CN117094142A - 一种船舶人员疏散方案的快速获取方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于船舶与海洋相关技术领域，并公开了一种船舶人员疏散方案的快速获取方法。该方法包括下列步骤：S1对于待疏散人员所在的船舶，将该船舶上的所有围壁区域简化为节点并对每个节点进行编号，依据船舶的结构布置构建节点之间的连接关系，以此获得节点化后的船舶的布置图；S2构建坐标系获得每个节点的坐标；求解每个节点到其余节点的最短路径；S3以待疏散人数的个数，待疏散人所在的节点位置和疏散的目的节点作为输入，目的节点所能容纳的最大人数作为约束条件，从待疏散人所在的节点位置到目的节点的最优路径作为输出，最短路径数据库作为解的可行域，以此构建待优化模型，求解该待优化模型获得最优的疏散方案，以此实现船舶人员的快速疏散。

Description

一种船舶人员疏散方案的快速获取方法
技术领域
本发明属于船舶与海洋相关技术领域，更具体地，涉及一种船舶人员疏散方案的快速获取方法。
背景技术
随着全世界船舶尤其是邮轮的建造数量的增加，船只的平均尺寸和平均载客量也会增加。而船只载客量增加带来的问题是，一旦船只在海面航行中发生事故，造成的损失便无法估计。因此，船舶人员疏散在事故发生后减少人员的财产和生命安全方面有着重要意义。
有关船舶人员疏散的研究在不同方面都取得了不错的成果。例如，在疏散试验方面，可进行实船疏散试验和模拟航行环境的人员移动试验；在疏散仿真方面，可对相关疏散仿真平台分析特点；在疏散优化方面，可进行主要结构布局的优化分析和疏散路线的优化分析。但是，随着船只尺寸和载客量的增加，现有的船舶人员疏散技术会面临工作量大以及难以推广的挑战。目前最佳船舶人员疏散方案生成工作需要对特定的疏散场景开展仿真模拟试验和数值计算，研究的过程比较繁琐，往往不能快速计算多种疏散场景并保存计算结果。
因此，急需一种快速且高效的获取船舶人员疏散方案的方法。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种船舶人员疏散方案的快速获取方法，解决船舶人员疏散中工作量大和难以推广的问题。
为实现上述目的，按照本发明，提供了一种船舶人员疏散方案的快速获取方法，该方法包括下列步骤：
S1对于待疏散人员所在的船舶，将该船舶上的所有围壁区域简化为节点并对每个节点进行编号，依据所述船舶的结构布置构建节点之间的连接关系，以此获得节点化后的所述船舶的布置图；
S2在该船舶的布置图中构建坐标系，获得每个所述节点的坐标；在所述坐标系中求解每个节点到其余节点的最短路径，以此形成各个节点到其它节点的最短路径数据库；
S3以待疏散人数的个数，待疏散人所在的节点位置和疏散的目的节点作为输入，所述目的节点所能容纳的最大人数作为约束条件，从待疏散人所在的节点位置到所述目的节点的最优路径作为输出，所述最短路径数据库作为解的可行域，以此构建待优化模型，求解该待优化模型获得最优的疏散方案，以此实现船舶人员的快速疏散。
进一步优选地，在步骤S1中，所述围壁区域包括所述船舶上的走廊、楼梯和舱室。
进一步优选地，所述节点是每个所述围壁区域的中心点。
进一步优选地，在步骤S2和S3中，所述求解每个节点到其余节点的最短路径和所述求解待优化模型均采用智能优化算法。
进一步优选地，在步骤S2中，所述求解每个节点到其余节点的最短路径，采用蚁群算法。
进一步优选地，在步骤S3中，所述求解待优化模型采用匈牙利法求解。
进一步优选地，在步骤S3中，所述输入还包括人员流量和人员疏散速度。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具备下列有益效果：
1.本发明中的疏散方案数值计算方法与其它船舶人员疏散技术相比，不需要对船舶人员疏散场景的所有细节进行考虑，只需考虑典型区域的空间位置信息，利用人员运动速度信息和人员分布情况，就能够制定出最优的船舶人员疏散方案，该技术的运行成本较低，适合于船舶人员疏散方案生成；
2.本发明基于蚁群算法和匈牙利法的船舶人员疏散方案的数值计算方法，只需要给定船舶疏散场景相关特征数据，即可制定出船舶人员在不同位置下的最优疏散方案，研究的过程简单，能快速计算多种疏散场景并保存计算结果。
附图说明
图1是本发明提供的一种船舶人员疏散方案的快速获取方法流程示意图；
图2是本发明实施例中节点化船舶总布置图的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，一种船舶人员疏散方案的快速获取方法，该方法包括以下步骤：
S1从船舶总布置图出发，将船舶各个围壁区域节点化，生成适用于船舶人员疏散的节点化船舶总布置图；将用于船舶人员疏散的节点化船舶总布置图所包含的节点号、节点位置坐标、节点间的连接等信息导出为输入文件；
S2基于输入文件，通过蚁群算法分析得到指定节点到指定节点间的最短路径，通过分析所有节点到其剩余节点的最短路径，得到船舶人员在任意节点之间的最短路径数据库；
S3使用匈牙利法来挖掘上述最短路径数据库，结合人员运动速度信息，可以快速得到总疏散时间最短的多人、多出口人员疏散方案。
进一步地，步骤S1中，船舶各个围壁区域主要包括走廊、楼梯和舱室，节点化船舶总布置图是在CAD软件中绘制得到。
进一步地，节点化船舶总布置图包括：节点是典型区域的几何中心，线段是相邻节点之间的连接线。
进一步地，步骤S1中，输入文件包括：节点号、节点位置坐标、节点间的连接等信息。作为一种实施例，节点化船舶总布置图的示意图可参考图2。
进一步地，步骤S1的具体过程如下：
S11：通过CAD软件的数据提取功能得到初始文件；
S12：基于初始文件，通过规则化的数据整理的分析，最终得到所需要的输入文件。
进一步地，步骤S2中，最短路径数据库包括：任意节点之间的最短路径。
在本发明的一个实施例中，上述的输入文件中包含的信息如下表1所示，其中包括每个节点的三维坐标，相互连接的节点编号。表中的节点数量为15。具体如下：
表1输入文件的数据
进一步地，步骤S3中，人员运动信息包括：人员比流量和人员疏散速度。人员疏散方案包括：不同人员疏散到不同出口的最优路线。在本发明的一个实施例中，如下表2所示的人员运动速度信息如下，如下表3所示，待疏散的人员所在的起始节点编号分别为6、9和12，起始节点处待疏散的人员数量均为2，疏散的目的地的节点编号分别为1、14和15，在1号节点处可容纳的人数为1个，在14和15号节点处可容纳的人均数为3个。
表2人员运动速度信息的数据
表3人员分布情况的数据
根据表1、2和3的相关数据，按照所述步骤进行操作，最终可得到实施例的船舶人员疏散方案为分别为：
(1)第一个人员的疏散方案为：节点6→节点3→节点1；
(2)第二个人员的疏散方案为：节点6→节点8→节点9→节点11→节点14；
(3)第三个人员的疏散方案为：节点9→节点11→节点14；
(4)第四个人员的疏散方案为：节点9→节点11→节点14；
(5)第五个人员的疏散方案为：节点12→节点13→节点15；
(6)第六个人员的疏散方案为：节点12→节点13→节点15。
通过穷举法对实施例进行计算分析，可以验证上述的船舶人员疏散方案是最优解。因此，在船舶遇险等紧急情况下，建议实施例的船舶人员按照上述的疏散方案从起点撤离到终点。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种船舶人员疏散方案的快速获取方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：
S1对于待疏散人员所在的船舶，将该船舶上的所有围壁区域简化为节点并对每个节点进行编号，依据所述船舶的结构布置构建节点之间的连接关系，以此获得节点化后的所述船舶的布置图；
S2在该船舶的布置图中构建坐标系，获得每个所述节点的坐标；在所述坐标系中求解每个节点到其余节点的最短路径，以此形成各个节点到其它节点的最短路径数据库；
S3以待疏散人数的个数，待疏散人所在的节点位置和疏散的目的节点作为输入，所述目的节点所能容纳的最大人数作为约束条件，从待疏散人所在的节点位置到所述目的节点的最优路径作为输出，所述最短路径数据库作为解的可行域，以此构建待优化模型，求解该待优化模型获得最优的疏散方案，以此实现船舶人员的快速疏散。
2.如权利要求1所述的所述的一种船舶人员疏散方案的快速获取方法，其特征在于，在步骤S1中，所述围壁区域包括所述船舶上的走廊、楼梯和舱室。
3.如权利要求2所述的一种船舶人员疏散方案的快速获取方法，其特征在于，所述节点是每个所述围壁区域的中心点。
4.如权利要求1所述的一种船舶人员疏散方案的快速获取方法，其特征在于，在步骤S2和S3中，所述求解每个节点到其余节点的最短路径和所述求解待优化模型均采用智能优化算法。
5.如权利要求4所述的一种船舶人员疏散方案的快速获取方法，其特征在于，在步骤S2中，所述求解每个节点到其余节点的最短路径，采用蚁群算法。
6.如权利要求4或5所述的一种船舶人员疏散方案的快速获取方法，其特征在于，在步骤S3中，所述求解待优化模型采用匈牙利法求解。
7.如权利要求1所述的一种船舶人员疏散方案的快速获取方法，其特征在于，在步骤S3中，所述输入还包括人员流量和人员疏散速度。
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