基于WSN的災難現(xiàn)場最優(yōu)逃生路徑規(guī)劃研究.pdf

1、近年來的建筑災難事故頻發(fā)，所造成的人員傷亡和財產(chǎn)損失上升趨勢明顯，針對建筑災難救援的相關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難救援中的一個關鍵技術問題。但目前，逃生路徑規(guī)劃研究存在兩方面問題，一是災難現(xiàn)場環(huán)境信息的實時獲取問題，二是面向災難環(huán)境的動態(tài)路徑規(guī)劃問題。無線傳感器網(wǎng)絡(Wireless Sensor Network，WSN)作為一種先進的智能監(jiān)控網(wǎng)絡系統(tǒng)，且已經(jīng)被引入建筑災難救援領域，為逃生路徑規(guī)劃的研究

2、提供了良好的技術載體。因而，結合無線傳感器網(wǎng)絡研究快速安全的逃生路徑規(guī)劃問題為提高災難救援效率提供了有力支持，也為WSN應用技術研究提供了新的思路。
　　本文首先對靜態(tài)確定環(huán)境下典型的路徑規(guī)劃算法進行分析，并總結出路徑規(guī)劃問題的技術難點。進而，研究WSN實時信息采集和處理方法，實現(xiàn)現(xiàn)場環(huán)境信息的快速獲取。并在此基礎上，提出災難環(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，結合WSN獲取的信息，提出了自適應調整信息素揮發(fā)因子和調節(jié)信息素釋放量的方法，從而有效提高了全局搜索能力，避免了結果已陷入局部最優(yōu)的缺點。
　　針對建筑物內(nèi)的災難態(tài)勢實時變化的特點，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，實現(xiàn)了火源位置的確定;同時，基于RSSI定位機制獲取被困人員位置信息。

4、進而，根據(jù)災難現(xiàn)場的全局環(huán)境信息和變化趨勢，建立火災蔓延模型。為了進一步優(yōu)化逃生路徑，將本文改進后的蟻群算法與Dijkstra算法相結合，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平臺下，利用WSN采集的數(shù)據(jù)構建了動態(tài)災難仿真環(huán)境，在此環(huán)境下，針對Dij