一種基于多智能體的井下應(yīng)急撤離虛擬人群仿真方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種基于多智能體的井下應(yīng)急撤離虛擬人群仿真方法。該方法基于多智能體技術(shù)，構(gòu)建了一種虛擬礦井緊急撤離人群仿真框架，仿真框架主要由人群仿真引擎、幾何場(chǎng)景仿真引擎、場(chǎng)景數(shù)據(jù)庫(kù)、事件記錄器、人機(jī)交互界面5部分組成。考慮到在礦難發(fā)生時(shí)生理、心理等健康因素對(duì)礦工的影響，以及不同角色的礦工在礦難發(fā)生時(shí)對(duì)礦井知識(shí)的認(rèn)識(shí)不同，做出的行為決策不同，該方法面向角色理論，構(gòu)建了班組長(zhǎng)、有經(jīng)驗(yàn)的礦工、普通礦工、救援者等不同角色的多智能體礦工人群應(yīng)急撤離模型與算法。本發(fā)明提出的仿真方法能很好的模擬礦井真實(shí)情況，具有很好的通用性與逼真性，能為井下安全事故分析與預(yù)防、礦井安全培訓(xùn)、救援演練提供有效技術(shù)支撐。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種基于多智能體的井下應(yīng)急撤離虛擬人群仿真方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及虛擬現(xiàn)實(shí)、人工智能、煤礦安全等領(lǐng)域，具體涉及基于多智能體的井下虛擬人群應(yīng)急撤離仿真方法。
【背景技術(shù)】
[0002]煤礦工業(yè)是促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，它直接關(guān)乎國(guó)家的經(jīng)濟(jì)命脈，是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基本保障，與此同時(shí)，煤炭工業(yè)又是高危險(xiǎn)行業(yè)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，每年工業(yè)傷亡中六成以上來(lái)自煤礦行業(yè)。大量的事故表明在礦難發(fā)生時(shí)如果能有效的撤離人群，遇難人數(shù)會(huì)得到顯著的控制。
[0003]但是由于礦難的發(fā)生具有突發(fā)性、不確定性、涌現(xiàn)性、災(zāi)難性等特點(diǎn)，以及井下特殊的地形，致使當(dāng)?shù)V難發(fā)生時(shí)對(duì)人群的疏散就顯得相當(dāng)困難。傳統(tǒng)的井下人群緊急疏散培訓(xùn)方法是通過(guò)案例分析、進(jìn)行安全培訓(xùn)、模擬礦難訓(xùn)練來(lái)完成；但是由于井下環(huán)境的復(fù)雜性，一些救援訓(xùn)練很難模擬真實(shí)環(huán)境，且演練本身存在較大風(fēng)險(xiǎn)，因此這種方法不易實(shí)現(xiàn)，或非常昂貴，很難達(dá)到理想的效果。
[0004]虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展為研究煤礦井下生產(chǎn)復(fù)雜系統(tǒng)提供了新方法，目前在礦井規(guī)劃與虛擬設(shè)計(jì)、采礦作業(yè)模擬、虛擬安全培訓(xùn)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、事故模擬等方面得到一定應(yīng)用。然而，對(duì)于如何構(gòu)建井下緊急情況的礦工應(yīng)急撤離過(guò)程，目前國(guó)內(nèi)外尚缺少有效方法。該方面尚沒(méi)有相關(guān)專(zhuān)利申請(qǐng)，一些公開(kāi)發(fā)表的論文也大多著重在虛擬礦井的幾何建模。
[0005]另一方面，分布式人工智能中多智能體技術(shù)通過(guò)定義個(gè)體以及個(gè)體間的交互規(guī)貝U，從而涌現(xiàn)系統(tǒng)全局行為的方法，已廣泛用于問(wèn)題求解、虛擬環(huán)境、群體機(jī)器人等領(lǐng)域，非常適合對(duì)井下虛擬人群的描述。本發(fā)明在此基礎(chǔ)上，有機(jī)結(jié)合人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)和煤礦安全技術(shù)，創(chuàng)新地提出了一種基于多智能體技術(shù)的虛擬礦井人群緊急撤離的仿真方法。該方法基于角色理論，仿真井下事故應(yīng)急撤離中，班組長(zhǎng)、有經(jīng)驗(yàn)的礦工、普通礦工、救援者等不同角色礦工的行為與決策能力，能為井下安全事故分析與預(yù)防、礦井安全培訓(xùn)、救援演練提供有效技術(shù)支撐，對(duì)提升煤礦安全管理水平、減少礦井安全事故具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和社會(huì)價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種模擬礦井真實(shí)情況，具有很好的通用性與逼真性的基于多智能體的井下應(yīng)急撤離虛擬人群仿真方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種基于多智能體的井下應(yīng)急撤離虛擬人群仿真方法，其包括以下步驟:
[0007]101、建立虛擬礦井緊急撤離仿真模型，包括人群仿真引擎，幾何場(chǎng)景仿真引擎，場(chǎng)景數(shù)據(jù)庫(kù)，事件記錄器及人機(jī)交互界面；其中所述人群仿真引擎用于生成多智能礦工群體，將礦工分為若干不同的角色，模擬礦難發(fā)生時(shí)不同角色具體反應(yīng)；所述幾何場(chǎng)景仿真引擎用于生成出3D的圖像場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景的渲染、以及與人物的動(dòng)態(tài)仿真；所述場(chǎng)景數(shù)據(jù)庫(kù)包括幾何場(chǎng)景庫(kù)及物理環(huán)境參數(shù)庫(kù)；所述事件記錄器用于記錄仿真事故模擬情況，用于進(jìn)一步對(duì)礦難的分析，所捕獲的事件也用于與已知事件進(jìn)行比較以獲得撤離方案；所述人機(jī)交互界面用于將計(jì)算機(jī)生成的圖像，由3D眼鏡、3D音效設(shè)備處理后生成3D環(huán)境，通過(guò)數(shù)據(jù)手套以及頭盔，用戶實(shí)時(shí)的與虛擬場(chǎng)景進(jìn)行動(dòng)態(tài)的交互；
[0008]102、根據(jù)步驟101建立的虛擬礦井緊急撤離仿真模型，采用面向角色理論進(jìn)行仿真；
[0009]Al、在模擬環(huán)境中礦工A正常工作；
[0010]A2、礦工A檢查是否有火災(zāi)或煙霧突發(fā)情況，當(dāng)沒(méi)有突發(fā)情況則跳轉(zhuǎn)到Al，反之則跳轉(zhuǎn)至步驟A3 ；
[0011]A3、礦工A通知其他礦工到指定點(diǎn)集合，獲取逃跑線路，并判斷道路是否暢通，若道路暢通則跳轉(zhuǎn)到A6，反之跳轉(zhuǎn)到步驟A4;
[0012]A4、判斷礦工A是否為領(lǐng)導(dǎo)者，若不是領(lǐng)導(dǎo)者則跳轉(zhuǎn)到A6，反之跳轉(zhuǎn)到步驟A5 ；
[0013]A5、礦工A搜索礦井框架路線，獲得新的逃跑路線，并將路線傳達(dá)給其他礦工；
[0014]A6、跟隨領(lǐng)導(dǎo)者，跳轉(zhuǎn)至步驟A7;
[0015]A7、判斷所有礦工是否健康，若礦工B身體健康值低于規(guī)定值，則在原地等待救援，反之跳轉(zhuǎn)至步驟AS;
[0016]AS、領(lǐng)導(dǎo)者判斷撤離路線環(huán)境是否安全，若不安全則跳轉(zhuǎn)到A4，反之跳轉(zhuǎn)
[0017]至步驟A9 ；
[0018]A9、安全完成撤離。
[0019]進(jìn)一步的，步驟101中的多智能體礦工包括感知模塊、運(yùn)動(dòng)模塊、認(rèn)知模塊、行為模塊及內(nèi)部屬性模塊，其中，所述感知模塊獲取虛擬環(huán)境中的各種信息；所述運(yùn)動(dòng)模塊用于對(duì)虛擬礦工的運(yùn)動(dòng)合成和控制；所述認(rèn)知模塊實(shí)現(xiàn)任務(wù)規(guī)劃與路徑規(guī)劃；所述行為模塊用于規(guī)劃一個(gè)任務(wù)完成；所述內(nèi)部屬性模塊用于反應(yīng)井下礦工的生理、心理狀態(tài)。
[0020]進(jìn)一步的，步驟101中場(chǎng)景數(shù)據(jù)庫(kù)中的幾何場(chǎng)景庫(kù)包含有虛擬礦井環(huán)境的主要數(shù)據(jù)信息，幾何場(chǎng)景庫(kù)將虛擬礦井處理為一種分層模型，包括高層拓?fù)鋱D與底層網(wǎng)格地圖，在撤離時(shí)，領(lǐng)導(dǎo)者礦工根據(jù)高層拓?fù)鋱D由Dijkstra算法尋找出粗略的逃生路徑，進(jìn)行全局路徑導(dǎo)航；如果遇到障礙則進(jìn)行精確路徑規(guī)劃，虛擬礦工應(yīng)用幾何場(chǎng)景網(wǎng)格圖，由A*算法實(shí)現(xiàn)局部路徑規(guī)劃。
[0021]進(jìn)一步的，步驟101中場(chǎng)景數(shù)據(jù)庫(kù)中的物理環(huán)境參數(shù)庫(kù)存儲(chǔ)有虛擬場(chǎng)景中的溫度、濕度、瓦斯?jié)舛燃盁熿F值環(huán)境參數(shù)。
[0022]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果如下:
[0023]本發(fā)明創(chuàng)新地提出了一種基于多智能體技術(shù)的虛擬礦井人群緊急撤離的仿真方法。該方法基于角色理論，仿真井下事故應(yīng)急撤離中，班組長(zhǎng)、有經(jīng)驗(yàn)的礦工、普通礦工、救援者等不同角色礦工的行為與決策能力，能為井下安全事故分析與預(yù)防、礦井安全培訓(xùn)、救援演練提供有效技術(shù)支撐，對(duì)提升煤礦安全管理水平、減少礦井安全事故具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和社會(huì)價(jià)值。通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)仿真的方法來(lái)研究井下人群應(yīng)急撤離，不僅能重現(xiàn)井下事故發(fā)生過(guò)程，還能通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)的交互性，仿真井下應(yīng)急撤離人群的行為決策過(guò)程，為井下安全事故分析與預(yù)防、礦井安全培訓(xùn)、救援演練提供有效技術(shù)支撐。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】[0024]圖1為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例仿真框架結(jié)構(gòu)；
[0025]圖2為多智能體的虛擬礦工模型結(jié)構(gòu)；
[0026]圖3為虛擬礦工群體緊急撤離方案。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖給出一個(gè)非限定性的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述。
[0028]首先是系統(tǒng)仿真框架，仿真框架由幾何場(chǎng)景仿真引擎、人群仿真引擎，事件記錄器，場(chǎng)景數(shù)據(jù)庫(kù)，人機(jī)交互界面等5部分組成，各部分相互協(xié)調(diào)完成整個(gè)仿真系統(tǒng)工作，在仿真進(jìn)行時(shí)，各部分具體實(shí)現(xiàn)功能如下:
[0029]幾何場(chǎng)景仿真引擎部分主要是生成出3D的圖像場(chǎng)景，比如整個(gè)井下環(huán)境、障礙物、出口、出口標(biāo)志等等，然后通過(guò)仿真軟件實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景的渲染、以及與人物的動(dòng)態(tài)仿真。我們對(duì)場(chǎng)景中的物體3D建模是通過(guò)Multigen Creator實(shí)現(xiàn)的,仿真軟件使用的是VegaPrime。
[0030]在仿真框架中，場(chǎng)景數(shù)據(jù)庫(kù)包括幾何場(chǎng)景庫(kù)、物理環(huán)境參數(shù)庫(kù)。幾何場(chǎng)景庫(kù)主要包含虛擬礦井環(huán)境的主要數(shù)據(jù)信息。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》，以及礦井的實(shí)際情況，我們添加了一些主要信息到虛擬礦井的知識(shí)模型中，比如:集合點(diǎn)、主要逃生路線、輔助逃生路線、最短路徑等，礦工根據(jù)角色的不同對(duì)礦井信息具有不同的訪問(wèn)權(quán)限，如領(lǐng)班、有經(jīng)驗(yàn)的礦工、以及救援者等在礦難發(fā)生時(shí)具有礦井全部知識(shí)模型，他們對(duì)逃生路線都很清楚，知道各種逃跑預(yù)案，且能根據(jù)這些知識(shí)，重新構(gòu)建撤離路線。然而普通的礦工在礦難發(fā)生時(shí)只具有礦井局部知識(shí)模型，大多數(shù)時(shí)候只能選擇跟隨領(lǐng)導(dǎo)者進(jìn)行緊急撤離。
[0031]幾何場(chǎng)景庫(kù)將虛擬礦井處理為一種分層模型，它包括高層的拓?fù)鋱D與底層網(wǎng)格地圖。撤離中，領(lǐng)導(dǎo)者礦工根據(jù)拓?fù)鋱D由Dijkstra算法尋找出粗略的逃生路徑，進(jìn)行全局路徑導(dǎo)航；如果遇到障礙，需要進(jìn)行精確路徑規(guī)劃，虛擬礦工應(yīng)用幾何場(chǎng)景網(wǎng)格圖，由A*算法實(shí)現(xiàn)局部路徑規(guī)劃。
[0032]物理環(huán)境參數(shù)庫(kù)中主要存貯虛擬場(chǎng)景中的溫度、濕度、瓦斯?jié)舛?、煙霧值等環(huán)境參數(shù)?？紤]到虛擬現(xiàn)實(shí)仿真的實(shí)時(shí)性，目前這些物理參數(shù)主要根據(jù)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)理論，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)解算離線生成。這些參數(shù)主要用于構(gòu)建事故場(chǎng)景下虛擬人群的生理模型和心理模型，真實(shí)模擬撤離過(guò)程。
[0033]在仿真框架中人群仿真引擎的主要作用是:生成多智能礦工群體，將礦工分為不同的角色，模擬礦難發(fā)生時(shí)不同角色具體反應(yīng)以及其撤離方法。
[0034]礦工模型結(jié)構(gòu)具體如圖2所示，虛擬礦工模型主要由感知模塊、運(yùn)動(dòng)模塊、認(rèn)知模塊、行為模塊、內(nèi)部屬性模塊等五部分組成。虛擬礦工的運(yùn)動(dòng)合成和控制，主要是由運(yùn)動(dòng)模塊通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制接口調(diào)用D1-Guy程序指令實(shí)現(xiàn)；虛擬礦工將通過(guò)感知獲取虛擬環(huán)境中的各種信息(包括用戶發(fā)布的控制指令)；認(rèn)知模塊實(shí)現(xiàn)任務(wù)規(guī)劃與路徑規(guī)劃；虛擬礦工通過(guò)認(rèn)知模塊規(guī)劃得到一個(gè)任務(wù)時(shí)，要完成這個(gè)任務(wù)就需要行為模塊來(lái)完成；內(nèi)部屬性是虛擬礦工行為建模與仿真的關(guān)鍵，主要反應(yīng)事故場(chǎng)景下井下礦工特殊的生理、心理狀態(tài)。內(nèi)部屬性能影響虛擬礦工的感知、認(rèn)知和行為功能，同時(shí)感知、認(rèn)知、行為也將直接或間接影響、改變其內(nèi)部屬性，例如:疲勞是一種情緒反應(yīng)，當(dāng)虛擬礦工采取過(guò)多的行動(dòng)后，可能增加疲勞度，產(chǎn)生休息愿望，當(dāng)虛擬礦工休息后，其疲勞度又將降低。
[0035]各個(gè)礦工既能與環(huán)境相互作用，也能與其它礦工相互作用。在緊急情況發(fā)生時(shí)，領(lǐng)導(dǎo)者能夠知道具體逃跑路線并且找到相應(yīng)路線，與其它礦工進(jìn)行通信，最后做出相應(yīng)的決策。跟隨者主要做的一些反應(yīng)是觀察周?chē)闆r、躲避、以及跟隨等等。我們考慮到生理或心理對(duì)礦工的影響，礦工健康值與逃跑速度成正比，我們?cè)O(shè)定健康值最高為100，當(dāng)健康值越低，其逃跑速度越慢，當(dāng)跟隨者健康值低于最低設(shè)定值(40)的時(shí)候，將不在進(jìn)行逃跑，只能在原地等待救援，當(dāng)領(lǐng)導(dǎo)者的健康值低于最低設(shè)定值(60)的時(shí)候，領(lǐng)導(dǎo)者就會(huì)自動(dòng)變?yōu)楦S者，這個(gè)時(shí)候在跟隨者中受過(guò)逃離訓(xùn)練的有經(jīng)驗(yàn)的健康礦工就會(huì)自動(dòng)變?yōu)轭I(lǐng)導(dǎo)者，不管是領(lǐng)導(dǎo)者還是跟隨者的行為都是受到相應(yīng)逃離算法的控制。
[0036]事件記錄器主要是記錄仿真事故模擬情況，用于進(jìn)一步對(duì)礦難的分析，比如獲得疏散路徑以及統(tǒng)計(jì)信息等，所捕獲的事件也可以用于與已知事件進(jìn)行比較，以獲得更好的撤離方案。
[0037]人機(jī)交互界面是用戶與虛擬環(huán)境交互的接口，它主要由顯示圖像的計(jì)算機(jī)、手勢(shì)跟蹤的數(shù)據(jù)手套、頭部跟蹤器的頭盔、3D眼鏡、3D音效設(shè)備構(gòu)成。通過(guò)計(jì)算機(jī)生成的圖像，由3D眼鏡、3D音效設(shè)備處理后生成3D環(huán)境，通過(guò)數(shù)據(jù)手套以及頭盔，用戶能實(shí)時(shí)的與虛擬場(chǎng)景進(jìn)行動(dòng)態(tài)的交互。
[0038]下面結(jié)合圖3具體的說(shuō)明人群緊急撤離的仿真算法:
[0039]根據(jù)礦井的復(fù)雜地形，本專(zhuān)利提出了如圖3所示的撤離方法，當(dāng)正常情況下，礦井中沒(méi)有危險(xiǎn)的事件觸發(fā)，此時(shí)礦工在正常工作，然而當(dāng)危險(xiǎn)事件例如爆炸、火災(zāi)觸發(fā)時(shí)，礦工馬上會(huì)離開(kāi)危險(xiǎn)地方并與與其他礦工進(jìn)行通信，并向指定的逃離集合點(diǎn)行進(jìn)。
[0040]如果逃生路線是暢通的，則跟隨者類(lèi)礦工在領(lǐng)導(dǎo)者類(lèi)礦工的帶領(lǐng)下按照指定路線安全撤離，在健康值正常的情況下礦工最后完成撤離，如果在撤離過(guò)程中健康值低于最低健康值，則礦工會(huì)倒下，等待救援。
[0041]然而當(dāng)逃跑路線受阻時(shí)，不同的礦工，對(duì)待突發(fā)情況的反應(yīng)是不同的。比如領(lǐng)導(dǎo)者，其中主要包括領(lǐng)班，救援人員，以及經(jīng)驗(yàn)豐富的礦工，他們有完整的逃跑方案，比如當(dāng)主撤離道路受阻時(shí)，能馬上尋找出新的路徑，能夠通過(guò)尋找新的道路去營(yíng)救其他受困人員。然而普通的跟隨者礦工，當(dāng)?shù)V難發(fā)生時(shí)內(nèi)心是很恐慌的，當(dāng)主逃跑路線被阻隔的時(shí)候只能選擇跟隨領(lǐng)導(dǎo)者，進(jìn)而跟隨后者完成撤離。在撤離過(guò)程中如果健康值低于設(shè)定值，礦工就會(huì)倒下，并在原地等待救援，如果健康值正常則跟隨領(lǐng)導(dǎo)者完成撤離。
[0042]具體撤離算法步驟如下:
[0043]Stepl:礦工正常工作。
[0044]St印2:檢查是否有突發(fā)情況(火災(zāi)、煙霧等)，沒(méi)有突發(fā)情況
[0045]則跳轉(zhuǎn)到St印1，反之繼續(xù)執(zhí)行程序。
[0046]Step3:與其他礦工通信，到指定點(diǎn)集合，獲取逃跑線路，并判斷道路是否暢通，若道路暢通則跳轉(zhuǎn)到Step6，反之繼續(xù)執(zhí)行程序。
[0047]Step4:判斷礦工是否為領(lǐng)導(dǎo)者，若不是領(lǐng)導(dǎo)者則跳轉(zhuǎn)到Step6，反之繼續(xù)執(zhí)行程序。
[0048]Step5:搜索礦井框架路線，獲得新的逃跑路線，并將路線傳達(dá)給其他礦工。
[0049]St印6:跟隨領(lǐng)導(dǎo)者。
[0050]Step7:判斷礦工是否健康，若礦工身體健康值低于規(guī)定值，則在原地等待救援，反之繼續(xù)執(zhí)行程序。[0051]StepS:判斷撤離路線環(huán)境是否安全，若不安全則跳轉(zhuǎn)到Step4，反之繼續(xù)執(zhí)行程序。
[0052]St印9:安全完成撤離。
[0053]我們通過(guò)一個(gè)火災(zāi)實(shí)例，演示了井下人群應(yīng)急撤離，虛擬礦工在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，通過(guò)礦井分層模型及相應(yīng)的路徑算法，能正確規(guī)劃出由起點(diǎn)到目的地的逃跑路徑；火災(zāi)放生時(shí)，虛擬礦工撤離火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)；虛擬礦工在指點(diǎn)集合點(diǎn)集合；跟隨者在領(lǐng)導(dǎo)者的帶領(lǐng)下進(jìn)行緊急撤離。
[0054]通過(guò)火災(zāi)實(shí)例顯示出本發(fā)明提出的仿真方法，能很好的模擬真實(shí)情況，通過(guò)對(duì)虛擬礦工撤離情況的分析，能為井下緊急撤離提供有力的技術(shù)支持。
[0055]以上這些實(shí)施例應(yīng)理解為僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。在閱讀了本發(fā)明的記載的內(nèi)容之后，技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等效變化和修飾同樣落入本發(fā)明井下應(yīng)急撤離虛擬人群仿真方法權(quán)利要求所限定的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于多智能體的井下應(yīng)急撤離虛擬人群仿真方法，其特征在于，包括以下步驟: 101、建立虛擬礦井緊急撤離仿真模型，包括人群仿真引擎，幾何場(chǎng)景仿真引擎，場(chǎng)景數(shù)據(jù)庫(kù)，事件記錄器及人機(jī)交互界面；其中所述人群仿真引擎用于生成多智能礦工群體，將礦工分為若干不同的角色，模擬礦難發(fā)生時(shí)不同角色具體反應(yīng)；所述幾何場(chǎng)景仿真引擎用于生成出3D的圖像場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景的渲染、以及與人物的動(dòng)態(tài)仿真；所述場(chǎng)景數(shù)據(jù)庫(kù)包括幾何場(chǎng)景庫(kù)及物理環(huán)境參數(shù)庫(kù)；所述事件記錄器用于記錄仿真事故模擬情況，用于進(jìn)一步對(duì)礦難的分析，所捕獲的事件也用于與已知事件進(jìn)行比較以獲得撤離方案；所述人機(jī)交互界面用于將計(jì)算機(jī)生成的圖像，由3D眼鏡、3D音效設(shè)備處理后生成3D環(huán)境，通過(guò)數(shù)據(jù)手套以及頭盔，用戶實(shí)時(shí)的與虛擬場(chǎng)景進(jìn)行動(dòng)態(tài)的交互； 102、根據(jù)步驟101建立的虛擬礦井緊急撤離仿真模型，采用面向角色理論進(jìn)行仿真； Al、在模擬環(huán)境中礦工A正常工作； A2、礦工A檢查是否有火災(zāi)或煙霧突發(fā)情況，當(dāng)沒(méi)有突發(fā)情況則跳轉(zhuǎn)到Al，反之則跳轉(zhuǎn)至步驟A3 ； A3、礦工A通知其他礦工到指定點(diǎn)集合，獲取逃跑線路，并判斷道路是否暢通，若道路暢通則跳轉(zhuǎn)到A6，反之跳轉(zhuǎn)到步驟A4; A4、判斷礦工A是否為領(lǐng)導(dǎo)者，若不是領(lǐng)導(dǎo)者則跳轉(zhuǎn)到A6，反之跳轉(zhuǎn)到步驟A5 ； A5、礦工A搜索礦井框架路線，獲得新的逃跑路線，并將路線傳達(dá)給其他礦工； A6、跟隨領(lǐng)導(dǎo)者，跳轉(zhuǎn)至步驟A7; A7、判斷所有礦工是否健康，若礦工B身體健康值低于規(guī)定值，則在原地等 待救援，反之跳轉(zhuǎn)至步驟AS; AS、領(lǐng)導(dǎo)者判斷撤離路線環(huán)境是否安全，若不安全則跳轉(zhuǎn)到A4，反之跳轉(zhuǎn) 至步驟A9 ； A9、安全完成撤離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多智能體的井下應(yīng)急撤離虛擬人群仿真方法，其特征在于:步驟101中的多智能體礦工包括感知模塊、運(yùn)動(dòng)模塊、認(rèn)知模塊、行為模塊及內(nèi)部屬性模塊，其中，所述感知模塊獲取虛擬環(huán)境中的各種信息；所述運(yùn)動(dòng)模塊用于對(duì)虛擬礦工的運(yùn)動(dòng)合成和控制；所述認(rèn)知模塊實(shí)現(xiàn)任務(wù)規(guī)劃與路徑規(guī)劃；所述行為模塊用于規(guī)劃一個(gè)任務(wù)完成；所述內(nèi)部屬性模塊用于反應(yīng)井下礦工的生理、心理狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多智能體的井下應(yīng)急撤離虛擬人群仿真方法，其特征在于:步驟101中場(chǎng)景數(shù)據(jù)庫(kù)中的幾何場(chǎng)景庫(kù)包含有虛擬礦井環(huán)境的主要數(shù)據(jù)信息，幾何場(chǎng)景庫(kù)將虛擬礦井處理為一種分層模型，包括高層拓?fù)鋱D與底層網(wǎng)格地圖，在撤離時(shí)，領(lǐng)導(dǎo)者礦工根據(jù)高層拓?fù)鋱D由Dijkstra算法尋找出粗略的逃生路徑，進(jìn)行全局路徑導(dǎo)航；如果遇到障礙則進(jìn)行精確路徑規(guī)劃，虛擬礦工應(yīng)用幾何場(chǎng)景網(wǎng)格圖，由A*算法實(shí)現(xiàn)局部路徑規(guī)劃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多智能體的井下應(yīng)急撤離虛擬人群仿真方法，其特征在于:步驟101中場(chǎng)景數(shù)據(jù)庫(kù)中的物理環(huán)境參數(shù)庫(kù)存儲(chǔ)有虛擬場(chǎng)景中的溫度、濕度、瓦斯?jié)舛燃盁熿F值環(huán)境參數(shù)。
【文檔編號(hào)】G09B19/00GK103810741SQ201410056652
【公開(kāi)日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2014年2月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月19日
【發(fā)明者】蔡林沁, 楊卓, 虞繼敏, 張建榮, 劉彬彬 申請(qǐng)人:重慶郵電大學(xué)