室内消防救援路径寻优方法研究

图2消防救援模型第8层模型
平面路网节点的选取
对于平面路网节点的选取，本文根据室内环境的特针对性地将建筑平面路网节点分类化定义为
面以消防救援模型第8层模型的俯视平面图为例进行节点选取及定义，描述本文的路网模型为单层平面路网的选
图3平面路网节点图
图4消防救援模型与平面路网节点对比图
为每类节点分别赋予不同的安全属性值和设备属性值，由于门节点和中节点并不具备安全属性和设备属性因此属性值均为0；喷淋节点安全属性值为1，设备属性值消防节点安全属性值为0，设备属性值为
表1节点属性表
安全属性
第七层
......
第八层
图5多层路网平面拓扑关系
BIM技术的三维室内救援路径规划
Dijkstra算法的室内路径生成方法
迪杰斯特拉算法(Dijkstra Algorithm)是由荷兰计算机科学家艾兹赫尔·戴克斯特拉在1956年提出的，
典的寻路算法，该算法可以在路网中快速有效地找到从单源节点到其他任意节点的最短路径。

本文的路径生成策略属于单源路径规划，且不存在负权边路径，故在完成室内路网的构建后，选用迪杰斯特拉算法实现在平面路网中路径的计算，迪杰斯特拉算法原理以一个无向图为例个顶点，每条边都有相应的不同权值，
示。

选用顶点0作为起点，顶点4作为终点，从起点出发，多条路径通向终点，把每条路径的边权值之和称为起
起点终点
4
4
9
14
10
3
084
123
765
1
2
2
6
6
7
8
8
起点
终点
44
9
14103
084123
76
5
12
2
66
7
8
8
救援
终点
救援起点
北南
西 东救援
终点
救援
起点
北南
西 东B
C
A E D
B
C
A
E
D
图9
局部节点图
图10
不同路径图
救援
终点
救援起点
北南
西 东图11
最安全路径规划
修改时间：2020年12月08日20:37:40
着时间的流逝，被困人员逃生和救援人员灭火的可能性将大大降低，因此，必须快速有效地进行救援规划。

现有的最短路径的规划方法，由于忽略了建筑内部的空间拓扑关系及火灾现场的实时情况，使得该路径规划最短而非最优，因此并不一定适用于现场火灾救援的指挥。

在简单的最短路径的基础上，本文通过对算法的改进，提出了最安全路径和消防灭火最优路径的规划方法。

最短路径仅通过迪杰斯特拉算法遍历所有节点，得出一条由起点到终点的经由若干个房间中节点及门节点所生成的路径，通过测算得出，该层救援的最短路径为798m；最安全路径则是为喷淋节点增加权重，通过算法的改进计算出一条更靠近消防喷淋的安全路径，该路径的长度为835.4m；消防灭火最优路径则是确定距离灭火点位置最近的消防节点，通过算法改进生成一条经过该节点的最短营救路径，在确定满足本次救援需求的消防节点后，通过测算，由救援起点到终点，可以经过该消防节点的最短路径为943.2m。

可以看出，最安全路径和消防灭火最优路径在增强安全性和经过消火栓的同时，也增加了救援路径的长度。

以上方法最终实现了基于不同需求生成不同路径，为火灾救援人员提供了更加智能的选择，满足了救援人员应对火灾现场的不同选择。

3总结与展望
目前人们已经做了很多路径方面的研究，但是少有人把消防条件作为路径寻优的条件，因此在火灾发生时，救援人员很难找到一条符合自己救援需求的路径。

面对室内路径规划研究中对于环境和设备信息的高精度需求以及传统火灾救援所固有的信息不完整、信息提取困难等现状，本文提出一种基于BIM的室内消防救援可视化路径寻优方法，既可实现对火灾建筑内部信息的提前预知，又能为救援人员规划出满足救援需求的路线，使消防救援的路径规划更具安全性和科学性，有效降低救援损失。

现阶段，BIM技术在国内仍处于发展初期，BIM模型并未适配所有居住建筑及公共建筑，因此，本文提出的方法主要应用于火灾救援规划的模拟演练，未来随着BIM 技术的全方面发展及应用，该方法也能用来协助救援现场的指挥，并可结合室内定位、火灾蔓延模拟等相关技术进行优化。

参考文献：
[1]王林,皇甫冬梅,贾真.BIM技术对高层建筑消防指挥救援的影响[J].
施工技术,2015,44(18):49-52.
[2]王佳,黄俊杰.BIM技术在建筑消防全生命周期的应用探索[J].建设科
技,2015,(23):52-53.
[3]CHENG M Y,CHIU K C,HSIEH Y M,et al.BIM integrated
smart monitoring technique for building fire prevention and disas⁃ter relief[J].Automation in Construction,2017,84:14-30.
[4]YA H L,YU S L,GE G,et al.The IFC-based path planning for
3D indoor spaces[J].Advanced Engineering Informatics,2013,27
(2):189-205.
[5]郭晓.应用BIM技术进行福州奥林匹克体育场施工过程仿真关键技术
研究[J].施工技术,2014,43(S2):574-576.
[6]林天扬,王佳,周小平.基于BIM的可视化消防管理平台研究[J].建筑
科学,2015,31(6):152-155.
[7]黄亚斌.BIM技术在设计中的应用实现[J].土木建筑工术,2010,2(4):
71-78.
[8]黄楠鑫,王佳,李智,等.基于IFC的室内地图模型构建研究[J].图学学
报,2019,40(1):186-192.
[9]高雪,王佳,衣俊艳.基于BIM技术的建筑内疏散路径引导研究[J].建
筑科学,2016,32(2):143-146.
[10]DIjKSTRA E W.A note on two problems in connexion with
graphs[J].Numerische Mathematik,1959,1(1):269-271.
[11]TAN G Z,HE H,SLOMAN A.Global optimal path planning for
mobile robot based onimproved Dijkstra algorithm and ant sys⁃tem algorithm[J].Journal of Central South University of Technol⁃ogy(English Edition),2006,(1):80-86.
Research on optimization method of indoor fire
rescue path
XU Zi-ao1,WANG Jia1,ZHOU Xiao-ping1,
LU Yi-xin2
（1.Beijing University of Civil Engineering and Architec-ture,Beijing100044,China;2.BIM Winner(Beijing)Technolo-gies Co.Ltd.,Beijing100041,China）
Abstract:In building fire rescue,the existing building internal path is mostly the shortest,which is difficult to realize the in-door path planning for different rescue needs.The paper puts forward an indoor fire rescue path optimization method based on BIM.The fire rescue model is established by BIM Technolo-gy,and the three-dimensional indoor road network is construct-ed in the model to give different attribute weights to different road network bined with path generation algorithm and path optimization rules,the safest path and the optimal fire-fighting path are added on the basis of the shortest path.The fire rescue route is more optional and the fire command is more convenient.
Key words:building information model;fire rescue;road net-work building;path planning
作者简介:徐子傲(1996-)，男，北京人，北京建筑大学硕士研究生，主要从事BIM技术研发、建筑与土木工程研究，北京市西城区展览馆路1号，100044。

通信作者:王佳(1969-)，女，北京建筑大学电气与信息工程学院教授，博士。

收稿日期：2020-06-05。