本發(fā)明涉及計算機(jī)應(yīng)用，特別涉及一種高層建筑安全疏散時間計算方法、裝置和存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、隨著城市化進(jìn)程加快，高層建筑物數(shù)量日益增加，其需面臨的安全問題也愈發(fā)突出。高層建筑物的安全疏散是現(xiàn)今公共安全的重、難點問題，因此在高層建筑受到火災(zāi)、地震、毒氣泄漏、恐怖襲擊等威脅的緊急情況下，如何使建筑內(nèi)所有人員有效且安全地撤離危險區(qū)域顯得尤為重要。電梯雖具有疏散路徑短、運(yùn)送時間短、人員體耗低、符合人的“歸巢”心理等優(yōu)勢，但因其自身防災(zāi)應(yīng)對性能的局限性，突發(fā)事件下很難有充足把握依靠電梯進(jìn)行人員疏散。相比之下，樓梯作為高層建筑的重要組成部分，對提高疏散效率發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

2、在建筑物樓梯疏散動力學(xué)研究中，疏散實驗研究能提供大量的數(shù)據(jù)支持，但往往面臨過多人力物力的消耗。另一方面，疏散仿真模型則能模擬出不同環(huán)境、不同條件、不同數(shù)量下的人群疏散過程，包括計算模型和數(shù)據(jù)驅(qū)動模型。計算模型中的微觀模型和宏觀模型都被廣泛用于描述建筑物樓梯疏散運(yùn)動。從高層建筑疏散研究需求的角度來看，精度占優(yōu)的微觀模型難以實現(xiàn)快速且高效的結(jié)果輸出，滿足規(guī)則明確，計算嚴(yán)謹(jǐn)、客觀真實需求的宏觀模型是較為實用和適用的。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實施例提供了一種高層建筑安全疏散時間計算方法、裝置和存儲介質(zhì)，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中難以快速且精確得出必需安全疏散時間的問題。所述技術(shù)方案如下：

2、第一方面，一種高層建筑安全疏散時間計算方法，包括以下步驟：

3、步驟s1：根據(jù)建筑物尺寸結(jié)構(gòu)信息建立建筑物尺寸模型；

4、步驟s2：設(shè)定單位時間epoch，在當(dāng)前所述單位時間epoch內(nèi)對建筑物進(jìn)行逐層遍歷，針對所有樓層和樓梯間，計算樓層涌入對應(yīng)樓梯間的人流量和樓梯間向下層傳輸?shù)娜肆髁?，并計算下一所述單位時間epoch內(nèi)每層樓梯間人數(shù)和樓層人數(shù)；

5、步驟s3：重復(fù)步驟s2，直至所述每層樓梯間人數(shù)和樓層人數(shù)歸零；

6、步驟s4：記錄消耗所有的所述單位時間epoch的總和即為目標(biāo)建筑物的必需安全疏散時間。

7、可選地，步驟s2中所述樓層涌入對應(yīng)樓梯間的人流量計算方法包括：

8、步驟s211：判斷樓層通往樓梯間的出口是否發(fā)生了擁堵或發(fā)生過擁堵，當(dāng)樓層通往樓梯間的出口未發(fā)生擁堵且未發(fā)生過擁堵時，基于密度和速度關(guān)系計算所述樓層涌入對應(yīng)樓梯間的人流量；當(dāng)樓層通往樓梯間的出口發(fā)生了擁堵或發(fā)生過擁堵時，轉(zhuǎn)至步驟s212；

9、步驟s212：判斷樓層內(nèi)是否剩余待疏散人群，將不存在待疏散人群的所述樓層涌入對應(yīng)樓梯間的人流量設(shè)置為0；當(dāng)樓層內(nèi)剩余待疏散人群時，轉(zhuǎn)至步驟s213；

10、步驟s213：判斷與該樓層相連的樓梯間是否超出容量閾值，當(dāng)與該樓層相連的樓梯間未超出容量閾值時，引入阻尼系數(shù)計算所述樓層涌入對應(yīng)樓梯間的人流量；當(dāng)與該樓層相連的樓梯間超出容量閾值時，轉(zhuǎn)至步驟s214；

11、步驟s214：基于流量分配規(guī)則計算所述樓層涌入對應(yīng)樓梯間的人流量。

12、可選地，步驟s2中所述樓梯間向下層傳輸?shù)娜肆髁坑嬎惴椒òǎ?/p>

13、步驟s221：判斷樓層通往樓梯間的出口是否發(fā)生了擁堵或發(fā)生過擁堵，當(dāng)樓層通往樓梯間的出口未發(fā)生擁堵且發(fā)生過擁堵時，基于密度和速度關(guān)系計算該所述樓梯間向下層傳輸?shù)娜肆髁?；?dāng)樓層通往樓梯間的出口發(fā)生了擁堵或發(fā)生過擁堵時，轉(zhuǎn)至步驟s222；

14、步驟s222：判斷與該樓層相連的樓梯間是否超出容量閾值，當(dāng)與該樓層相連的樓梯間未超出容量閾值時，引入阻尼系數(shù)計算所述樓梯間向下層傳輸?shù)娜肆髁?；?dāng)與該樓層相連的樓梯間超出容量閾值時，轉(zhuǎn)至步驟s223；

15、步驟s223：基于流量分配規(guī)則計算所述樓梯間向下層傳輸?shù)娜肆髁俊?/p>

16、可選地，所述基于密度和速度關(guān)系計算樓層涌入對應(yīng)樓梯間的人流量和樓梯間向下層傳輸?shù)娜肆髁抗綖椋?/p>

17、

18、式中，表示時刻t時樓層i內(nèi)的人數(shù)，s表示樓層的占用面積，表示時刻t時樓層i涌入樓梯間的局部行人密度，fit表示時刻t時從樓層i涌入對應(yīng)樓梯間人流量，w為自適應(yīng)調(diào)整取值的收縮因子，vmax為理想狀態(tài)下行人的行進(jìn)速度，ρmax為單位面積內(nèi)能容納行人的最大密度，

19、

20、式中，表示時刻t時i層樓梯間內(nèi)的人數(shù)，a表示樓梯間中間平臺的占用面積，表示時刻t時i層樓梯間的行人密度，表示時刻t時從i層樓梯間向下層傳輸?shù)娜肆髁?，ws和ns分別表示樓梯的寬度和臺階數(shù)，參數(shù)a和k基于具體樓梯結(jié)構(gòu)取值，linclination表示由樓梯臺階的踏面寬度和踢面高度為直角邊構(gòu)成的三角形的斜邊長度。

21、可選地，所述引入阻尼系數(shù)計算樓層涌入對應(yīng)樓梯間的人流量和樓梯間向下層傳輸?shù)娜肆髁抗綖椋?/p>

22、fit＝σf·ρmax·vmax；

23、

24、式中，fit表示時刻t時從樓層i涌入對應(yīng)樓梯間人流量，vmax為理想狀態(tài)下行人的行進(jìn)速度，ρmax為單位面積內(nèi)能容納行人的最大密度，表示時刻t時從i層樓梯間向下層傳輸?shù)娜肆髁?，表示時刻t時i層樓梯間的行人密度，σf和σs為針對樓層和樓梯引入的阻尼系數(shù)，參數(shù)a和k基于具體樓梯結(jié)構(gòu)取值，ws表示樓梯的寬度。

25、可選地，所述流量分配規(guī)則計算樓層涌入對應(yīng)樓梯間的人流量和樓梯間向下層傳輸?shù)娜肆髁抗綖椋?/p>

26、

27、式中，表示擁堵狀況下樓層涌入對應(yīng)樓梯間的人流量，fit表示時刻t時從樓層i涌入對應(yīng)樓梯間人流量，wf和ws分別表示樓層連接走廊和樓梯的寬度，ci表示第i層樓梯間的人容量閾值，pit和分別表示時刻t時i層樓梯間內(nèi)的人數(shù)和其向下傳輸?shù)娜肆髁?，表示時刻t時i-1向下傳輸?shù)娜肆髁浚硎緯r刻t時樓層i內(nèi)的人數(shù)，wf表示樓層連接樓梯間的走廊寬度，

28、

29、式中，表示擁堵狀況下樓梯間向下層傳輸?shù)娜肆髁?，表示時刻t時i+1層樓梯間內(nèi)的人數(shù)，fit表示時刻t時從樓層i涌入對應(yīng)樓梯間人流量，pit表示時刻t時i層樓梯間內(nèi)的人數(shù)，表示時刻t時從i層樓梯間向下層傳輸?shù)娜肆髁?，表示時刻t時i-1向下傳輸?shù)娜肆髁俊?/p>

30、可選地，步驟s2中下一所述單位時間epoch內(nèi)每層樓梯間人數(shù)和樓層人數(shù)計算公式為：

31、

32、式中，表示下一時間節(jié)點t+epoch時i樓層內(nèi)的人數(shù)，表示時刻t時樓層i內(nèi)的人數(shù)，fit表示時刻t時從樓層i涌入對應(yīng)樓梯間人流量，

33、

34、式中，表示下一時間節(jié)點t+epoch時i樓梯間內(nèi)的人數(shù)，pit表示時刻t時i層樓梯間內(nèi)的人數(shù)，qi-1表示i-1層樓梯間涌出的人流量，表示時刻t時從i層樓梯間向下層傳輸?shù)娜肆髁?，fit表示時刻t時從樓層i涌入對應(yīng)樓梯間人流量，ci表示第i層樓梯間的人容量閾值。

35、第二方面，一種高層建筑安全疏散時間計算裝置，包括：

36、初始化模塊，用于根據(jù)建筑物尺寸結(jié)構(gòu)信息建立建筑物尺寸模型，設(shè)定單位時間epoch；

37、流量計算模塊，用于在當(dāng)前所述單位時間epoch內(nèi)對建筑物進(jìn)行逐層遍歷，針對所有樓層和樓梯間，計算樓層涌入對應(yīng)樓梯間的人流量和樓梯間向下層傳輸?shù)娜肆髁?，并計算下一所述單位時間epoch內(nèi)每層樓梯間人數(shù)和樓層人數(shù)；

38、循環(huán)檢測模塊，用于循環(huán)計算每個所述單位時間epoch內(nèi)每層樓梯間人數(shù)和樓層人數(shù)，直至所述每層樓梯間人數(shù)和樓層人數(shù)歸零；

39、數(shù)據(jù)儲存模塊，用于記錄目標(biāo)建筑物的必需安全疏散時間。

40、第三方面，一種高層建筑安全疏散時間計算裝置，所述裝置包括：

41、處理器；

42、用于存儲處理器可執(zhí)行的指令的存儲器；

43、其中，所述處理器被配置為執(zhí)行前述的一種高層建筑安全疏散時間計算方法。

44、第四方面，一種存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機(jī)指令，所述計算機(jī)指令被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)前述的一種高層建筑安全疏散時間計算方法。

45、本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果至少包括：

46、本發(fā)明實施例提供的一種高層建筑安全疏散時間計算方法、裝置和存儲介質(zhì)，以流動傳輸?shù)睦砟顬榛A(chǔ)，結(jié)合連續(xù)化的計算方式，考慮樓梯間的容量限制和擁堵狀況的發(fā)生，逐層級、分步式進(jìn)行疏散時間的計算，使其能夠快速準(zhǔn)確地求解出高層建筑樓梯疏散場景下的必需安全疏散時間。對樓梯疏散動力學(xué)理論模型的驗證、建筑物疏散模擬軟件的開發(fā)，提供充足的數(shù)據(jù)支持，同時也為高層建筑應(yīng)急疏散研究提供理論基礎(chǔ)。能夠有效解決現(xiàn)有技術(shù)中難以快速且精確得出必需安全疏散時間的問題。