CN112380678A - 一种大型客船应急疏散的智能辅助决策平台及决策方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种大型客船应急疏散的智能辅助决策平台，包括数据属性收集模块、机机数据交互模块和应急预案虚拟仿真平台，应急预案虚拟仿真平台包括虚拟映射模块、火灾/烟雾动态模拟模块、人机交互修正模块和智能决策输出模块，决策方法包括以下步骤：通过物联网技术和/或5G通讯实现属性数据的采集和传输；通过CFD仿真软件实现火灾和烟雾及有毒气体的动态变化趋势的模拟；将模拟结果通过VR模拟进行人工确认；结合GIS技术和***工程理论，输出多目标优化的智能应急疏散方案；本发明结合人工智能、虚拟仿真、数字孪生、5G通讯和物联网技术，使其具有远程识别、智能模拟、多重控制、智慧决策的功能。
Description
技术领域
本发明涉及应急管理技术领域，尤其涉及一种大型客船应急疏散的智能辅助决策平台及决策方法。
背景技术
客船旅游业是一个拥有巨大发展潜力的新兴产业，市场占有率逐年递增，且已呈现出远高于国际旅游业的整体发展水平，然而近几年客船事故频发，严重阻碍了行业的发展，尤其是经过近几年多起水上事故的调研发现，现场秩序、人员心理以及外界引导是应急疏散的关键，因此，现阶段能否面对突发情况给予乘客正确的疏散引导，防止二次事故的发生，提供应急疏散效率，成为了提供客船安全性和应急能力的重要研究课题。
发明专利201910751569.4提供了基于CFD模拟仿真技术的一种大气扩散预测的方法，但并未对应急疏散方案作出回答；发明专利201911021687.6提供了一种基于数字孪生技术的应急疏散方法，但该方法仅仅通过CAD画图和GIS技术进行三维模型的搭建，通过视频监控进行物理世界的检测，这无法在烟雾弥漫的空间中进行实时识别，也没有考虑到外界因素对疏散的影响；发明专利201711392966.4是基于被测者在VR空间中作出的行为进行数据采集，从而实现应急疏散方案的制定，但该方案存在无法应急处理实时发生变化的环境下的疏散。
因此，关于大型客船的应急疏散，需要提供一种能够实时识别物理世界的变化情况，并且能够快速响应多种应急疏散方案，已做被备选，同时，应急疏散的同时要考虑到时间过长带来的不可控因素，因此需要寻求外界的援助，也同时要对经济损失和人员伤亡进行快速评估，以及也要考虑是否可以优化消防配置，是否可以优化空间布局，等等，然而上述问题目前仍然亟待解决。
发明内容
本发明的目的是提供一种大型客船应急疏散的智能辅助决策平台及决策方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种大型客船应急疏散的智能辅助决策平台，其特征在于，包括数据属性收集模块、机机数据交互模块和应急预案虚拟仿真平台，所述应急预案虚拟仿真平台包括虚拟映射模块、火灾/烟雾动态模拟模块、人机交互修正模块和智能决策输出模块。
进一步地，所述火灾/烟雾动态模拟模块包括CFD仿真平台，所述智能决策输出模块包括智能辅助决策平台，所述CFD仿真平台与智能辅助决策平台之间通过机机数据交互模块进行数据交互。
进一步地，所述虚拟映射模块包括VR装置，所述VR装置通过机机数据交互模块获取CFD仿真平台的仿真结果。
一种大型客船应急疏散的智能辅助决策方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1）通过物联网技术和/或5G通讯实现属性数据的采集和传输；
步骤2）通过CFD仿真软件实现火灾和烟雾及有毒气体的动态变化趋势的模拟；
步骤3）将模拟结果通过VR模拟进行人工确认；
步骤4）结合GIS技术和***工程理论，输出多目标优化的智能应急疏散方案。
进一步地，所述步骤1包括：
将空间位置、气体感应器及烟雾感应器位置、通风口位置、窗户面积及位置、喷淋头位置及喷水量、门面积及位置信息通过红外扫描仪识别定位，红外扫描仪识别定位的信息通过5G通讯和光纤传输给数据属性收集模块；
数据属性收集模块通过物联网技术将信息转换成二进制信号，再远程传输给应急预案虚拟仿真平台。
进一步地，所述步骤2和步骤3包括，通过CFD仿真平台，模拟火灾和烟雾及有毒气体在虚拟空间内的扩散蔓延变化趋势；
通过GIS技术和人工智能技术结合数据属性，根据不同环境条件，对火灾/烟雾的扩散进行优化；
通过VR装置，对CFD仿真平台的仿真结果进行三维虚拟空间展示。
进一步地，所述环境条件包括是否开窗、是否有通风、是否有人员及人员位置、是否有障碍物、是否消防***工作正常等，环境条件通过物联网技术实时传送，以小时为单位。
进一步地，所述步骤3包括，通过人机交互修正模块判定VR装置展示的仿真结果是否可行，将修改意见通过机机数据模块交互传输回到CFD仿真平台加以修正，直至人机交互修正模块确认方案可行，再将CFD仿真平台的仿真结果传输给智能决策输出模块。
进一步地，所述步骤4包括，智能辅助决策平台通过机机数据交互获取CFD仿真平台的仿真结果，基于并行式计算和分布式计算的模拟退火法和***工程理论，进行多目标优化，进行短、中、长期的智能辅助应急疏散方案的制定并输出结果。
进一步地，短期智能辅助应急疏散方案包括，在判定单纯消防喷淋的情况下是否可以消除火灾；若可行，则只需要制定局部人员疏散方案；若不可行，在进行消防报警的前提下，制定全部人员疏散方案；
中期智能辅助应急疏散方案包括，在给出人员疏散方案的基础上，对人员伤亡和经济损失进行评估的同时，并通过北斗卫星定位***识别其是否有就近船只，以便传输应急救援信号，或通过北斗卫星定位***识别是否有能力返回就近港口；
长期智能辅助应急疏散方案包括，通过短中期输出结果进行空间布局以及消防位置及用量等的优化配置。
本发明结合人工智能、虚拟仿真、数字孪生、5G通讯和物联网技术，使其具有远程识别、智能模拟、多重控制、智慧决策的功能；
本发明将全部功能集合到应急预案虚拟仿真平台中，其实能够达到秒级火情判断、分钟级疏散方案输出、小时级应急救援等效果；
本发明具有智能输出、智慧管理的功能，不仅可以做到应急疏散方案的制定、还可以进行经济和人员伤亡的估计，进行对现有空间消防通道和消防措施的优化改进，具有良好的产业化应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例1的工作流程示意图；
图2为本发明实施例2、3、4的工作流程示意图。
附图标记：
1数据属性收集模块2虚拟映射模块3火灾/烟雾动态模拟模块
4人机交互修正模块5智能决策输出模块6机机数据交互模块。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明公开了一种大型客船应急疏散的智能辅助决策平台，如图1所示，包括数据属性收集模块1、机机数据交互模块6和应急预案虚拟仿真平台，所述应急预案虚拟仿真平台包括虚拟映射模块2、火灾/烟雾动态模拟模块3、人机交互修正模块4和智能决策输出模块5。
所述火灾/烟雾动态模拟模块3包括CFD仿真平台，所述智能决策输出模块5包括智能辅助决策平台，所述CFD仿真平台与智能辅助决策平台之间通过机机数据交互模块6进行数据交互。
所述虚拟映射模块2包括VR装置，所述VR装置通过机机数据交互模块6获取CFD仿真平台的仿真结果。
一种大型客船应急疏散的智能辅助决策方法，包括以下步骤：
步骤1）通过物联网技术和/或5G通讯实现属性数据的采集和传输；
步骤2）通过CFD仿真软件实现火灾和烟雾及有毒气体的动态变化趋势的模拟；
步骤3）将模拟结果通过VR模拟进行人工确认；
步骤4）结合GIS技术和***工程理论，输出多目标优化的智能应急疏散方案。
所述步骤1包括：
将空间位置、气体感应器及烟雾感应器位置、通风口位置、窗户面积及位置、喷淋头位置及喷水量、门面积及位置信息通过红外扫描仪识别定位，红外扫描仪识别定位的信息通过5G通讯和光纤传输给数据属性收集模块1；
数据属性收集模块1通过物联网技术将信息转换成二进制信号，再远程传输给应急预案虚拟仿真平台。
所述步骤2和步骤3包括，通过CFD仿真平台，模拟火灾和烟雾及有毒气体在虚拟空间内的扩散蔓延变化趋势；
通过GIS技术和人工智能技术结合数据属性，根据不同环境条件，对火灾/烟雾的扩散进行优化；
通过VR装置，对CFD仿真平台的仿真结果进行三维虚拟空间展示。
所述环境条件包括是否开窗、是否有通风、是否有人员及人员位置、是否有障碍物、是否消防***工作正常等，环境条件通过物联网技术实时传送，以小时为单位。
所述步骤3包括，通过人机交互修正模块4判定VR装置展示的仿真结果是否可行，将修改意见通过机机数据模块交互传输回到CFD仿真平台加以修正，直至人机交互修正模块4确认方案可行，再将CFD仿真平台的仿真结果传输给智能决策输出模块5。
所述步骤4包括，智能辅助决策平台通过机机数据交互获取CFD仿真平台的仿真结果，基于并行式计算和分布式计算的模拟退火法和***工程理论，进行多目标优化，进行短、中、长期的智能辅助应急疏散方案的制定并输出结果。
短期智能辅助应急疏散方案包括，在判定单纯消防喷淋的情况下是否可以消除火灾；若可行，则只需要制定局部人员疏散方案；若不可行，在进行消防报警的前提下，制定全部人员疏散方案；
中期智能辅助应急疏散方案包括，在给出人员疏散方案的基础上，对人员伤亡和经济损失进行评估的同时，并通过北斗卫星定位***识别其是否有就近船只，以便传输应急救援信号，或通过北斗卫星定位***识别是否有能力返回就近港口；
长期智能辅助应急疏散方案包括，通过短中期输出结果进行空间布局以及消防位置及用量等的优化配置。
实施例一
如图1所示，当应急预案虚拟仿真平台识别到某大型客船有气体感应器和/或烟雾感应器发出报警信号时，通过远程红外扫描仪上传的数据识别到火灾源及火灾情况，通过应急预案虚拟仿真平台中的CFD仿真平台进行烟雾扩散模拟，并通过VR平台进行人工确认，若***鉴定为纯消防喷淋的情况下是可以消除火灾的，则只输出部分区域人员的疏散方案，并对人员伤亡和经济损失进行评估。
实施例二
如图2所示，当应急预案虚拟仿真平台识别到某大型客船有气体感应器和/或烟雾感应器发出报警信号时，通过远程红外扫描仪上传的数据识别到火灾源及火灾情况，通过应急预案虚拟仿真平台中的CFD仿真平台进行烟雾扩散模拟，并通过VR平台进行人工确认，若***鉴定为纯消防喷淋的情况下是不可以消除火灾的，则需要制定全部人员的疏散方案，并对人员伤亡和经济损失进行评估的同时，通过北斗卫星定位***识别其是否有就近船只，若有则传输应急救援信号，等待救援；并且通过应急预案虚拟仿真平台内置的智能辅助决策平台输出空间布局以及消防位置及用量等的优化配置方案。
实施例三
如图2所示，当应急预案虚拟仿真平台识别到某大型客船有气体感应器和/或烟雾感应器发出报警信号时，通过远程红外扫描仪上传的数据识别到火灾源及火灾情况，通过应急预案虚拟仿真平台中的CFD仿真平台进行烟雾扩散模拟，并通过VR平台进行人工确认，若***鉴定为纯消防喷淋的情况下是不可以消除火灾的，则需要制定全部人员的疏散方案，并对人员伤亡和经济损失进行评估的同时，通过北斗卫星定位***识别其是否有就近船只，若无，则继续通过北斗卫星定位***识别是否有能力返回就近港口，若有，则通过应急预案虚拟仿真平台内置的智能辅助决策平台输出返程路径，以及空间布局以及消防位置及用量等的优化配置方案。
实施例四
如图2所示，当应急预案虚拟仿真平台识别到某大型客船有气体感应器和/或烟雾感应器发出报警信号时，通过远程红外扫描仪上传的数据识别到火灾源及火灾情况，通过应急预案虚拟仿真平台中的CFD仿真平台进行烟雾扩散模拟，并通过VR平台进行人工确认，若***鉴定为纯消防喷淋的情况下是不可以消除火灾的，则需要制定全部人员的疏散方案，并对人员伤亡和经济损失进行评估的同时，通过北斗卫星定位***识别其是否有就近船只，若无，则继续通过北斗卫星定位***识别是否有能力返回就近港口，若无，则等待空中救援的同时，输出空间布局以及消防位置及用量等的优化配置方案。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种大型客船应急疏散的智能辅助决策平台，其特征在于，包括数据属性收集模块、机机数据交互模块和应急预案虚拟仿真平台，所述应急预案虚拟仿真平台包括虚拟映射模块、火灾/烟雾动态模拟模块、人机交互修正模块和智能决策输出模块。
2.根据权利要求1所述的大型客船应急疏散的智能辅助决策平台，其特征在于，所述火灾/烟雾动态模拟模块包括CFD仿真平台，所述智能决策输出模块包括智能辅助决策平台，所述CFD仿真平台与智能辅助决策平台之间通过机机数据交互模块进行数据交互。
3.根据权利要求2所述的大型客船应急疏散的智能辅助决策平台，其特征在于，所述虚拟映射模块包括VR装置，所述VR装置通过机机数据交互模块获取CFD仿真平台的仿真结果。
4.一种大型客船应急疏散的智能辅助决策方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1）通过物联网技术和/或5G通讯实现属性数据的采集和传输；
步骤2）通过CFD仿真软件实现火灾和烟雾及有毒气体的动态变化趋势的模拟；
步骤3）将模拟结果通过VR模拟进行人工确认；
步骤4）结合GIS技术和***工程理论，输出多目标优化的智能应急疏散方案。
5.根据权利要求4所述的大型客船应急疏散的智能辅助决策方法，其特征在于，所述步骤1包括：
将空间位置、气体感应器及烟雾感应器位置、通风口位置、窗户面积及位置、喷淋头位置及喷水量、门面积及位置信息通过红外扫描仪识别定位，红外扫描仪识别定位的信息通过5G通讯和光纤传输给数据属性收集模块；
数据属性收集模块通过物联网技术将信息转换成二进制信号，再远程传输给应急预案虚拟仿真平台。
6.根据权利要求4所述的大型客船应急疏散的智能辅助决策方法，其特征在于，所述步骤2和步骤3包括，通过CFD仿真平台，模拟火灾和烟雾及有毒气体在虚拟空间内的扩散蔓延变化趋势；
通过GIS技术和人工智能技术结合数据属性，根据不同环境条件，对火灾/烟雾的扩散进行优化；
通过VR装置，对CFD仿真平台的仿真结果进行三维虚拟空间展示。
7.根据权利要求6所述的大型客船应急疏散的智能辅助决策方法，其特征在于，所述环境条件包括是否开窗、是否有通风、是否有人员及人员位置、是否有障碍物、是否消防***工作正常等，环境条件通过物联网技术实时传送，以小时为单位。
8.根据权利要求4所述的大型客船应急疏散的智能辅助决策方法，其特征在于，所述步骤3包括，通过人机交互修正模块判定VR装置展示的仿真结果是否可行，将修改意见通过机机数据模块交互传输回到CFD仿真平台加以修正，直至人机交互修正模块确认方案可行，再将CFD仿真平台的仿真结果传输给智能决策输出模块。
9.根据权利要求4所述的大型客船应急疏散的智能辅助决策方法，其特征在于，所述步骤4包括，智能辅助决策平台通过机机数据交互获取CFD仿真平台的仿真结果，基于并行式计算和分布式计算的模拟退火法和***工程理论，进行多目标优化，进行短、中、长期的智能辅助应急疏散方案的制定并输出结果。
10.根据权利要求9所述的大型客船应急疏散的智能辅助决策方法，其特征在于，短期智能辅助应急疏散方案包括，在判定单纯消防喷淋的情况下是否可以消除火灾；若可行，则只需要制定局部人员疏散方案；若不可行，在进行消防报警的前提下，制定全部人员疏散方案；
中期智能辅助应急疏散方案包括，在给出人员疏散方案的基础上，对人员伤亡和经济损失进行评估的同时，并通过北斗卫星定位***识别其是否有就近船只，以便传输应急救援信号，或通过北斗卫星定位***识别是否有能力返回就近港口；
长期智能辅助应急疏散方案包括，通过短中期输出结果进行空间布局以及消防位置及用量等的优化配置。
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