基于agent的大型场馆内人员疏散仿真

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1、基于Agent的大型场馆内人员疏散仿真本文得到导弹控制系统仿真国防科技重点实验室资金资助。作者简介：黄希发（1980-），男，湖北监利人，硕士生，研究方向为控制理论与控制工程，计算机仿真。联系方式：北京市海淀区永定路21号智同写字楼408室，航天科工生态系统仿真技术（北京）有限公司。邮编：100039电话：010-6824138913810787346电子邮箱：huangxifa@sohu.com黄希发1，王东木2，王科俊1，王晓陵1（1哈尔滨工程大学自动化学院，哈尔滨150001；2北京仿真中心，北京100854）摘要：基于

2、Agent的仿真为研究人员疏散提供了一个合适的方法。本文采用引入子目标系统的最短路径规划算法实现人员对障碍物的有效规避，考虑人的多种属性、状态及动作，试图模拟突发事件引起恐慌的情形下人员疏散时个体的行为，并研究整体涌现性现象。关键词：Agent仿真；人员疏散；子目标；突发事件；恐慌引言在大型场馆内，人员密度大，安全出口较少，安全隐患大。大到发生火灾、炸弹爆炸、毒气散发和恐怖主义人员挟持，小到停电、人群情绪激动引起骚动等突发事件，都容易导致人群聚集和逃散恐慌的出现，加大紧急情况下人员疏散的困难，容易造成群死群伤事故。传统的消防、

3、警察及行政等部门所采用的研究方法是进行与真实情况类似的演习，耗资巨大，本身具有一定的破坏性和安全隐患。而采用计算机仿真模拟代替实物模型及真实的演习，可以在很大的范围和程度上获得成功。人员疏散的计算机仿真主要有两大类研究方法：通过宏观的手段和微观的手段[1]。本文将介绍的方法是一种隶属于微观仿真的方法，借鉴Agent思想，通过将大量代表个人的Agent放在虚拟的建筑物空间中，研究个人的行为，从而模拟真实状况下人群的行为。本文引入人的忍耐性，紧急情况下的推撞动作，拥挤情况下的摔倒和受伤等因素，力图详细考察紧急情况下人员疏散行为。1

4、Agent理论的人员疏散仿真应用在信息技术，尤其是人工智能和计算机领域，可把Agent看作是能够通过传感器感知其环境，并借助执行器作用于该环境的任何事物[2]。通常，Agent有一个可用的动作库，这些可能的动作表示一个“Agent”的有效行为能力，即它可以改变环境的能力，动作都有与之相应的前提定义这个动作在什么情况下可以执行[3]。突发事件情况下的人员疏散是一个高度不确定性的、动态的过程。疏散过程中，人的心理意识作用，人与人、人与环境之间的频繁交互，以及其它一些看似很偶然的因素，却都对疏散结果有着无法忽视和回避的影响。因此，重

5、要的是以人为本，研究紧急疏散情况下人的行为及行为背后的机理。Agent是主动的、活的实体。这个特点使得它特别适合人员疏散的仿真，便于我们集中研究个体的属性、行为、行为发生的内在原因。已有的基于Agent的人员疏散仿真大多是基于概率选择的离散时空方法，将平面空间划分为细小的网格，通过制定一系列的行为规则，实现人员在网格上的移动，从而模拟人员疏散的行为，例如方正和卢兆明的“网格模型”[4]、徐高的“基于智能体技术的人员疏散仿真模型”[5]等。这些模型将Agent与环境及Agent相互之间的作用都简化为假设的规则，要求仿真人员对人的

6、行为规则已有透彻的认识。另外一种著名的方法是Helbing的“SocialForceModel”（社会力模型）[6]，个体Agent在各种物理及心理力的驱动下运动。本文介绍的模型也考虑到了物理层面上的力的驱动，并且引入了人失去耐性时主动向前拥挤及受力时可能失去平衡而摔倒的因素，这些都是人员疏散过程中的典型现象。2人员疏散模型2.1环境环境代表了人员疏散过程中，个体Agent所在的虚空间。虚空间采用二维的连续空间模型，位置用二维的连续坐标表征。建筑物边界（墙壁）及内部障碍物（如座位等，不包括其它阻挡的人）等采用其轮廓线表示（为简

7、化，采用直线或折线，曲线可用折线来近似）。当受到边界的限制和障碍物的阻挡时，人将不能进入或逾越这些区域。参考图2中相关部分的表示。2.2个体每个个体Agent代表个人，具有静态和动态属性。根据我们对现实世界人的了解和简化假设，个体Agent属性集定义为：person属性集{mass，size，speed，response，patience，balance，dexterity，strength}质量（mass）：代表人的体重。尺寸（size）：将人视为圆形状，通过指定人体半径确定人员个体大小。这样，个体的位置用其圆心处的坐标表示

8、。行进速度（speed）：仿真的每一步行进的距离,在给定的最小值和最大值范围之内。反应时间（response）：从紧急事件发生，到人对此做出行为反应所用的时间。通常某个个体Agent安全疏散所用的总时间应为：该Agent疏散时间=紧急事件发生到该Agent做出反应的时间+该A