[发明专利]一种考虑烟气综合危害的虚拟疏散评价方法

说明书

技术领域

本发明涉及防灾减灾技术领域，特别是指一种考虑烟气综合危害的虚拟疏散评价方法。

背景技术

在建筑火灾中，合理的疏散是避免火灾人员伤亡的重要途径。为了提高人员火灾中的疏散能力，有必要进行针对性的训练。然而，带有真实火灾的实际训练具有很大难度(张磊.基于虚拟现实技术的公共建筑火灾人员逃生训练系统研究[D].中国矿业大学,2014.)，不仅需要花费高成本，还涉及人员安全的问题。而虚拟疏散训练系统则具有明显优势，可以安全、低成本地使学员有计划的反复训练，以提高火灾疏散能力，减少人员伤亡。

美国消防协会(NFPA)指出：建筑火灾中超过2/3的死亡是烟气造成的(Flynn J D.Characteristics of home fire victims[J].Quincy,2008,56(56):131-139.)。因此，烟气对于疏散安全性的影响非常重要。但是，当前火灾虚拟疏散缺乏综合的烟气危害评价模型，因此，难以对疏散路径的安全性进行有效评价。烟气的主要危害是毒性和热。在描述烟的毒性效应的评价模型中，有效剂量分数(fractional effective dose,FED)是世界上使用最广泛的评价模型(Hartzell G,Switzer W,Priest D.Modeling of toxicological effects of fire gases 5.mathematical-modeling of intoxication of rats by combined carbon-monoxide and hydrogen-cyanide atmospheres[J].Journal of Fire Sciences,1985,3(5):330-342.)。同时，当前关于烟气热伤害的相关研究已经确定了人类在火灾中可以承受的最大温度以及不同温度下的身体反应(范维澄,孙金华,陆守香.火灾风险评估方法学[M].北京:科学出版社,2004.)。但是，目前缺乏统一考虑烟气毒性和热伤害的模型，更缺乏可以直接应用于虚拟疏散路径评价的烟气综合伤害模型。

为此，本发明将基于FED概念提出综合的烟气危害评价模型，并设计不同疏散路径的安全性评价方法，为虚拟疏散训练中人员疏散路径的安全性提供科学的评价方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种考虑烟气综合危害的虚拟疏散评价方法。虚拟疏散是降低火灾人员伤亡的有效方法，可以安全、低成本地训练火灾疏散能力。但是，目前缺乏烟气热伤害和毒性的统一评价模型，本发明将基于有效剂量分数FED概念提出综合的烟气危害评价模型，以实现根据烟气危害评价人员疏散行为。

该方法包括如下步骤：

(1)建立基于FED的烟气综合危害评价模型：

烟气综合危害评价模型包括毒性和热两部分，首先，在有效剂量分数FED的基础上，采用FED_6-Gas模型来评价烟气中CO、CO₂、HCN、O₂、HCl和HBr这6种气体的综合毒性，然后，通过对对流和辐射分数求和，计算在曝光期间获得热量的有效剂量分数FED_heat，则，烟气综合危害评价模型，即综合危害剂量IHD＝max(FED_6-Gas,FED_heat)；

(2)建立结合训练路径的评价模型：

疏散路径是一个特定的空间-时间曲线，路径中的积分危害，即IHD^path，可以由路径毒性积分和路径热积分的最大值表示

(3)虚拟疏散的路径安全性评价：

计算虚拟疏散训练中训练者不同路径的IHD^path值，从而评价疏散路径安全性。训练者可以根据IHD^path的评分选择较为安全的路径，从而提高安全疏散能力。

所述步骤(1)其中括号中的气体符号表示在30分钟暴露期间中的平均大气浓度[(％×min)/min]，这些大气浓度通过FDS火灾数值模拟获得，m和b用于确定CO和CO₂的组合毒性效应，LC50是导致50％的实验动物在暴露30分钟后死亡的有毒气体的浓度。