基于WSN的災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)最優(yōu)逃生路徑規(guī)劃研究.pdf

1、近年來的建筑災(zāi)難事故頻發(fā)，所造成的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失上升趨勢(shì)明顯，針對(duì)建筑災(zāi)難救援的相關(guān)研究就變得越來越重要。為被困人員規(guī)劃安全合理的逃生路徑是災(zāi)難救援中的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題。但目前，逃生路徑規(guī)劃研究存在兩方面問題，一是災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境信息的實(shí)時(shí)獲取問題，二是面向?yàn)?zāi)難環(huán)境的動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃問題。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network，WSN)作為一種先進(jìn)的智能監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，且已經(jīng)被引入建筑災(zāi)難救援領(lǐng)域，為逃生路徑規(guī)劃的研究

2、提供了良好的技術(shù)載體。因而，結(jié)合無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究快速安全的逃生路徑規(guī)劃問題為提高災(zāi)難救援效率提供了有力支持，也為WSN應(yīng)用技術(shù)研究提供了新的思路。
　　本文首先對(duì)靜態(tài)確定環(huán)境下典型的路徑規(guī)劃算法進(jìn)行分析，并總結(jié)出路徑規(guī)劃問題的技術(shù)難點(diǎn)。進(jìn)而，研究WSN實(shí)時(shí)信息采集和處理方法，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境信息的快速獲取。并在此基礎(chǔ)上，提出災(zāi)難環(huán)境下基于蟻群算法(Ant Colony Algorithm，ACA)的最優(yōu)逃生路徑規(guī)劃算法。該算法針對(duì)傳

3、統(tǒng)蟻群算法收斂速度慢、易陷入局部最優(yōu)的問題，結(jié)合WSN獲取的信息，提出了自適應(yīng)調(diào)整信息素?fù)]發(fā)因子和調(diào)節(jié)信息素釋放量的方法，從而有效提高了全局搜索能力，避免了結(jié)果已陷入局部最優(yōu)的缺點(diǎn)。
　　針對(duì)建筑物內(nèi)的災(zāi)難態(tài)勢(shì)實(shí)時(shí)變化的特點(diǎn)，本文研究了基于WSN二元感知數(shù)據(jù)的SNAP(Subtract on Negative Add on Positive，SNAP)定位算法，實(shí)現(xiàn)了火源位置的確定;同時(shí)，基于RSSI定位機(jī)制獲取被困人員位置信息。

4、進(jìn)而，根據(jù)災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)的全局環(huán)境信息和變化趨勢(shì)，建立火災(zāi)蔓延模型。為了進(jìn)一步優(yōu)化逃生路徑，將本文改進(jìn)后的蟻群算法與Dijkstra算法相結(jié)合，提出了更為安全高效的逃生路徑規(guī)劃算法——DACA(D-Ant Colony Algorithm，DACA)，該算法能夠有效提高全局最優(yōu)解的精度和收斂速度，為被困人員提供最為快捷合理的逃生路徑。
　　此外，本文在MATLAB平臺(tái)下，利用WSN采集的數(shù)據(jù)構(gòu)建了動(dòng)態(tài)災(zāi)難仿真環(huán)境，在此環(huán)境下，針對(duì)Dij