Введение
Общая характеристика системы моделирования и оптимизации людских потоков внутри здания учебного заведения. Система в общем виде включает в себя следующие составляющие: - модуль формирования структуры сети Петри; - база данных; - модуль моделирования и оптимизации распределения людских потоков внутри здания учебного заведения.
Основное назначение модуля формирования структуры сети Петри ввод данных о внутренней структуре здания, размере и взаимном положении внутренних конструктивных элементов здании, возможном направлении движения людских потоков на каждом отдельном участке пути. На основе введенных пользователем данных формируется структура путем разбиения отдельных элементов здания на отдельные участки пути, которым сопоставляются позиции сети Петри.
База данных хранит информацию о расписании занятий в здании учебного заведения. База данных включает в себя данные о количестве групп учащихся, их численность, размещение по учебным аудиториям в различные моменты времени. Модуль моделирования и оптимизации распределения людских потоков внутри здания учебного заведения реализует на основе данных, полученных от модуля, формирующего структуру сети, и базы данных алгоритмы моделирования и оптимизации распределения людских потоков. В зависимости от расположения людей по помещениям здания моделирование осуществляется как четкое (для случая эвакуации людей, во время занятий) или как нечеткое (для случая, когда эвакуации происходит во время перемены или нельзя явно задать распределение людей по помещениям)
Модуль формирования структуры сети Петри предназначен для формирования структуры сети Петри на основе вводимых пользователем данных о размерности и конфигурации конструктивных элементов здания. Модуль разработан в программной среде Borland Delphi 6.0. Экранная форма модуля приведена на рис 4.1
План здания самостоятельно разбивается пользователем на отдельные прямолинейные участки. При этом должно выполняться следующие требования: 1. ширина поперечного сечения участка должно оставаться неизменной: ,= const (4.1) где 8t - ширина поперечного участка пути; 2. Допускается помещение принимать за один участок при условии, что из него по нормам допускается устраивать один эвакуационный выход, при этом все люди сосредотачиваются в наиболее удаленной от выхода из помещения точке; 3. Длина пути в дверном проеме принимается равной нулю. Дверной проем в стене толщиной более 0,7 метров, а также тамбур принимаются за отдельный участок пути; 4. Длина пути по лестничным маршам, а также по тамбуру измеряется по длине марша;
Пользователь осуществляет ввод следующих данных о прямолинейных участках: 1. Номер этажа, на котором расположен рассматриваемый участок пути; 2. Название рассматриваемого участка; 3. Тип рассматриваемого участка. Участок может относиться к одному из предопределенных типов: - «участок коридора» - тип, сопоставляемый участку пути, имеющему один вход и один выход; - «соединение коридоров» - тип, сопоставляемый участкам пути, имеющим несколько входов и один выход; - «комната» - тип, сопоставляемый помещении из здания, единственный выход; - «лестница вверх» - тип, сопоставляемый наклонным участкам пути, по которым людской поток перемещается вверх; - «лестница вниз» - тип, сопоставляемый наклонным участкам пути, по которым людской поток перемещается вниз; - «замкнутый объем» - тип, сопоставляемый помещениям, внутри которых люди не находятся и в которые не перемещаются во время эвакуации (например, шахта лифта) 4. Координаты левого верхнего угла и правого нижнего угла рассматриваемого участка. Нулевые координаты в данном случае соответствуют левому верхнему углу здания на плане; 5. Координаты левой и правой границ входа из рассматриваемого участка пути; 6. Направление движение, в котором будут двигаться люди на рассматриваемом участке пути; 7. Альтернативное направление движения людского потока на рассматриваемом участке пути (если есть). Сеть Петри формируется следующим образом: 1. Участки типа «комната», «соединение коридоров» в связи со сложностью представления их в виде нескольких позиций представляются в виде одной позиции; 2. Участки типа «коридор», «лестница вверх», «лестница вниз» разбиваются на несколько последовательно расположенных участков пути, длиной 1 м, каждому из которых сопоставляется одна позиция;
1. Современные модели движения людских потоков при эвакуации. цели и задачи исследования 11
1.1 Общая характеристика современных компьютерных моделей эвакуации 11
1.2 Классификация-компьютерных моделей эвакуации 12
1.3 Входные данные для компьютерных моделей эвакуации 14
1.4 Моделирование процесса эвакуации в компьютерных моделях 16
1.5 Методики моделирования развития опасных факторов пожара 27
1.6 Моделирование человеческого поведения 29
1.7 Цели и задачи исследования 36
Выводы 39
2. Разработка методики моделирования и оптимиза ции людских потоков при эвакуации 40
2.1 Общая характеристика основных параметров потока людей внутри здания 40
2.2 Основные подходы к моделированию движения людей внутри зданий 43
2.3 Применение сетей Петри для моделирования движения людских потоков 48
2.3.1 Общая характеристика сетей Петри 48
2.3.2 Представление общей структуры здания в виде сети Петри 51
2.3.3 Основной алгоритм моделирования. Определение параметров людского потока при моделировании 54
2.3.4 Сравнение результатов расчета общего времени эвакуации при помощи различных методик 57
2.4 Оптимизация распределения людских потоков при эвакуации 58
2.4.1 Общая характеристика задачи оптимизации распределения людских потоков при эвакуации 58
2.4.2 Методика оптимизации распределения потоков людей при эвакуации 60
Выводы 65
3 Применение нечетких сетей петри для моделирова ния движения людских потоков в зданиях учебных заведений в перерывах между занятиями 66
3.1 Общая характеристика вариантов распределения людей по внутрен
ним помещениям здания, требующая применения нечеткости 66
3.2 Применение нечетких сетей Петри для моделирования движениялюдских потоков в зданиях учебных заведений в перерывах между заня тиями 66
3.2.1 Общая характеристика сетей Петри с нечеткой начальной разметкой 66
3.2.2 Применение сетей Петри с нечеткой начальной разметкой для моделирования движения людских потоков в зданиях учебных заведений в перерывах между занятиями 69
3.2.3 Применение сетей Петри с нечеткой начальной разметкой и нечеткими правилами срабатывания переходов 74
3.3 Моделирования процесса принятия решений решения в малых группах при помощи нечетких отношений 77
3.4 Моделирования поведения в больших группах с использованием аппарата нечеткой логики 80
Выводы 83
4. Синтез системы моделирования и распределения людских потоков при 84
4.1 Общая характеристика структуры здания учебного заведения 84
4.2 Общая характеристика системы моделирования и оптимизации людских потоков внутри здания учебного заведения 85
4.3 Модуль формирования структуры сети Петри 86
4.4 Структура базы данных расписания занятий 90
4.5 Модуль моделирования и оптимизации распределения людских потоков внутри здания учебного заведения 94
4.5.1 Общая характеристика модуля моделирования и оптимизации распределения людских потоков внутри здания учебного заведения 94
4.5.2 Входные и выходные данные 95
4.5.3 Оптимизация распределения потоков людей в здании 96
4.5.4 Результаты оптимизации распределения потоков людей из ятиэтажного здания учебного заведения 99
4.5.5. Моделирование движения людских потоков внутри зда ия 106
4.5.6 Моделирование движения людских потоков внутри здания при помощи сетей Петри с нечеткой начальной разметкой 110
4.5.7 Моделирование движения людских потоков внутри здания при помощи сетей Петри с нечеткой начальной разметкой и нечеткими правилами срабатывания переходов 113
4.6 Моделирование эвакуации из здания лицея-интерната СГТУ 114
4.6.1 Общая характеристика здания лицея-интерната СГТУ 114
4.6.2. Моделирование движения людских потоков внутри здания лицея-интерната СГТУ 115
4.6.3. Моделирование движения людских потоков внутри здания лицея-интерната СГТУ при помощи сетей Петри с нечеткой начальной разметкой 118
Выводы 122
Общие выводы
