[发明专利]一种基于室内外位置信息的船舶应急疏散方法

权利要求书

1.一种基于室内外位置信息的船舶应急疏散方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

A、构建船舶拓扑结构图；

所述船舶拓扑结构图由节点和链路构成，所述节点包括关键节点、物资节点和出口节点，各节点通过链路连接，所述关键节点是指对疏散产生影响的节点，所述物资节点是指救生物资所在的位置，所述出口节点是指救生艇或救生筏所在的位置，所述链路是指船上人员逃生时能够行走的路线；

B、先利用Zigbee协议所构建的无线传感器网络对危险信息进行检测，得出危险位置，再通过相邻时刻危险位置的变化得出危险速度，然后将危险位置和危险速度作为危险信息整合到船舶拓扑结构图中；

通过BDS确定船舶室外的船上人员位置与救生物资位置，通过WiFi确定船舶室内的船上人员位置与救生物资位置，然后通过船上人员位置确定船上人员速度，通过救生物资位置确定救生物资数量；

在登船前，给船上人员发放手环，记录船上人员信息，并对其进行编号，船上人员信息整合成姓名、性别、年龄、伤残与否的形式，在危险发生时，通过BDS和WiFi对手环进行定位，得到编号以及船上人员信息；

根据船上人员生理信息确定船上人员移动速度v_p的规则为：

对于男性船上人员：10岁以下，移动速度为0.75m/s；10岁至45岁，移动速度为1m/s；45岁至65岁，移动速度为0.9m/s；65岁以上，移动速度为0.75m/s；

对于女性船上人员：10岁以下，移动速度为0.75m/s；10岁至45岁，移动速度为0.95m/s；45岁至65岁，移动速度为0.8m/s；65岁以上，移动速度为0.7m/s；

伤残人员的移动速度为正常人员移动速度的三分之一；

船上人员速度v_i为：

v_i＝{min[v_p，v_m]}；

其中，v_m为船舶发生横倾或者纵倾时的船上人员逃生速度；

所述救生物资数量根据救生物资当前位置和救生物资起始位置是否相同判断，若救生物资当前位置与救生物资起始位置不同，则判断该救生物资被占用；

C、根据船舶拓扑结构图、危险信息、船上人员位置、船上人员速度、救生物资位置、救生物资数量得到疏散路径所需的约束条件和影响因素；

所述影响因素为：节点之间的距离、节点的排队时长、到达节点后的倾覆风险；

节点的排队时长t_q为：

其中，d_next为当前节点与所选物资节点或者所选出口节点之间的距离，v_i为船上人员速度，n为节点的排队人数，N为疏散路径中最小通过能力节点所对应的通过能力；

到达节点后的倾覆风险r为：

其中，k为当前节点到所选物资节点再到出口节点中节点段的个数，n为节点的排队人数，d_j为每个节点段的路径长度，ω为节点处对倾覆风险的容忍能力，v_i为船上人员速度，d_s为当前节点与所选物资节点之间的距离，d_e为所选物资节点与出口节点之间的距离；

约束条件为：

通过能力约束：

n≤N，N∈N_C；

其中，N_C为船舶拓扑结构图中所有节点通过能力的汇总表，N为疏散路径中最小通过能力节点所对应的通过能力，n为节点的排队人数；

时间约束：

t≤T_C；

其中，t为船上人员疏散时间，d_s为当前节点与所选物资节点之间的距离，d_e为所选物资节点与出口节点之间的距离，v_i为船上人员速度，T_C为疏散截止时间，T_s为有效波高的周期；h为有效波高，通过雷达来测量；参数A和参数B通过使用相同周期的更高波浪的仿真来获取；

危险障碍约束：

其中，v_t为t时刻船上人员移动到的节点，V_dt为t时刻危险移动到的节点；

必备救生物资数量约束：

n_t≤n_r；

其中，n_t为t时刻选择去某节点处拿救生物资的人数，n_r为某节点处剩余救生物资的数量；

D、通过约束条件和影响因素得到两个疏散目的地，即物资点位置和疏散出口位置，将物资点位置和疏散出口位置通过手机或者手环发送给船上人员进行逃生；

构建疏散路径评价函数：

F＝α₁d_s+α₂d_e+βt_q+δr；

其中，α₁、α₂、β、δ为影响因素的权重，d_s为当前节点与所选物资节点之间的距离，d_e为所选物资节点与出口节点之间的距离，t_q为节点的排队时长，r为到达节点后的倾覆风险；

选择评价函数数值最低的一个解，得到一个物资点位置和一个疏散出口位置。