窗口中进行构建,然后模拟火灾发生场景和消防疏散过程,最后对人群疏散方案效果进行数据分析,同时对仿真模拟过程中的一些关键技术,包括利用自定义模型建立、特效实现、人物的行为控制和碰撞检测等进行研究和应用。仿真结果表明,所提出的仿真模型能够合理地反映人群疏散情况,起到良好的展示作用,为校园应急事件在DI-Guy平台的仿真提供可行性方案。