电脑编程技巧与维护 试谈人工智能技术在模拟火灾人员疏散时的应用 赵艳颖 （天津市消防总队河西支队，天津３００２２２） 摘要：随着近年来经济的发展，人口密度的不断增大，在火灾事件中疏散人员已成为减少火灾人员伤亡的重要手 段。实际疏散演练因为耗费大量的人力物力和时间已经不能满足现实需求，传统的疏散模拟模型又不能全面再现火 灾发生时的复杂状况，而使模拟结果和实际有一定差别。将人工智能技术引入火灾人群疏散模拟可以更加清晰真实 地再现火灾发生时的实际疏散状况，为实际工作提供更为可靠的指导依据。 关键词：人工智能；火灾；人员疏散模拟 Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｔｈｅ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｆｉｒｅ Ｅｖａｃｕａｔｉｏｎ ＺＨＡＯ Ｙａｎ－ｙｉｎｇ （Ｔｉａｎｊｉｎ ｃｉｔｙ ｉｆｒｅ ｂｒｉｇａｄｅ Ｗｅｓｔ ｄｅｔａｃｈｍｅｎｔ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３００２２２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ，ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ ｄｅｎｓｉｔｙ，ｔｈｅ ｅｖａｃｕａｔｉｏｎ ｈａｓ ｂｅｃｏｍｅ ａｎ ｉｍ— ｐｏｒｔａｎｔ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｆｉｒｅ ＣａＳＨａｌｔｉｅｓ ｉｎ ｆｉｒｅ ａｃｃｉｄｅｎｔ．Ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｅｖａｃｕａｔｉｏｎ ｄｒｉｌｌ ｂｅｃａｕｓｅ ｓｐｅｎｄ ａ ｌｏｔ ｏｆ ｍａｎｐｏｗｅｒ ａｎｄ ｔｉｍｅ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｕｎａｂｌｅ ｔｏ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｎｅｅｄｓ，ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｅｖａｃｕａｔｉｏｎ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌｓ ｃａｎ ｎｏｔ ｆｕｌｌｙ ｒｅｐｒｏｄｕｃｅ ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅｘ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｆｉｒｅ．ａｎｄ ｍａｋｅ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔ ａｎｄ ａｃｔｕａｌ ｈａｖｅ ｃｅｒｔａｉｎ ｄｉｉｆｅｒｅｎｃｅ．Ｔｈｅ ａｒｔｉｉｃｉａｌｆ ｉｎｔｅｌｌｉ— ｇｅｎｃｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎｔｏ ｆｉｒｅ ｅｖａｃｕａｔｉｏｎ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｃａｎ ｒｅｐｒｏｄｕｃｅ ｔｈｅ ｆｉｒｅ ｍｏｒｅ ｃｌｅａｒｌｙ ｔｈｅ ｒｅａｌ Ｏｃｃｕｒｓ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ａｅｔｕａｌ ｅｖａｃｕａ— ｔｉｏｎ ｓｔａｔｕｓ，ｆｏｒ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｗｏｒｋ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ａ ｍｏｒｅ ｒｅｌｉａｂｌｅ ｂａｓｉｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｒｔｉｉｆｃｉａｌ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ；ｆｉｒｅ；ｅｖａｃｕａｔｉｏｎ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ １ 引言 随着社会经济的不断发展，城市人口急剧膨胀，城市中 世界上其他一些国家的科学研究机构已经研发出一些Ｅ． ｖａｃｕａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ（人员疏散模型）。这些Ｍｏｄｅ１模拟效果相对比 较理想的 全世界很多Ｂｕｉｌｄ Ｄｅｓｉｇｎｅｒ借助这些Ｍｏｄｅｌ对建筑 各种建筑物的规模也在急剧地扩大，各种人员密集场所数量 不断增加．城市的安全问题越来越受到人们关注。现代大型 都市的公共场所人员都比较密集，部分建筑物安全出口相对 较少，再加上一些建筑的消防安全设计不能适应经济和人口 的增长需求。一旦有火灾事故发生，极易导致人员疏散不利， 而造成不必要的严重伤亡后果。 物进行了Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｖｓｃｕａｔｉｏｎ，并且取得了很好的效果。 例如：澳大利亚国家研究所（ＣＳＩＲＯ）已经开发的ＷＡＹＯＵＴ 模型，由ＳＴＡＨＬ等人设计开发的火灾人群疏散模型ＢＦＩＲＥＳ— Ｉ．英国的格林威治大学开发的ＥＸＯＤＵＳ人群应急疏散模拟软 件，英国的Ｌｅｇｉｏｎ公司设计开发的Ｌｅｇｉｏｎ人群疏散软件系统， Ｃｏｌｔ Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ公司设计开发的Ｖｅｇａｓ火灾人群疏散演示 系统以及ＣｒｏｗｄＤｙｎａｍｉｃｓ公司研制的Ｍｙｒｉａｄ系统等。 ２现状 目前世界上很多国家都在研究如何在火灾发生时将人员 迅速而又安全的撤离到安全区域，保护人民群众的生命财产 安全，最大限度地减少伤亡。火灾时人群疏散系统的研究以 及Ｅｖａｃｕａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ（人群疏散模型）逐渐成为备受人们关注 的热点课题．目前火灾发生时人群的疏散研究可归纳为两类： （１）现实疏散演练。结合火灾疏散预案通过实地火灾演练进 行实际人员疏散，通过比较基础的研究和分析，得出一些基 础数据，从而粗略地获得人群疏散的基本情况和规律。 （２） 虚拟现实（Ｖｉｔｒｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ）。利用Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ的方法 模拟火灾人员疏散中虚拟现实（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ）计算机模 拟的最重要的环节是疏散人群的Ｍｏｄｅｌ建立。这些基于虚拟现 实（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ）技术的人群疏散模型大体可归为３类： （１）宏观模型：由Ｈｅｎｄｅｒｓｏｎ最早将流体方法引人人群疏散模 型．对疏散的人群作为流体来进行研究。Ｈｕｇｈｅｓ用连续介质 理论基础推导人群运动方式。 （２）微观模型：疏散人群中的 个体人被看作粒子，认为人群中的个人即人与人之间是有相 互作用的。 （３）中间模型：这种模型是应用了人员疏散宏观 模型和人员疏散微观模型两种理论相结合。 进行火灾发生时人群疏散理论分析。首先通过计算机建立一 个Ｅｖａｃｕａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ，然后通过该模型对人群的疏散进行模拟， 并且对建筑物的疏散性能进行评估。虚拟现实（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉ— ｔｙ）与传统的现实人员疏散实战演练相对比有以下几个优点： ３存在问题 然而在现实火灾发生时，人群疏散模拟系统中人群Ｂｅ １）操作简单、模拟逼真。２）后期运行成本低廉，对现实生 活影响低。 （３）对数据分析全面、准确、反馈迅速。 作者简介：赵艳颖（１９７８一），女，学士。 收稿日期：２０１３—１１－１０ ｓ２◆毫】馨 与壤 ＣＯＭＰＵＴＩＮＧ ＳＥＣＵＲＩＴＹ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ 较高的误杀风险。虽然管理员能采用设置白名单等方式允许 计算机安全技术 重的功能负载迁移到云端执行，为系统的关键应用提供宝贵 的计算资源，实现工业系统调度与计算资源的最大利用。利 工控软件的正常运行．但鉴于白名单配置前需要对工控软件 的所有可能的行为进行完全测试，故存在较大的工作量。种 种原因导致工控系统中并没有全面实施安装防病毒软件。 用监测预警平台，实时监控异常和入侵事件．监测工业控制 系统设备是否正常运行，对连接网络的行为进行审计记录， 监控和维护工业控制系统安全。 ３．５缺乏有效的数据安全通信机制 工业自动化单元之间缺乏可靠的安全通信机制，例如基 于ＤＣＯＭ口鳊程规范的ＯＰＣ接口几乎不可能使用传统的ＩＴ防 火墙来确保其安全性。数据加密效果不佳，工业控制协议的 ４．４ 制定针对工业控制系统安全运维的管理制度 建立完整的工业控制系统安全运维的方案、策略、计划 等，成立责任管理部门，对负有责任的管理者、系统管理员和 用户，明确其角色和职责，坚持“谁主管谁负责、谁运行谁负 责、谁使用谁负责”的原则，统筹安排、突出重点、明确责任。 识别能力不理想，存在重放、监听、伪造攻击风险。 ３．６安全管理制度缺失 对安全问题重视不够，管理制度不健全，缺失相关标准 ５结语 规范。 工业控制系统安全 的重要性及其普遍存在安全防护措施 ４安全应对措施 不足的现实，使得加强工业控制系统的安全无疑是一项相对 ４．１ 严格控制系统间的访问 艰巨的任务。在参考信息安全业内的最佳实践的基础上，结 通过部署工控防火墙，严格控制访问，访问控制应细化 合工业控制系统自身的安全问题，可从加强对物理终端的管 到端口级。同时，应确定的风险等级，注重保护存在较高安 控、严格配置管理要求、定期升级防范漏洞攻击等方面着手， 全风险的区域。 提升运维部门的管理效率和服务水平，有效降低工业控制系 ４．２对工业控制系统进行安全配置 统所面临的攻击威胁。 删除或禁用不必要的服务和程序，禁用远程维护功能。 参考文献 在使用第三方的设备时，要求设备或系统提供商对其提供的 【１】Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ【ＥＢ／ＯＬ】．ｈｔｔｐ：／／ｅｎ．ｗｉｋｉｐｅｄｉａ．ｏｒｇ］ｗｉ— 设备和软件启用安全功能，同时．启用系统自带日志功能， ｋｉ／Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ．２０１３—１２—１２． 审计系统行为。在发布补丁或新版本时，应及时在测试系统 【２】贺喜林．ＰＬＣ的应用及发展［Ｊ］．科技致富向导，２０１１， 中进行全面测试．在确保不影响正常应用下安装更新。 （ｏ９）． ４．３ 部署统一安全监测预警平台 【３】ＤＣＯＭ［ＥＢ／ＯＥ１．ｈｔｔｐ：／／ｂａｉｋｅ．ｂａｉｄｕ．ｃｏｍ／ｖｉｅｗ／３８７１４２．ｈｔｍ．２０１３一 在工业控制系统环境中部署统一安全监测预警平台，为 ｌ２—１２． 确保监测预警平台的高可用性和时效性，可利用目前较为成 【４】李璇．浅谈以太网在工业控制系统中的应用［Ｊ】．科技资 熟的云平台技术、虚拟终端管理技术来进行平台建设，为工 讯。２ｏ０ｌ９．（２１）． 业控制系统统一管理提供良好的技术支撑基础。同时，在客 【５］杜伟奇，王平，王浩．工业控制系统中安全威胁分析与策 户端系统资源优化方面，先进的云平台技术可将信息终端繁 略［Ｊ］．重庆邮电学院学报（自然科学版），２００５，（０５）． （上接第５３页） 出口处排队，而是选择激烈竞争的方式逃出，如图６所示。 智能个体的简单的单个行为决策选择由Ｓｉｎｇｌｅ Ｄｅｃｉｓｉｏｎ 将人工智能技术应用到火灾人群疏散模拟中，能够更贴 ｔｒｅｅ（决策树）完成，复杂决策选择由Ｍｕｔｉｐｌｅ Ｄｅｃｉｓｉｏｎ ｔｒｅｅ组 切地再现火灾发生时．人群疏散的实际情况，表现出被疏散 共同完成。 个体的自身特质和个别行为。从而更清晰地模拟出火灾发生 条件 时建筑物内疏散人群的过程，更易于发现建筑物在这一方面 暴露出的安全隐患，进一步为疏散预案制定修改提供更为实 际的指导。 操作 参考文献 ［１】朱春梅．建筑火灾安全疏散的探析［Ｊ］．消防技术与产品 行为决策 信息，２００２， （１２）：４３—４８． ［２】卢兆明，马莉莉，方正．人员安全疏散模型及其在性能化 图６简单决策树 消防设计中的应用［Ｊ］．消防科学与技术，２００２，２１（６）： 在Ｎｏｒｍａｌ Ｓｔａｔｅ下一个智能个体会选择下列３种行为之一， ３—６． （１）跟随疏导负责人， （２）移动到安全疏散出口， （３）再出 ［３】王彦富．地铁火灾数值模拟的研究进展【Ａ］．第二届城市 口处排队。在Ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ Ｓｔａｔｅ下： （１）一个智能个体不在跟 与工业安全国际会议论文集【Ｃ】，２００５：１８３—１８９． 随疏导负责人，表现出更多的盲目的个人行为。 （２）如果在 ［４］ＧｗｙｎｎｅＳ，ＧａｌｅａＥＲ，Ａｒｅｖｉｅｗｏｆｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｉｅｓａｎｄｃｒｉｔｉｃａｌａｐｐｒａ 智能个体可发现的范围内出现多个安全疏散出口，根据人群效 ｉｓａｌｏｆｃｏｍｐｕｔｅｒｍｏｄｅｌｓｕｓｅｄｉｎ． 应，选择人最多的那个出口。 （３）智能个体不会在安全疏散
