摘 要

近年来，火灾频率日益增高。其中高楼火灾由于其环境的复杂性，人员的密集度等原因造成的人员及财产的损失最为严重。本文以高楼发生火灾为背景，利用Anylogic仿真软件搭建高楼疏散环境，绘制火灾烟雾扩散模型并且设置合理的逃生路径以及行人流参数进行行人应急疏散仿真，得到人员安全疏散时间以及各时间段人群密度分布图，由此得到合理的人员疏散方案的重要依据。

本文利用Anylogic仿真技术，对高楼行人安全疏散提供更加方便的思路和方法，具有一定的实际应用价值。

关键词：应急疏散；Anylogic软件；多智能体；仿真

Abstract

In recent years, the frequency of fires has increased day by day. Among them, high-rise fire because of the complexity of its environment, the intensity of personnel and other reasons caused by the loss of personnel and property is the most serious. Based on the fire in the high-rise building, this paper uses Anylogic simulation software to build the evacuation environment of the high-rise, draws the fire smoke diffusion model and sets reasonable escape path and pedestrian flow parameters for pedestrian emergency evacuation simulation, gets the personnel safe evacuation time and the population density distribution map in each time period, thus obtaining the important basis of reasonable evacuation plan.

This paper uses Anylogic simulation technology to provide more convenient methods and ideas for the safe evacuation of buildings, which has some practical application value.

Key Words：Emergency Evacuation; Anylogic Software; Multi-Intelligence; Simulation

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 国内外研究现状 1

1.2.1 国外研究现状 1

1.2.2 国内研究现状 3

1.3 论文章节安排 4

第2章 行人应急疏散仿真的相关理论 5

2.1 火灾情况下疏散建模理论 5

2.2 社会力模型 5

2.3 Anylogic软件 7

2.3.1 软件优点 7

2.3.2 行人库 7

2.3.3基于智能体的仿真建模 8

第3章 火灾烟雾扩散模型 9

3.1 火灾烟雾扩散理论 9

3.1.1 扩散源 9

3.1.2 火灾发展阶段 9

3.1.3 数学模型 10

3.2 火灾烟雾扩散数学建模 11

第4章 基于Anylogic的仿真建模 14

4.1 应急疏散环境搭建 14

4.1.1 房屋外观搭建 14

4.1.2 楼梯参数设置 15

4.2 行人疏散流程 16

4.2.1 行人流程图建立 16

4.2.2 行人疏散各参数设置 18

4.3 火灾烟雾扩散速度模型 20

第5章 仿真及结果分析 21

5.1 高斯烟雾扩散模型 21

5.2 疏散仿真及结果分析 21

第6章 总结及思考 24

参考文献 25

致 谢 26

第1章 绪论

1.1 研究背景

根据有关部门统计，2011年全国共发生大大小小的火灾共一万两千余起，死亡一千一百余人，受伤五百余人，直接财产损失达20多亿元。其中，建筑火灾占比很高，发生次数占总数的百分之六十，伤亡人数占总数的百分之九十四，经济损失占总数的百分之八十一。由于建筑物的复杂性，往往会造成巨大的人员伤亡与经济损失。高楼作为人群密集的场所，一直是消防安全重点单位。当突发事件发生时，行人安全有序的撤离是减少人员伤亡和财产损失的有效途径。就目前技术而言，适合定量分析的方法有两种，即大规模的实地疏散演习以及计算机仿真建模。但是大规模的人员疏散演习存在下列问题：

（1）在研究中，对于大型建筑物以及复杂的疏散环境，涉及的人员以及所用设备数量巨大，成本很高，并且存在一定的危险性，实现难度很大。

（2）人员应急疏散通常都是由突发事件所引起的，在实验中无法真实体现应急状态下的诸多状况。

（3）实际演习中，火灾不能得到真实的模拟，使实验数据失真。

采用计算机仿真技术解决高层建筑物人群疏散问题可以直接在计算机设备上根据实验者的需求设计不同的疏散环境，设置不同的人流密度和人员构成进行多次仿真，不但可以得到大量的数据进行分析还可以节约成本。

Anylogic软件中的行人模块基于多智能体模型，可以将高层建筑物的建筑结构、待疏散人群密度以及人员构成进行结合。在考虑火灾烟雾对人员疏散速度的影响的情况下建立人群疏散模型。利用Anylogic仿真平台进行模拟仿真，分析火场中不同楼梯数量、不同出口数量、拐角数量以及人群密度对疏散时间的影响，用来讨论设定相对合理的消防措施，为人员应急疏散预案提供优化和比对方案，以此来提高建筑物进行大规模人员应急疏散的能力。

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国外研究现状

（一）人群流动建模

国外对于行人流的研究最早可以追溯到上个世纪初期，由于技术的局限性，人们只能通过观察和统计的方式来发现行人的行为规律。到上个世纪六十年代，国外研究人员开始研究行人应急疏散，但传统研究方法所需要的人力、物力都十分庞大，并且计算过程繁琐，同时人群疏散研究还有难以进行实验的问题和与突发事件相关的不确定性，所以研究人员开发了一些具有应急疏散特性的计算机模型。主要包括宏观模型以及微观模型。

上个世纪七十年代，Henderson在其文献中采用气体动力学来描述行人流的相关特点，他认为行人流具有群体性，通过对真实人群的测量验证再采用经典的概率分布函数来描绘人群运动规律；宏观模型的基本思想就是把行人流比作气体流动或者流体流动，这样就可以在行人流的建模中使用气体动力学、流体动力学等知识。但宏观模型只能大概描述行人运动规律，而且将行人比作流体或者气体具有明显缺陷。这种建模方式并不能有效模拟行人个体在应急疏散中的行为。

微观模型就可以有效的弥补这种缺陷，微观模型的理论依据就是将行人比作相互作用的微观粒子。其中最具有代表性的是由Helbing等人提出的社会力模型。该模型不但可以模拟出粒子之间的相互作用还可以模拟出粒子基于当前环境所作出的反应。因此可以直观的反映出行人动力学中的典型现象。