基于信息傳播系統(tǒng)的人員疏散模型探討

1、基于信息傳播系統(tǒng)的人員疏散模型探討 【摘 要】 筆者提出了緊張疏散中狹義和廣義信息傳揚(yáng)原理,并在此基礎(chǔ)上建立了一種基于信息傳揚(yáng)系統(tǒng)的人員疏散計算機(jī)模型。狹義信息,即能被人員本身采納和作出反應(yīng)可感知的信號,它的產(chǎn)生和傳遞對疏散過程有直觀而顯著的影響。而廣義信息則是其進(jìn)一步延長,包括了疏散過程中各種詳細(xì)行為和作用結(jié)果。為了更全面地模擬和再現(xiàn)疏散過程中人員行為,使用的模型引入了狹義的信息傳揚(yáng)原理。該模型由4個子系統(tǒng)構(gòu)成,即人員模型、信號模型、建造模型和特別場景模型,較為充分地考慮了火災(zāi)疏散中的關(guān)鍵因素。運(yùn)用該模型不但可以對疏散中的人員特別行為舉行理論研究,而且可以為實際工程(如地鐵站、體育場館、教學(xué)

2、樓、醫(yī)院等高風(fēng)險場所)舉行疏散平安論證供應(yīng) 協(xié)助。 【關(guān)鍵詞】 緊張疏散; 計算機(jī)模型; 信息傳揚(yáng); 建造物; 災(zāi)難 1 引 言 隨著高層建造的大量消失,專用特別建造的飛快進(jìn)展以及現(xiàn)有建造的逐步老化,各種公眾匯合場所事故隱患也在不斷增多,特殊是建造物火災(zāi)時有發(fā)生?；馂?zāi)中因為人員不能準(zhǔn)時疏散而被煙氣窒息狀況非常突出,造成的生命財產(chǎn)損失非常巨大,例如:河南洛陽發(fā)生的“11·25”特大火災(zāi),因為疏散通道的堵塞而導(dǎo)致人員煙氣中毒或窒息死亡。 此外,因為現(xiàn)代建造特殊是高層建造和專用特別結(jié)構(gòu)(如央視新大樓)布局復(fù)雜,人數(shù)眾多、人員疏散至地面的時光長,發(fā)生堵塞和擁擠的幾率也比較大,致使疏散設(shè)計的復(fù)

3、雜性大大增強(qiáng)。同時復(fù)雜建造中如何在事故發(fā)生后合理利用現(xiàn)有的交通設(shè)施、設(shè)備組織人員舉行準(zhǔn)時疏散或營救等也具有非常重要的意義。 因此,建造設(shè)計人員和平安專家不得不慎重考慮建造內(nèi)人員在緊張條件下(如火災(zāi)、地震、煤氣泄露、炸彈爆炸以及現(xiàn)代防空等)的避難、逃命疏散問題,迫切需要相關(guān)的理論和方法指導(dǎo)建造物的火災(zāi)平安設(shè)計與評估。 因為人員疏散涉及人們的行為活動,涉及人類心理學(xué)、行為學(xué)等范疇,因此,最初的研究都習(xí)慣于采用定性化的分析方法舉行一些描述及問卷調(diào)查;隨著現(xiàn)代建造復(fù)雜化及智能化程度的提高,對于火災(zāi)平安的分析僅停歇在定性分析已遠(yuǎn)不能滿意要求,特殊是近年來引入了以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的各種研究手段,如數(shù)字?jǐn)z像

4、、計算機(jī)仿真、虛擬現(xiàn)實技術(shù),對于疏散過程的很多特征量的詳細(xì)量化及各特征量之間關(guān)系的分析越來越引起平安專家、學(xué)者和有關(guān)部門的重視。人員疏散的研究開頭從一般的觀看訪問等定性描述逐步向人類行為和環(huán)境條件的定量化分析研究過渡。 2 研究理論評述 人員在建造物中的疏散主要涉及建造物結(jié)構(gòu)布置、災(zāi)難環(huán)境、個人特性、疏散指導(dǎo)4種因素共同作用。通過對前人研究成績25的分析歸納可知這些因素的詳細(xì)內(nèi)涵: 1)建造結(jié)構(gòu)指建造的空間布局、材料結(jié)構(gòu)、裝修情況等等; 2)災(zāi)難環(huán)境指如火災(zāi)煙氣濃度、可見度、人群擁擠程度等; 3)個人特征主要包括身體素養(yǎng)和心理狀態(tài),前者如性別、年齡、體力、反應(yīng)等,后者如個人經(jīng)受、所受訓(xùn)練、文化

5、傳統(tǒng)、生活閱歷,以及其他對逃命有一定影響的其他心理因素; 4)疏散指導(dǎo)指利用事先打算的消防設(shè)備和疏散預(yù)案,按照事發(fā)時現(xiàn)場的詳細(xì)狀況,對收集到的信息舉行處理,并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)疏散。 上述4種因素的互相作用以及對疏散過程的影響,都以信息傳遞為紐帶。 如果把每個因素都視為一個具有開放邊界的系統(tǒng),它們就是一個個自主體。認(rèn)為該主體是從環(huán)境收集信息,在內(nèi)部對其舉行分析處理,完成一系列的行為,與此同時把自己的信息散播到環(huán)境里,以待其他自主體采集從而影響對方的進(jìn)展進(jìn)程。如火災(zāi)發(fā)生時,“災(zāi)難環(huán)境系統(tǒng)”釋放災(zāi)難信息(煙氣傳揚(yáng),可見火焰等等),“建造結(jié)構(gòu)系統(tǒng)”、“個人特性系統(tǒng)”和“疏散指導(dǎo)系統(tǒng)”分離收集與自身相關(guān)的

6、信息,并作出處理(如熱輻射對結(jié)構(gòu)的作用,煙氣對人員的生理和心理影響,災(zāi)難激活報警和指揮設(shè)備等等),然后釋放自己的信息(相應(yīng)的,如結(jié)構(gòu)熱破壞而變形,人員抉擇樂觀或消極應(yīng)對措施,平安設(shè)備失效等等)供其他系統(tǒng)采集處理。 該主體里的信息和信息傳揚(yáng)是廣義的,包括各種詳細(xì)行為和作用結(jié)果,而不僅僅是直觀的狹義信息,即能被人員本身采納和作出反應(yīng)的視覺、聽覺、觸覺及其他可感知的信號。需要指明的是,狹義的信息和信息傳揚(yáng)在疏散研究中仍是一個十分重要、十分值得研究的課題,它不但對解決一些實際問題有顯著意義,而且對廣義信息和信息傳揚(yáng)的研究有相當(dāng)?shù)膯l(fā)性,同時也是后者的研究基礎(chǔ)。 建造內(nèi)人員疏散的詳細(xì)問題,包括人群密度、

7、人員的疏散移動速度、位移、時光、災(zāi)難進(jìn)展的速度、人們對于警報的反應(yīng)時光、心理反應(yīng)等。對于該類問題國內(nèi)外很多學(xué)者都舉行過不同程度的研究。而從信息系統(tǒng)以及信息傳揚(yáng)的角度來研究,不管是基于狹義還是廣義的內(nèi)涵,都十分缺乏。國外可供參考的主要研究成績有: 1)Helbing提出的“社會力”模型12,模擬出人員緊張疏散時候的恐慌行為,涉及心理狀態(tài)對行為的調(diào)節(jié); 2)Wood,Bryan等人分離對英國和美國的火災(zāi)當(dāng)事人作了大量的調(diào)查研究,并闡述了高層建造火災(zāi)對人的行為產(chǎn)生的重大社會影響; 3)Canter總結(jié)了有關(guān)火災(zāi)與人的行為研究,并出版火災(zāi)與人的行為; 4)Sime研究了疏散初期階段人員疏散與行為,并明

8、確提出了疏散距離和疏散時光的概念3。 最近國內(nèi)外學(xué)者開頭對人在熟識與不熟識環(huán)境中,疏散通道的照明度與疏散距離的長短,對人員疏散的影響舉行研究,還有一些特別條件下特定疏散設(shè)備的效用研究,例如:養(yǎng)老院中火災(zāi)警報分貝數(shù)的合理值,卡拉OK場所緊張照明的布置等等。國內(nèi)的相關(guān)工作仍集中在問卷調(diào)查方面,側(cè)重人員在火災(zāi)或平時的行為和心理統(tǒng)計分析,而模擬研究則較少。 為了真切再現(xiàn)疏散過程舉行以深化探討其中存在的問題,筆者建立了人員疏散過程中狹義的信息系統(tǒng)和信息傳揚(yáng)模型,并運(yùn)用此模型對人員疏散舉行量化分析,初步提出廣義的信息系統(tǒng)和信息傳揚(yáng)模型框架。 3 研究內(nèi)容與模型推薦 通過收集大量國內(nèi)外有關(guān)火災(zāi)、人防演習(xí)和模

9、擬演習(xí)實驗的實測記錄以及火災(zāi)后問卷調(diào)查、虛擬現(xiàn)實測試等方法,有針對性地采集人員疏散的行為參數(shù),舉行分類歸納,找出不同建造(辦公、住所、公共、醫(yī)院、小學(xué))、不同災(zāi)難場景、不同外界信號刺激等條件下不同類型人員疏散的行為傾向,探究人員疏散行為與建造結(jié)構(gòu)、災(zāi)難環(huán)境、個人特性、疏散指導(dǎo)之間的互相作用,理清人員對信息收集、處理的渠道、方式。在該過程中,結(jié)合了人類心理學(xué)和行為學(xué)、社會學(xué)、博弈論、生物仿真、計算機(jī)算法等學(xué)科研究的最新發(fā)展。 在上述基礎(chǔ)上,筆者建立了狹義信息傳揚(yáng)模型。這個模型包括4個子系統(tǒng),即人員模型、信號模型、建造模型和特別場景模型,如圖1所示。 人員模型是對疏散人員從生理、心理兩方面結(jié)合的模

10、擬,它的作用是描述人員接收、處理、傳揚(yáng)信號的過程,逃命路線的抉擇、矛盾解決、新規(guī)章的學(xué)習(xí),以及體現(xiàn)毒物對肌體運(yùn)動能力的破壞。 信號模型則關(guān)注于模擬狹義信息(人員能感知的物理、化學(xué)信號)的產(chǎn)生和傳揚(yáng)。 特別場景模型則是對災(zāi)難環(huán)境的重臨。 3個模型有的是對現(xiàn)有的模型的改進(jìn),有的則是全新的工作。 3.1 人員模型 描述人員反應(yīng)和運(yùn)動狀態(tài)的模型,充分考慮人員的特性和個體差異。它包括以下3個部分:人員運(yùn)動模型;人員信息模型;人員肌體模型。 3.1.1 人員運(yùn)動模型(OAM,OccupantActionModel) 這部分內(nèi)容包括人員路線抉擇、矛盾解決、新規(guī)章的學(xué)習(xí)。 輸入?yún)⒘?人員位置坐標(biāo),地理信息,人員信息處理模型輸出,人員肌體模型輸出。 輸出參量:人員運(yùn)動方向、速度。 處理方式:類似數(shù)字電路中的與或非門控制。容易的規(guī)律推理過程。規(guī)章機(jī)。 3.1.2 人員信息模型 人員采納、處理、傳揚(yáng)信號的模型。 1)人員信息接收模型(OIM-R,OccupantInfor-mationModelReceive)。對物理、化學(xué)信號的采納,也包括對其他人員釋放的信號的采納,包括視覺、聽覺、嗅覺。目的是采納到環(huán)境中的各種信號,然后轉(zhuǎn)化成統(tǒng)一的量化參數(shù),并作為輸入?yún)⒘窟f交給信號處理模型。 輸出參量:環(huán)境中的物理、化學(xué)信息,包括來自信