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当建筑物发生火灾时,常需要消防员进入室内进行灭火和救援。由于对建筑物内部结构不了解以及火场动态性的影响,消防员可能无法实时找到最佳救援路线,从而错失最佳自救和营救时机。缺乏有效实时救援路线的指引,不仅使消防员救援效率大为降低,而且极大地威胁到消防员自身的生命安全,我国每年有近20名消防队员牺牲在建筑火灾救援中。BIM技术可以建立与真实建筑物一致的建筑模型,可提供数据真实的三维建筑环境;元胞自动机模型作为一种新型离散化模型已被广泛应用于人员疏散研究,可较好地模拟行人运动规律。本文基于BIM技术和元胞自动机路径规划智慧模型研发一个能够动态规划消防员救援路径的路径规划系统,可为相关部门制定建筑火灾消防救援策略、实现高效精准救援以及智慧消防提供技术支持。基于元胞自动机“地场模型”提出一种能自动识别建筑物各种构件和内部环境的具有智能性、普适性的元胞自动机路径规划智慧模型。使用C#编程语言编写Grid脚本和PathPlan脚本,利用场景分层和碰撞检测方法使脚本能自动识别建筑物各种构件和内部环境并进行单层建筑物和多层建筑物疏散网格的划分。使用Revit分别建立一座单层大空间体育馆BIM建筑模型和一栋多层小空间办公楼BIM建筑模型。通过设计各种建筑构件并赋予相应的材质、耐火系数等特性使BIM建筑模型具有与真实建筑物一致的信息库,从而真实模拟建筑物内部环境。基于BIM建筑模型和元胞自动机路径规划智慧模型在Unity 3D中研发火灾救援路径动态规划系统。通过在建筑物内布置火模型、障碍物模型和消防员模型实现火场的布置;使用C#编程语言编写DynamicGridObstacle脚本实现动态障碍物和随机灾变功能,并通过在火场中随机添加动态障碍物和随机灾变火模型研究火场的动态性对消防员救援路径的实时影响,以仿真真实火场环境下救援路径的动态实时调整与规划;使用C#编程语言编写脚本实现网格的二维或三维智能划分、消防员的智能生成、障碍物的智能生成、多点实时监控系统、小地图、火灾音效以及“Rover”模型等功能。使用火灾救援路径动态规划系统分别对一座单层大空间体育馆和一栋多层小空间办公楼进行火灾救援路径动态规划模拟,模拟结果表明,(1)体育馆内的5名消防员均可根据火场的变化实时规划出最优救援路径,最终在126时间步(约34秒)内全部安全撤离出火场;(2)办公楼内的9名消防员均可根据火场的变化实时规划出最优救援路径,最终在219时间步(约59秒)内全部安全撤离出火场。两个工程案例的模拟结果表明本文所研发的火灾救援路径动态规划系统适用于单层建筑物和多层建筑物火灾救援路径动态规划模拟。