[发明专利]一种化工园区毒气泄露逃生路径规划方法

摘要

本发明提出了一种化工园区毒气泄露逃生路径规划方法。本发明先获取泄漏源点地理坐标，并以泄漏源为原点建立笛卡尔坐标系，将化工园区转化为节点网络图；采用改进后的高斯扩散模型计算出气体泄漏后大范围的有害气体浓度；通过气体扩散范围以及国家安全标准提出了一种计算出毒气泄漏后的安全区域的方法，并且提出一种改进的毒负荷量的计算方法量化人体所受伤害，采用Dijkstra最短路径算法，以毒负荷量为权重，规划出疏散人员到安全区域的最优路径。本发明及时为不同区域的人员规划出适合的安全避难所，避免了避难所拥挤情况，且简易计算方法，提高了运算速度，根据毒气对人体的量化找到一条通向避难所的最优路径。

主权项

1.一种化工园区毒气泄露逃生路径规划方法，其特征在于，该方法的步骤包括：

步骤1：根据高斯烟羽模型，确定毒气泄露后的毒气浓度；

步骤2：最优路径的规划

①建立节点网络图

将整个化工园区看作是由道路、道路交叉点、人员聚集区构成的地理网络图，将地理网络图转化为几何网络图；其中几何网络模型是要素的集合，由边线和交汇点相连组成的系统；将道路交叉点和人员聚集区视为交汇点，道路视为边线，地理网络图转化为几何网络图；

②毒气对人体危害的量化

设有毒气体浓度为C，人员在该浓度下暴露的时间为t，这种情况下毒气浓度对人体的伤害用毒负荷TL来计算：

TL＝C*t

将应急疏散路径划分成无数个路段Δl，按Δl的间隔设置浓度采样点；相邻采样点间的浓度用前一个采样点的浓度计算，因而应急疏散路径被离散化为无数段Δl组成的路径，则该路径上的毒负荷值为：

其中Δt_n指相邻采样点间采样时间间隔，c_n指相邻采样点间的毒气浓度，v_n指通过相邻采样点间的速度；n表示第n个采样点，m表示采样点总数；

在模拟计算中，假设人员在疏散过程中的速度是一个常数，连接节点i到节点j的路径的毒负荷量为：

v表示通过整个路径的速度，x_i表示节点i的x轴坐标，x_j表示节点j的x轴坐标；

因此，定义路径上危险品对人员的伤害为：

h表示当泄露点高度；z表示疏散人员的平均高度；y_k是根据节点i以及节点j的坐标(x_i,y_i)和(x_j,y_j)确定的关于x的函数；

根据美国工业卫生协会出版的《应急反应计划指南》，将气体泄漏后的区域划分出3个浓度范围；当毒气浓度在ERPG‑3范围内时采用积分计算毒气对人体伤害；当毒气浓度在ERPG‑2范围内时，以起点i的横坐标x_i和结束点j的纵坐标x_j为范围，每隔8米取一个点k，计算点k的浓度值，将取到点的浓度值进行累加，得到：

当毒气浓度在ERPG‑1范围内时，以起点i的横坐标x_i和结束点j的纵坐标x_j为范围，每隔15米取一个点k，计算点k的浓度值，将取到点的浓度值进行累加，得到：

③到达目标点最优路径的选择

在疏散过程中，需要确定一个目标点，疏散人员选择一条通向目标点的最优路径，根据的值，在众多路径中选择一条通向目标点的路径；定义疏散的方向为远离泄漏点，并沿着毒气浓度降低的方向；也就是说，当时，疏散方向为M_i‑M_j；当时，疏散方向为M_j‑M_i；在路径通行时，人员受到的伤害需要最小；综合以上分析，以疏散过程中人员健康伤害最低为目标选择最优逃生路径的模型如下：

④安全避难所的选择

以泄漏源点作为笛卡尔坐标系的原点