文|小甜甜情報局
編輯|小甜甜情報局
Agent對于火災狀況下的群體行為進行了分析，基于ODE的實體引擎和Agent模組化技術，建立了一個支援人員疏散仿真的多Agent系統。
這篇文章闡述了人員疏散Agent概念模型和ODE虛拟仿真環境的有關概念；并對影劇院工程執行個體進行了疏散模拟，還對系統架構進行驗證和火災狀況下的群體行為分析。
火災狀況下的群體行為分析
資料專家發現建築物起火後，建築内的人員随着火災的發展表現出一系列的行為過程。
首先，人們通過報警或煙火刺激等途徑感覺火災資訊，而這一階段為獲悉火災資訊階段，此後人們進入對火災資訊的調查确認、通報資訊、報警求助等行為反應階段。
此時，人們查證火災和對火災環境狀況做出評估、判斷，并做出逃生、原地避難或不予理會的決策。
資料專家對于人群恐慌的社會心理學研究結果為：處于恐慌狀态中人們快速逃離危險地帶，在逃生出口，擁擠的人群呈現出一種拱形分布以及擁堵的人群所産生的擠壓力迅速增加，人群所産生的擠壓力強度甚至可以扭曲鐵栅欄。
擁堵的人群由于有人傷亡而使疏散的速度減慢，疏散人員表現出從衆行為其它逃生出口被忽略或不能被有效利用。
針對緊急情況下人員疏散和避免群死群傷事故發生的課題，相關科研和行政部門花費了很多時間和精力開展了大量研究。
在新型建築物的防火設計中，國際上以火災安全工程學為理論依據，建立了性能化設計方法學。
資料專家并逐漸制定了相應的性能化防火規範和性能化設計以及包括火災情況下的人員行為研究和火災及煙氣的發展蔓延模拟研究兩方面的内容。
這兩方面的内容與傳統的處方式建築防火規範不同的是，智能化的設計最重要目标就是人的安全。
人的疏散模拟計算和人員的安全貫穿了整個性能化設計過程。
資料專家針對已有的建築物，一方面需要進行緊急情況應對預案的制定；另一方面排查了隐患和設定合理的疏散通道。
資料專家發現，公安消防及行政等部門所采用的傳統的研究方法是進行與真實情況類似的演習，耗資巨大，且具有一定的破壞性和安全隐患。
同時，研究人員提出人的行為受外界和心理諸多因素的影響，不可能把人置于真正事故現象的混亂之中，是以，用計算機來模拟人員疏散行為。
由此可見，人員安全疏散是一個極其複雜的過程，這樣的行為受到人員心理素質、文化背景、教育程度、生活習慣、身體狀态等綜合因素的影響，非常難以量化。
尤其在外界環境急劇變化的時候，人員的疏散行為更是呈現模糊性、不确定性和随機性等複雜系統特性。
對此，資料專家還表示，人員疏散模型研究大多進行人員自治逃生、恒速、心理穩定、無年齡性别差異、無身體條件差異、無逃生技能差異等假設。
模型往往針對某一特定問題展開仿真研究，欠缺足夠的通用性、開放性和智能性。
人員疏散Agent概念模型
一般來說，緊急情況下的人員疏散是一種群體行為，相關研究較多，大緻可分為兩類。
一是流體和粒子模型，比較典型的有Greenwich大學開發的Exodus系統和Helbing的模拟系統。
但是最新的研究結果表明，用流體和粒子系統表示人群行為有很大的局限性。
因為人群并不會按照流體和粒子系統的實體規律行事，不符合動量守恒定律，而且模拟的結果也與一些觀察現象不符合。
比如群體當中的從衆行為、多向人流及非均勻的人群密度等等。第二點是因為矩陣的系統，将空間分割成小的單元，每個小單元可以是空的區域。
某個障礙物或被人所占用或是具有其他屬性的區域。
資料專家對此還發現，小單元為個體所占有的最小空間，人群移動可以通過設定一定的小單元占用規則，個體由一個小單元向另一個小單元來模拟。
當然，最具典型的是元細胞自動機的人員疏散模型，對于矩陣的系統很難模拟交叉人流和合流情況。
為此，資料專家借鑒智能Agent的思想，在微觀層面建構一個支援人員疏散仿真的多Agent系統，将大量代表個人的Agent放在利用ODE實體引擎和3D技術建立起來的虛拟環境中來研究個人和群體的行為。
科研人員并以此設計一個簡單的影院疏散模拟空間，通過設定人的屬性、動作庫和行動準則，在虛拟仿真環境下模拟緊急情況下的人群行為。
虛拟力的設計
我們可以更好的知道，個體Agent受虛拟力的驅動，産生下一步的方向與位移長度，也由于人的生理限制，Agent在轉體運動的最大轉動角度設定在22．5度角。
另外，資料人員還表明，人的可視角度範圍為160度角，而視野距離長度為以單人所占用空間作為基本機關的20倍長。
在可視範圍内，其它Agent物定義為鄰近者，視野範圍的定義為Agent，表示為LAgent。
資料專家提出，人目前速度的快慢與方向性，由于在視野範圍内可看到，使得兩Agent之間産生驅動力。
驅動力為分力(separation)，對于視野範圍的Agent，由于是在視野範圍以外，因而對驅動力不會産生驅動力的作用。
對此，這種方法來設計疏散人群中Agent的移動機制，資料專家并且針對Agent移動的特性設計适當的虛拟力法則，虛拟力是決定每一個Agent移動方向與距離的主要依據。
是以得出有下列五種力：分離力(separation)、調準力(alignment)、内聚力(cohesion)、吸引力(following)、及對障礙物的排斥力(repulsion)。
是以，資料專家依靠力互相的影響而表現出不同的人員疏散現象，而這五種力的适用範圍是由Agent類型及其視野範圍來決定。
科研人員研究發現，Agent分别針對鄰近者計算出不同的虛拟力，并合成出最後的影響，以下分别說明其設汁方式。
其一，分離力F-針對同群體的鄰近者，計算兩者之間的距離，再利用此距離來計算排斥力強度，
其二，調準力FA-針對同群體的鄰近者計算群體的平均速度，再計算出自身速度與其平均速度的差異。
其三，内聚力Fn針對同群體的鄰近者求出多個相對距離的移動分量并求其平均。
我們由此平均可計算群體中心，再根據此中心計算出内聚力吸引Ä，針對目标位置，計算Agent目前位置與目标位置的距離，此力與相對距離成正比。
由此我們推斷出，兩者相對距離越遠，其吸引力也就越大，障礙物的排斥力與Agent的場景中的障礙物與邊界所産生的排斥力。
資料專家對此得出結論，以Agent目前的速度，預測在t時間之後所産生的未來位置，若此位置與障礙物或邊界發生碰撞，則以新預測位置的相對距離産生障礙物排斥力，同時排斥力的方
向性與自身目前速度方向是反向的。
是以，當上述的虛拟力産生之後，系統以不同的權重指數，可以推算出驅動Agent運動的總合力F，運動機制的設計為所得到總合力F，即F、FA。
試驗結果
資料專家的實驗結果表明，如果耐火試驗按RABT時間一溫度曲線進行升溫，防火保護層厚度為50mm，耐火試驗進行到140min時，混凝土闆底面上測溫點單點最高溫度92.3°C。
混凝土闆内25mlTl保護層鋼筋網底面上測溫點單點最高溫度為78.7C，耐火極限大于2.33h。
結語
資料學家為此研究是關于人員疏散中的行為學模拟，是消防性能化設計研究的基礎性工作以及在此基礎上整合計算火災模拟軟體的研究成果。
科研人員采用數值模拟的方法，将火災場景模拟與人員疏散仿真研究融為一體，準确模拟火災情況下的人一環境。
可以有效實作性能化10mm防火闆(抗火霸多功能闆)和龍骨内部填充30mm岩棉，在經養護達到規定的試驗條件。
資料專家發現，隧道複合防火系統根據現有技術的不足之處，用水底隧道混凝土結構的防火保護方法，該方法在隧道混凝土結構與防火闆之間設定吊裝件。
減少二者之間的接觸面積，減少導熱量，在科研人員充分利用其空間的同時，混凝土結構表面與防火闆之間敷設有防火棉，并增強防火效果。
資料人員的方法分析表明，該系統組裝、後續維修友善，方法可靠、穩定，可以有效吸收因管片漲縮、沉降、變形等有害因素，在結構體背溫為200度以内，
均可以有效保護混凝土層，安全性高，并且可以吸收車輛高速進出、會車時的正、負壓沖擊波，在這個基礎上，可以有效提高隧道防火等級。