[发明专利]基于博弈论的大规模人群疏散最优逃生路线生成方法

说明书

技术领域

本发明方法是在复杂场景下基于博弈论的大规模人群疏散逃生优化方法，在人群较为集中，拥堵现象十分严重的情况下，也可获得令人满意的优化程度。本方法可广泛应用于各种场景下人群疏散策略的最优问题、统计分析疏散中人群逃生路径和拥挤现象问题，为建筑设计方案评估提供依据，降低高密度人群的产生概率、结合不同群聚场所的建筑结构特点和人群构成性质，提供具有针对性的最优人群疏散路径导航，提高城市公共场所人群疏导效率、另外本方法摆脱地域、时间、客流量的限制，为消防、公安、医疗等部门提供真实快速的应急预案内容，提高应急响应与协作能力。 

背景技术

近年来人群疏散模拟技术日益成熟，比较成熟的疏散模型如：社会力模型、流体动力学模型、元胞自动机模型和人员运动格子气模型。流体动力学模型能模拟疏散过程，对于人的自然属性模拟不够真实，其生成的疏散策略参考价值将大大折扣。社会力模型、元胞自动机模型和人员运动格子气模型能较真实的模拟人的行为和疏散过程，由局部最优来决定全局最优，所以产生的全局疏散策略很难达到最优。因此根据人员的自然属性进行真实模拟并可以生成全局与局部最优的疏散策略的方法是解决人群疏散问题的关键点。 

发明内容

本发明的目的是为了在发生灾害时，模拟大规模人群疏散的过程中，计算出最优的疏散策略，并在此基础对整个疏散过程中出现的拥挤现象，各个疏散路径的人群密度态势，关键路径人流情况进行分析统计，实现对人群疏散的最优策略的生成。 

本发明提供一种基于博弈论的大规模人群疏散路径的优化方法，根据灾害辐射区域范围，相距安全出口距离，逃生路径中包括的安全措施个数，拥挤程度因素进行定量风险分析，定量风险分析采用蒙特卡洛模型，将评估的风险结果作为路径博弈的收益函数的输入参数，通过博弈论决定疏散路径的抉择。在疏散的过程中每一个逃生人员作为一个Agent处理，每一个Agent拥有自己的自然属性，如：速度，心里素质等。当Agent满足(相邻Agent速度差小于0.1m/s并且目的地为一个出口)时，对符合条件的Agent进行合并，形成一个Agent簇，通过将Agent簇作为一个Agent个体对象处理来提高系统运行效率。 

在发生危险开始疏散的过程中，第一步是选择疏散路径，以房间为基本单位应用蒙特卡洛模型，对以下因素进行评估：每个房间计算其到达所有安全出口(Exit)的最短路径排名P_i，i∈N|N为房间个数、再根据P_i计算相距火源的危险程度(危险的辐射范围、致命程度)、根据房间内所有Agent的平均速度S_a完成每个最短路径所需时间t_ai、t_ai时间后Exit_i的拥挤情况、Exit_i相邻疏散出口个数和距离、疏散路径上安全措施情况。蒙特卡洛模型的评估值作为博弈论的收益函数的输入参数，另外输入参数还包括疏散路径的人群密度态势(人数/单位区域)，获取贝叶斯纳什均衡点，根据均衡点的数值确定疏散的路径。 

另外从宏观角度出发采用博弈论可以解决拥挤情况下的冲突问题，即设当前疏散出口(CurExit)的相邻疏散出口(NeiExit)个数为N，到达第i个NeiExit_i时间为tn_i，i∈[1，...N]， 第i个疏散出口的拥挤程度GCrowdLevel(NeiExit_i)，获得到NeiExit_i，i∈[1，...N]疏散出口风险等级列表GHazardLevel(NeiExit_i)，tn_i时刻CurExit的拥挤程度GCrowdLevel(CurExit)，由以上因素通过蒙特卡洛模型获得收益函数的输入参数，应用博弈论获得贝叶斯纳什均衡点，确定解决拥挤情况的solution(是原地等待还是选择其他路径逃生)。 

所需设备：本发明采用55个阵列式监控摄像头-SLP-ZS39160D、VGA6464电脑VGA矩阵切换器、PC机、海康硬盘录像机DS-8016HS-S一台，以及用于连接PC和嵌入式设备的线路。摄像头布局：摄像头工作范围为长30米宽6米长区域，如图2所示；摄像头布置原则以覆盖全部走廊区域，从正门开始布设，如图3所示布置示意图，图3为建筑的第一层楼布置，其他楼层按这种原则布置，一层共11个摄像头，5层楼共需55个摄像头。 

本发明方法步骤如下： 

(010)部分，视频监测具体步骤如下： 

步骤C011：根据摄像头拍摄的视频提取背景，获取图像掩模；