CN114723185A - 一种核电站火灾应急疏散路径生成方法 - Google Patents

一种核电站火灾应急疏散路径生成方法 Download PDF

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CN114723185A CN202210639627.6A CN202210639627A CN114723185A CN 114723185 A CN114723185 A CN 114723185A CN 202210639627 A CN202210639627 A CN 202210639627A CN 114723185 A CN114723185 A CN 114723185A
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Abstract

本发明公开了一种核电站火灾应急疏散方法,包括以下步骤:服务器端实时获取发生火灾的核电厂中的火灾场景的环境参数,并根据火灾场景的环境参数构建虚拟火灾场景;服务器端根据虚拟火灾场景以及发生火灾的核电厂中的消防产品布置矩阵数据,基于If‑Then规则算法生成最安全的疏散路线;服务器端通过疏散者携带的用户端和布置在发生火灾的核电厂中的锚节点之间的通信获取核电厂内疏散者的位置信息;服务器端根据核电厂内疏散者的位置信息、最安全的疏散路线以及安全位置信息,采用Dijkstra算法生成最短路径树,并将疏散者位置至安全位置的最短路径发送至用户端。本发明可在核电站发生火灾时指导疏散者安全撤离。

Description

一种核电站火灾应急疏散路径生成方法
技术领域
本发明属于核电站火灾应急技术领域,具体涉及一种核电站火灾应急疏散路径生成方法。
背景技术
核电站是需要连续运行的发电设施,任何核电站的任何部位都有可能发生火灾事件,由于安全原则,火灾对于核电站的安全来说是一个值得注意的危险事件。在核电站,火灾应急疏散计划是安全主管部门和许可证规则的要求,期间需要考虑火灾风险评估、火灾风险管理和火灾疏散。核电站建筑物应遵守安全主管部门为安全起见制定的防火规定。在核电站中,防火关系到建筑物和人员的安全,因此核电站的应急火灾疏散非常重要,因为它关系到操纵员、工人和外面公众的安全。在疏散过程中,主要目标是确定核电站内合适的最短和最安全的路线作为疏散路径,从而在更短的时间内完成火灾应急疏散。
当前,大多数疏散模型都是以最小化总疏散时间为目标,从而获得建筑物或公共场所的最佳路线。已有的紧急火灾疏散模型可分为仿真模型、动态规划模型以及近似和启发式方法。这类模型的缺点十分明显,缺少对人员的生命安全水平评估,因此无法同时兼顾生命安全和疏散效率。
综上所述,开发出用于核电站保护疏散人员的火灾应急疏散方法对核电站火灾应急具有重大的实际意义。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足,提供一种核电站火灾应急疏散路径生成方法,提供最短距离的混合安全最短出口方法的同时有效保障疏散人员的安全。
本发明采用的技术方案是:一种核电站火灾应急疏散路径生成方法,包括以下步骤:
S1,服务器端实时获取发生火灾的核电厂中的火灾场景的环境参数,并根据火灾场景的环境参数构建虚拟火灾场景;所述虚拟核电厂火灾场景用于反映火源的位置、状态、环境信息以及安全位置信息;
S2, 服务器端根据虚拟火灾场景以及发生火灾的核电厂中的消防产品布置矩阵数据,基于If-Then规则算法生成最安全的疏散路线;If-Then规则算法遵循选择距离消防产品近的疏散路线优先的原则,所生成的最安全的疏散路线将作为寻找最短疏散路线的基础;
S3,服务器端通过疏散者携带的用户端和布置在发生火灾的核电厂中的锚节点之间的通信获取核电厂内疏散者的位置信息,其中锚节点的坐标是已知的;
S4,服务器端根据核电厂内疏散者的位置信息、最安全的疏散路线以及安全位置信息,采用Dijkstra算法生成最短路径树,并将疏散者位置至安全位置的最短路径发送至用户端。
上述技术方案中,所述步骤S1中,采用火灾增长和烟雾传播的综合模型,根据火灾场景的环境参数构建虚拟火灾场景,所述环境参数包括:核电站设备模型、发生火灾的位置、火源设备的形状、及火源设备的关键结构参数、环境温度、环境压力、火源燃烧热量参数、核级材料属性。
上述技术方案中,步骤S3中,采用跳数细化和跳距修正的距离向量跳段定位算法来对核电厂内疏散者进行定位,具体包括以下步骤:
S3.1,将核电厂内每个疏散者的位置定义为疏散节点;根据布置在核电站中的锚节点广播的信标,确定每个疏散节点到每个锚节点的最小跳数;
S3.2,计算每个锚节点的平均跳距,并基于每个锚节点的平均跳距计算每个疏散节点与锚节点之间的距离;
S3.3,使用多点定位方法,根据疏散节点与锚节点之间的距离以及锚节点坐标计算疏散节点坐标;
S3.4,采用均方定位误差计算疏散节点坐标的估计误差,用于评估疏散节点坐标的计算结果。
上述技术方案中,步骤S3.1中,锚节点向用户端的网络广播一个信标,信标是采用 逐跳的方式进行传播,其格式为
Figure 333615DEST_PATH_IMAGE001
,其中
Figure 516334DEST_PATH_IMAGE002
为锚节点坐标,
Figure 374700DEST_PATH_IMAGE003
为锚节点标识 码,
Figure 301068DEST_PATH_IMAGE004
为跳数,初始值为0; 核电厂内疏散者的接收端记录具有到每个锚节点的最小跳数,忽 略来自同一个锚节点的较大跳数的信标;然后将跳数值加1,并转发给周围疏散者的接收 端;通过上述方法,网络中的所有疏散节点记录下到每个锚节点的最小跳数。
上述技术方案中,步骤S3.2中,每个锚节点估计的平均跳距dav计算方式为,
Figure 381019DEST_PATH_IMAGE005
其中,m是网络中的锚节点总数,
Figure 282110DEST_PATH_IMAGE006
表示锚节点i的坐标,
Figure 80302DEST_PATH_IMAGE007
表示锚节点j 的坐标,
Figure 544781DEST_PATH_IMAGE008
是锚节点i和锚节点j之间的跳数;
位置未知的疏散节点与锚节点之间的距离计算如下,
Figure 292288DEST_PATH_IMAGE009
其中,
Figure 816811DEST_PATH_IMAGE010
为该疏散节点与锚节点i之间的距离,
Figure 211338DEST_PATH_IMAGE011
为该疏散节点到锚节点i的跳数。
上述技术方案中,步骤S3.3中,每个未知的疏散节点使用多点定位方法确定其位 置:核电厂内未知疏散者节点的坐标
Figure 479508DEST_PATH_IMAGE012
和锚节点坐标
Figure 268473DEST_PATH_IMAGE006
,共有m个锚节点,i=1, 2,...,m,关系如下:
Figure 776945DEST_PATH_IMAGE013
其矩阵形式如下:
Figure 284150DEST_PATH_IMAGE014
其中,
Figure 90432DEST_PATH_IMAGE015
Figure 812532DEST_PATH_IMAGE016
未知疏散节点的坐标(
Figure 413277DEST_PATH_IMAGE017
)计算如下:
Figure 673357DEST_PATH_IMAGE018
上述技术方案中,步骤S3.4中,采用均方定位误差来评估方法的性能,其计算:
Figure 830800DEST_PATH_IMAGE019
其中
Figure 594357DEST_PATH_IMAGE012
是未知疏散节点n的估计坐标,
Figure 693900DEST_PATH_IMAGE020
是未知疏散节点n的真实坐 标,range是通信半径,N是通信半径内节点的总数。
上述技术方案中,所述步骤S4具体包括以下步骤:
步骤4.1,初始化疏散起点为节点
Figure 657920DEST_PATH_IMAGE021
,初始化疏散终点为节点
Figure 71584DEST_PATH_IMAGE022
,初始化集合
Figure 751964DEST_PATH_IMAGE023
和集 合
Figure 710824DEST_PATH_IMAGE024
,其中
Figure 476655DEST_PATH_IMAGE023
包含节点
Figure 428430DEST_PATH_IMAGE021
Figure 917312DEST_PATH_IMAGE024
包含除
Figure 358657DEST_PATH_IMAGE021
以外的安全路径节点,定义
Figure 815046DEST_PATH_IMAGE024
中第i个疏散节点为节点
Figure 55666DEST_PATH_IMAGE025
,疏散起点到自身的最短路径为0,
Figure 445059DEST_PATH_IMAGE026
表示当前已找到疏散起点通往疏散节点
Figure 260568DEST_PATH_IMAGE025
的最短 路径,初始
Figure 489074DEST_PATH_IMAGE027
,未与起始点相连接的点设置为正无穷,疏散起点标签为
Figure 48231DEST_PATH_IMAGE028
, 与疏散起点
Figure 495393DEST_PATH_IMAGE029
相邻的邻接点标签为
Figure 966957DEST_PATH_IMAGE030
,并且不相邻疏散节点的标签为
Figure 194676DEST_PATH_IMAGE031
步骤4.2,根据每个疏散节点的状态来描述每个疏散节点,疏散节点的状态由距离 值和状态标签两个特征组成;疏散节点的距离值是一个标量,表示从疏散节点到疏散起点
Figure 26366DEST_PATH_IMAGE021
距离的估计值;状态标签是一个属性,用于指定节点的距离值是否等于被疏散节点的最 短距离;如果节点的距离值等于距离被疏散节点最短的距离,则疏散节点的状态标签为 Permanent;否则,疏散节点的状态标签为Temporary;
步骤 4.3,检验所有V集合中的节点到S集合中节点的距离,并更新最短路径,选取距离最短的节点从集合V中移动到集合S中;
步骤4.4,设第k个疏散节点为某疏散节点
Figure 406663DEST_PATH_IMAGE032
,它拥有最小的标签
Figure 298395DEST_PATH_IMAGE033
;若
Figure 951093DEST_PATH_IMAGE034
,表示找到疏散终点,结束算法;反之执行后续步 骤;
步骤 4.5,使
Figure 399523DEST_PATH_IMAGE035
为Permanent标签,设置
Figure 821278DEST_PATH_IMAGE036
,检查疏散节点
Figure 883911DEST_PATH_IMAGE035
,若
Figure 568446DEST_PATH_IMAGE037
,设置标签
Figure 7518DEST_PATH_IMAGE025
Figure 549358DEST_PATH_IMAGE038
步骤 4.6,重复n-1次步骤4.3-4.5,将集合V中所有疏散节点都移动到集合S中,即完成了疏散起点至所有疏散节点最短距离的计算。
本发明提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质上存储有核电站火灾应急疏散路径生成方法程序,所述核电站火灾应急疏散路径生成方法程序被处理器执行时实现如上述技术方案中所述的核电站火灾应急疏散路径生成方法的步骤。
本发明的有益效果是:
1、本发明所提出方法能在核电站的火灾场景中生成最安全且最短的疏散路径,避免疏散人员受到核辐射和毒气等危险,在保障生命的前提下,撤离危险区。
2、本发明根据核电站的火灾场景中的消防产品的布置位置基于If-Then规则算法优化疏散路线,使得生成的疏散路线可以避开具有高毒性火灾辐射、危险气体和高温的高危险路线。
3、本发明采用了跳数细化和跳距修正的距离向量跳段定位算法来对疏散人员进行定位,实现对疏散人员的精准定位。
4、本发明采用Dijkstra算法生成最短路径树,具有简单高效的优点,可在短时间内将核电厂内疏散者位置和安全位置的最短路线疏散方案提供给用户端,指导疏散者安全快速撤离。
附图说明
图1为本发明的方法逻辑示意图。
图2为If-Then规则算法选择安全路径流程图。
图3为最安全和最短路线方案,图中节点13为疏散起点,节点50为疏散终点,深色路径为最安全和最短路线方案。
图4为由9个节点构成的定位示例图,黑点A,B,C为已知坐标的锚节点,白点为位置坐标的疏散节点,M为待定位的未知疏散节点。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明,便于清楚地了解本发明,但它们不对本发明构成限定。
本发明提供了一种核电站火灾应急疏散路径生成方法,包括以下步骤:
S1,服务器端实时获取发生火灾的核电厂中的火灾场景的环境参数,并根据火灾场景的环境参数构建虚拟火灾场景;所述虚拟核电厂火灾场景用于反映火源的位置、状态、环境信息以及安全位置信息;
S2, 服务器端根据虚拟火灾场景以及发生火灾的核电厂中的消防产品布置矩阵数据,基于If-Then规则算法生成最安全的疏散路线;If-Then规则算法遵循选择距离消防产品近的疏散路线优先的原则,所生成的最安全的疏散路线将作为寻找最短疏散路线的基础;
S3,服务器端通过疏散者携带的用户端和布置在发生火灾的核电厂中的锚节点之间的通信获取核电厂内疏散者的位置信息,其中锚节点的坐标是已知的;
S4,服务器端根据核电厂内疏散者的位置信息、最安全的疏散路线以及安全位置信息,采用Dijkstra算法生成最短路径树,并将疏散者位置至安全位置的最短路径发送至用户端。
本发明提供了一种用于核电站火灾应急疏散路径生成的无线火灾疏散模型,包括服务器端和用户端:
服务器端实时获取发生火灾的核电厂中的火灾场景的环境参数,并根据火灾场景的环境参数构建虚拟火灾场景;所述虚拟核电厂火灾场景用于反映火源的位置、状态、环境信息以及安全位置信息;
服务器端根据虚拟火灾场景以及发生火灾的核电厂中的消防产品布置矩阵数据,基于If-Then规则算法生成最安全的疏散路线;If-Then规则算法遵循选择距离消防产品近的疏散路线优先的原则,所生成的最安全的疏散路线将作为寻找最短疏散路线的基础;
服务器端通过疏散者携带的用户端和布置在发生火灾的核电厂中的锚节点之间的通信获取核电厂内疏散者的位置信息,其中锚节点的坐标是已知的;
服务器端根据核电厂内疏散者的位置信息、最安全的疏散路线以及安全位置信息,采用Dijkstra算法生成最短路径树,并将疏散者位置至安全位置的最短路径发送至用户端。
本发明提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质上存储有核电站火灾应急疏散路径生成方法程序,所述核电站火灾应急疏散路径生成方法程序被处理器执行时实现所述的核电站火灾应急疏散路径生成方法的步骤。
如图3所示,本发明实施例中火灾场景为核电站主控室中控制柜内的电缆着火,控制柜的宽度、长度和高度分别为0.5m,1.0m和1.2m,环境温度为20℃,压力为0.1MPa,电缆的保护套和绝缘材料为聚乙烯和氯丁橡胶的混合物,其等效化学式为C3H4.5Cl0.5,其峰值发热率为702kW,燃烧热10300kJ/kg,CO2产量为0.63kg/kg,烟雾产量为0.175kg/kg,一氧化碳产量为0.082kg/kg等。疏散区为一个固定大小100×100 m2的正方形区域,广播半径设置为50米,50个节点包含撤离人员和5个锚节点随机部署在环境中,疏散起点ID为13,终点ID为50。
本发明的实施例采用以下技术方案:
步骤1,采用火灾增长和烟雾传播的综合模型根据核电厂中火灾场景的环境参数构建虚拟火灾场景作为服务器端的数据来源,所需的环境参数包括:核电站设备模型、发生火灾的位置、火源设备的形状、及其关键结构参数(长度、宽度、高度、半径等)、环境温度、环境压力、燃烧物的化学性质(二氧化碳产量,一氧化碳产量,燃烧热量,化学成分)等参数,将以上信息通过配置文件的方式导入模型,通过模型计算生成温度,压力,水蒸气等火灾参数,以估计不同火灾气体排放的火灾情景结果,有效分析核电站火灾的实际情况。
步骤2,确定疏散人员最安全的路线:从核电站消防系统获取消防产品布置矩阵数据,以配置参数形式导入服务器中;使用基于If-Then规则算法生成最安全的疏散路线,始终遵循选择距离消防产品近的路线优先的原则,使得生成的疏散路线可以避开具有高毒性火灾辐射、危险气体和高温的高危险路线。图2为If-Then规则算法选择安全路径流程图,算法会选择距离消防产品短的路径作为安全路径,以此确定安全路径范围。
步骤3,估计疏散人员位置,采用了跳数细化和跳距修正的距离向量跳段定位算法来对疏散人员进行定位,有效保证人员定位的准确性,其包括以下步骤:
步骤(1),确定每个疏散节点的最小跳数;锚节点向用户端网络广播一个信标,信 标是采用逐跳的方式进行传播,其格式为
Figure 595942DEST_PATH_IMAGE001
,其中
Figure 957653DEST_PATH_IMAGE002
为锚节点坐标,
Figure 747886DEST_PATH_IMAGE003
为锚节 点标识码,
Figure 878653DEST_PATH_IMAGE004
为跳数参数,初始值为0; 核电厂内疏散者的接收端记录具有到每个锚节点的 最小跳数,忽略来自同一个锚节点的较大跳数的信标;然后将跳数值加1,并转发给周围疏 散者的接收端;通过上述方法,网络中的所有疏散节点记录下到每个锚节点的最小跳数。
步骤(2),确定平均跳距;
每个锚节点估计的平均跳距计算方式为,
Figure 345406DEST_PATH_IMAGE005
其中,m是网络中的锚节点总数,
Figure 945146DEST_PATH_IMAGE006
Figure 522758DEST_PATH_IMAGE007
表示锚节点
Figure 773611DEST_PATH_IMAGE039
和锚节点
Figure 153209DEST_PATH_IMAGE040
的坐标,
Figure 755091DEST_PATH_IMAGE008
是锚节点
Figure 74077DEST_PATH_IMAGE039
和锚节点
Figure 992486DEST_PATH_IMAGE040
之间的跳数。
位置未知的疏散节点与锚节点之间的距离计算如下,
Figure 738725DEST_PATH_IMAGE009
其中,
Figure 109795DEST_PATH_IMAGE010
为疏散节点与锚节点之间的距离,
Figure 232471DEST_PATH_IMAGE011
为该疏散节点到锚节点的跳数。
图4为由9个节点构成的定位示例图,黑点A,B,C为已知坐标的锚节点,白点 为位置坐标的疏散节点,M为待定位的未知疏散节点。定义锚节点之间的距离
Figure 254654DEST_PATH_IMAGE041
。从图4中可以看出各个锚节点之间的最小跳数分 别为:
Figure 922527DEST_PATH_IMAGE042
,由步骤2可知,锚节点的平均跳距
Figure 295739DEST_PATH_IMAGE043
为,
Figure 222107DEST_PATH_IMAGE044
步骤(3),确定核电厂内未知疏散者节点坐标;
每个未知的疏散节点使用多点定位方法确定其位置。多点定位方法表明未知疏散 者节点的坐标
Figure 784282DEST_PATH_IMAGE012
和锚节点坐标
Figure 200220DEST_PATH_IMAGE006
,共有m个锚节点,i=1,2,...,m,关系如下:
Figure 998412DEST_PATH_IMAGE013
其矩阵形式如下:
Figure 213624DEST_PATH_IMAGE014
其中,
Figure 944819DEST_PATH_IMAGE015
Figure 469341DEST_PATH_IMAGE016
未知疏散节点的坐标(
Figure 505562DEST_PATH_IMAGE017
)计算如下:
Figure 570470DEST_PATH_IMAGE018
步骤(4),计算估计误差,评估计算结果;
采用均方定位误差来评估方法的性能,其计算:
Figure 359434DEST_PATH_IMAGE019
其中
Figure 71169DEST_PATH_IMAGE012
是未知疏散节点的估计坐标,
Figure 375112DEST_PATH_IMAGE020
是未知疏散节点的真实坐标,range是通信半径,N是通信半径内节点的总数。
步骤4,确定撤离者的最短路线。
采用Dijkstra算法生成最短路径树,并将疏散者位置和安全位置的最短路线疏散方案发送给用户端,如图3所示,用树状图确定最安全最短的路径,指导疏散者安全撤离,节点13为疏散起点,节点50为疏散终点。主要步骤如下:
步骤(1),设置疏散起点为节点
Figure 181394DEST_PATH_IMAGE021
,初始化疏散终点为节点
Figure 906423DEST_PATH_IMAGE022
,初始化集合
Figure 772748DEST_PATH_IMAGE023
和集合
Figure 767248DEST_PATH_IMAGE024
,其中
Figure 924691DEST_PATH_IMAGE023
包含节点
Figure 688248DEST_PATH_IMAGE021
Figure 725474DEST_PATH_IMAGE024
包含除
Figure 20320DEST_PATH_IMAGE021
以外的安全路径节点,定义
Figure 433984DEST_PATH_IMAGE024
中第i个疏散节点为节点
Figure 52047DEST_PATH_IMAGE025
, 疏散起点到自身的最短路径为0,
Figure 73224DEST_PATH_IMAGE026
表示当前已找到疏散起点通往疏散节点
Figure 42317DEST_PATH_IMAGE025
的最短路 径,初始
Figure 728513DEST_PATH_IMAGE027
,未与起始点相连接的点设置为正无穷,疏散起点标签为
Figure 276782DEST_PATH_IMAGE028
,与 疏散起点
Figure 390231DEST_PATH_IMAGE029
相邻的邻接点标签为
Figure 394091DEST_PATH_IMAGE030
,并且不相邻疏散节点的标签为
Figure 149557DEST_PATH_IMAGE031
步骤(2),根据每个疏散节点的状态来描述每个疏散节点,疏散节点的状态由距离 值和状态标签两个特征组成;疏散节点的距离值是一个标量,表示从疏散节点到疏散起点
Figure 742212DEST_PATH_IMAGE021
距离的估计值;状态标签是一个属性,用于指定节点的距离值是否等于被疏散节点的最 短距离;如果节点的距离值等于距离被疏散节点最短的距离,则疏散节点的状态标签为 Permanent。否则,疏散节点的状态标签为Temporary。
步骤 (3),检验所有集合V中的节点到S集合中节点的距离,并更新最短路径,选取距离最短的节点从集合V中移动到集合S中。
步骤 (4),设第k个疏散节点为某疏散节点
Figure 105192DEST_PATH_IMAGE032
,它拥有最小的标签
Figure 48877DEST_PATH_IMAGE033
;若
Figure 76876DEST_PATH_IMAGE034
,表示找到疏散终点,结束算法;反之执行后 续步骤。
步骤(5),使
Figure 337087DEST_PATH_IMAGE035
为Permanent标签,设置
Figure 57918DEST_PATH_IMAGE036
,检查疏散节点
Figure 488900DEST_PATH_IMAGE035
,若
Figure 148287DEST_PATH_IMAGE037
,设置标签
Figure 449956DEST_PATH_IMAGE025
Figure 404005DEST_PATH_IMAGE038
步骤 (6),重复n-1次步骤(3)-(5),将集合V中所有节点都移动到集合S中,即完成 了起始点至所有节点最短距离的计算。经计算,示例中最安全且最短的疏散路线为
Figure 73015DEST_PATH_IMAGE045
步骤5,服务器将最佳疏散路径推送到每个疏散者的客户端,指导疏散者安全撤离危险区域。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (9)

1.一种核电站火灾应急疏散路径生成方法,其特征在于:包括以下步骤:
S1,服务器端实时获取发生火灾的核电厂中的火灾场景的环境参数,并根据火灾场景的环境参数构建虚拟火灾场景;所述虚拟核电厂火灾场景用于反映火源的位置、状态、环境信息以及安全位置信息;
S2, 服务器端根据虚拟火灾场景以及发生火灾的核电厂中的消防产品布置矩阵数据,基于If-Then规则算法生成最安全的疏散路线;If-Then规则算法遵循选择距离消防产品近的疏散路线优先的原则,所生成的最安全的疏散路线将作为寻找最短疏散路线的基础;
S3,服务器端通过疏散者携带的用户端和布置在发生火灾的核电厂中的锚节点之间的通信获取核电厂内疏散者的位置信息,其中锚节点的坐标是已知的;
S4,服务器端根据核电厂内疏散者的位置信息、最安全的疏散路线以及安全位置信息,采用Dijkstra算法生成最短路径树,并将疏散者位置至安全位置的最短路径发送至用户端。
2.根据权利要求1所述的一种核电站火灾应急疏散路径生成方法,其特征在于:所述步骤S1中,采用火灾增长和烟雾传播的综合模型,根据火灾场景的环境参数构建虚拟火灾场景,所述环境参数包括:核电站设备模型、发生火灾的位置、火源设备的形状、及火源设备的关键结构参数、环境温度、环境压力、火源燃烧热量参数、核级材料属性。
3.根据权利要求1所述的一种核电站火灾应急疏散路径生成方法,其特征在于:步骤S3中,采用跳数细化和跳距修正的距离向量跳段定位算法来对核电厂内疏散者进行定位,具体包括以下步骤:
S3.1,将核电厂内每个疏散者的位置定义为疏散节点;根据布置在核电站中的锚节点广播的信标,确定每个疏散节点到每个锚节点的最小跳数;
S3.2,计算每个锚节点的平均跳距,并基于每个锚节点的平均跳距计算每个疏散节点与锚节点之间的距离;
S3.3,使用多点定位方法,根据疏散节点与锚节点之间的距离以及锚节点坐标计算疏散节点坐标;
S3.4,采用均方定位误差计算疏散节点坐标的估计误差,用于评估疏散节点坐标的计算结果。
4.根据权利要求1所述的一种核电站火灾应急疏散路径生成方法,其特征在于:步骤 S3.1中,锚节点向用户端的网络广播一个信标,信标是采用逐跳的方式进行传播,其格式为
Figure 908457DEST_PATH_IMAGE001
,其中
Figure 543837DEST_PATH_IMAGE002
为锚节点坐标,
Figure 585831DEST_PATH_IMAGE003
为锚节点标识码,
Figure 773098DEST_PATH_IMAGE004
为跳数,初始值为0; 核电厂 内疏散者的接收端记录具有到每个锚节点的最小跳数,忽略来自同一个锚节点的较大跳数 的信标;然后将跳数值加1,并转发给周围疏散者的接收端;通过上述方法,网络中的所有疏 散节点记录下到每个锚节点的最小跳数。
5.根据权利要求1所述的一种核电站火灾应急疏散路径生成方法,其特征在于:步骤S3.2中,每个锚节点估计的平均跳距dav计算方式为,
Figure 273612DEST_PATH_IMAGE005
其中,m是网络中的锚节点总数,
Figure 447104DEST_PATH_IMAGE006
表示锚节点i的坐标,
Figure 847999DEST_PATH_IMAGE007
表示锚节点j的坐 标,
Figure 707633DEST_PATH_IMAGE008
是锚节点i和锚节点j之间的跳数;
位置未知的疏散节点与锚节点之间的距离计算如下,
Figure 193978DEST_PATH_IMAGE009
其中,
Figure 672626DEST_PATH_IMAGE010
为该疏散节点与锚节点i之间的距离,
Figure 928027DEST_PATH_IMAGE011
为该疏散节点到锚节点i的跳数。
6.根据权利要求1所述的一种核电站火灾应急疏散路径生成方法,其特征在于:步骤 S3.3中,每个未知的疏散节点使用多点定位方法确定其位置:核电厂内未知疏散者节点的 坐标
Figure 565938DEST_PATH_IMAGE012
和锚节点坐标
Figure 414945DEST_PATH_IMAGE006
,共有m个锚节点,i=1,2,...,m,关系如下:
Figure 586032DEST_PATH_IMAGE013
其矩阵形式如下:
Figure 931825DEST_PATH_IMAGE014
其中,
Figure 631797DEST_PATH_IMAGE015
Figure 328620DEST_PATH_IMAGE016
未知疏散节点的坐标(
Figure 506660DEST_PATH_IMAGE017
)计算如下:
Figure 972539DEST_PATH_IMAGE018
7.根据权利要求1所述的一种核电站火灾应急疏散路径生成方法,其特征在于:步骤S3.4中,采用均方定位误差来评估方法的性能,其计算:
Figure 718778DEST_PATH_IMAGE019
其中
Figure 162617DEST_PATH_IMAGE012
是未知疏散节点n的估计坐标,
Figure 144348DEST_PATH_IMAGE020
是未知疏散节点n的真实坐标,range是通信半径,N是通信半径内节点的总数。
8.根据权利要求1所述的一种核电站火灾应急疏散路径生成方法,其特征在于:所述步骤S4具体包括以下步骤:
步骤4.1,初始化疏散起点为节点
Figure 730313DEST_PATH_IMAGE021
,初始化疏散终点为节点
Figure 913032DEST_PATH_IMAGE022
,初始化集合
Figure 348562DEST_PATH_IMAGE023
和集合
Figure 635449DEST_PATH_IMAGE024
, 其中
Figure 715400DEST_PATH_IMAGE023
包含节点
Figure 695120DEST_PATH_IMAGE021
Figure 493311DEST_PATH_IMAGE024
包含除
Figure 613583DEST_PATH_IMAGE021
以外的安全路径节点,定义
Figure 320944DEST_PATH_IMAGE024
中第i个疏散节点为节点
Figure 970101DEST_PATH_IMAGE025
,疏 散起点到自身的最短路径为0,
Figure 521168DEST_PATH_IMAGE026
表示当前已找到疏散起点通往疏散节点
Figure 556382DEST_PATH_IMAGE025
的最短路 径,初始
Figure 735559DEST_PATH_IMAGE027
,未与起始点相连接的点设置为正无穷,疏散起点标签为
Figure 962141DEST_PATH_IMAGE028
,与 疏散起点
Figure 236390DEST_PATH_IMAGE029
相邻的邻接点标签为
Figure 167306DEST_PATH_IMAGE030
,并且不相邻疏散节点的标签为
Figure 607515DEST_PATH_IMAGE031
步骤4.2,根据每个疏散节点的状态来描述每个疏散节点,疏散节点的状态由距离值和 状态标签两个特征组成;疏散节点的距离值是一个标量,表示从疏散节点到疏散起点
Figure 99938DEST_PATH_IMAGE021
距 离的估计值;状态标签是一个属性,用于指定节点的距离值是否等于被疏散节点的最短距 离;如果节点的距离值等于距离被疏散节点最短的距离,则疏散节点的状态标签为 Permanent;否则,疏散节点的状态标签为Temporary;
步骤 4.3,检验所有V集合中的节点到S集合中节点的距离,并更新最短路径,选取距离最短的节点从集合V中移动到集合S中;
步骤4.4,设第k个疏散节点为某疏散节点
Figure 360018DEST_PATH_IMAGE032
,它拥有最小的标签
Figure 590230DEST_PATH_IMAGE033
;若
Figure 619366DEST_PATH_IMAGE034
,表示找到疏散终点,结束算法;反之执行后 续步骤;
步骤 4.5,使
Figure 46805DEST_PATH_IMAGE035
为Permanent标签,设置
Figure 295646DEST_PATH_IMAGE036
,检查疏散节点
Figure 709310DEST_PATH_IMAGE035
,若
Figure 983165DEST_PATH_IMAGE037
,设置标签
Figure 692758DEST_PATH_IMAGE025
Figure 52064DEST_PATH_IMAGE038
步骤 4.6,重复n-1次步骤4.3-4.5,将集合V中所有疏散节点都移动到集合S中,即完成了疏散起点至所有疏散节点最短距离的计算。
9.一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质上存储有核电站火灾应急疏散路径生成方法程序,所述核电站火灾应急疏散路径生成方法程序被处理器执行时实现如权利要求1-8任一项所述的核电站火灾应急疏散路径生成方法的步骤。
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