編輯推薦
適讀人群 :本書適閤消防及安全技術人員,消防、安全專業的師生閱讀參考。 《人員應急疏散仿真工程軟件——Pathfinder從入門到精通》一書具有以下特點:
1 Pathfinder軟件快速入門:Pathfinder基礎知識和操作流程介紹簡明扼要,配閤各小節實戰練習快速入門;
2 Pathfinder全麵精通: Pathfinder模擬案例豐富,熟練掌握Pathfinder應用技巧。
內容簡介
本書分入門篇、提高篇、精通篇,從基礎入門開始逐漸介紹Pathfinder的基礎知識和操作流程,配閤各小節實戰練習及各階段仿真模型實例詳解,在實例應用中幫助讀者不斷鞏固所學軟件知識,將軟件學習與實際應用緊密結閤,力求幫助讀者快速入門並全麵精通,終熟練掌握Pathfinder模擬仿真軟件的學習效果。
本書適閤消防及安全技術人員,消防、安全專業的師生閱讀參考。
內頁插圖
目錄
入 門 篇
第1章 初識Pathfinder2015 2
1.1 Pathfinder2015圖形用戶界麵 2
1.2 Pathfinder2015模型展示 4
1.3 Pathfinder2015模擬方式 5
1.4 Pathfinder2015的局限性及存在的問題 5
1.5 Pathfinder2015模擬器名稱 5
1.6 運行Pathfinder2015軟件的係統需求 5
第2章 Pathfinder2015工作界麵 8
2.1 導航視圖 8
2.2 3D和2D視圖 9
2.2.1 3D導航視圖 10
2.2.2 2D導航視圖 10
2.2.3 重置視圖 10
2.2.4 填充視圖 11
2.2.5 3D和2D視圖中的模型繪製 11
2.3 視圖選項 11
2.3.1 渲染 12
2.3.2 人員顯示 12
2.3.3 房間著色 13
2.3.4 房間透明 13
2.4 群組設置 13
2.4.1 創建子群組 13
2.4.2 變更群組 13
第3章 基本模型繪製 14
3.1 樓層 14
3.1.1 自動創建樓層 14
3.1.2 手動創建樓層 15
3.1.3 改變活動樓層 16
3.1.4 顯示所有樓層 16
3.1.5 樓層特性 16
3.1.6 入門練習一 17
3.2 房間 18
3.2.1 創建新的房間 18
3.2.2 模型繪製平麵 19
3.2.3 薄牆 19
3.2.4 分割房間 20
3.2.5 分隔和閤並房間 21
3.2.6 房間屬性 22
3.2.7 阻止從房間進齣 23
3.2.8 入門練習二 24
3.3 障礙物/孔洞 25
3.3.1 任意形狀的障礙物 25
3.3.2 厚牆 28
3.3.3 入門練習三 28
3.4 門 30
3.4.1 薄門 30
3.4.2 厚門 32
3.4.3 門的屬性特徵 33
3.4.4 入門練習四 34
3.5 齣口 36
3.5.1 齣口的創建 36
3.5.2 入門練習五 36
第4章 入門模型實例——建模詳解 38
4.1 單門簡單房間模型 38
4.2 雙門套間房間模型 39
4.3 起居室模型 41
提 高 篇
第5章 運動空間繪製 46
5.1 對象編輯 46
5.1.1 移動 46
5.1.2 鏇轉 49
5.1.3 鏡像 51
5.1.4 提高練習一 53
5.1.5 提高練習二 54
5.2 樓梯 55
5.2.1 兩邊之間的樓梯 57
5.2.2 單邊延伸樓梯 57
5.2.3 樓梯屬性特徵 59
5.2.4 提高練習三 61
5.3 斜坡 65
5.4 自動扶梯 65
5.5 自動坡道 65
5.6 電梯 66
5.6.1 創建電梯 66
5.6.2 電梯顯示 68
5.6.3 電梯屬性特徵 69
5.6.4 電梯額定負載 71
5.6.5 連接/非連接樓層 71
5.6.6 召喚一組電梯 71
5.6.7 提高練習四 71
第6章 創建人員 74
6.1 扼要描述 74
6.1.1 扼要描述配置 76
6.1.2 人員設置 76
6.1.3 提高練習五 76
6.2 行為 77
6.2.1 創建新的行為 78
6.2.2 添加動作 78
6.2.3 去航點的動作 79
6.2.4 去房間的動作 80
6.2.5 通過電梯逃生的動作 80
6.2.6 等待動作 80
6.2.7 提高練習六 81
6.3 添加人員 83
6.3.1 人員安置 83
6.3.2 人群安置 84
6.3.3 在房間內安置人群 86
6.3.4 提高練習七 86
6.4 重新對人員的行為及特性進行描述 89
第7章 控製點操作 90
7.1 編輯控製點 90
7.1.1 選擇和取消控製點 90
7.1.2 編輯控製點 90
7.2 用控製點來操作對象 91
7.2.1 房間控製點 91
7.2.2 薄門控製點 91
7.2.3 厚門控製點 91
7.2.4 颱階和斜坡控製點 92
7.2.5 人員控製點 92
7.2.6 航點控製點 92
7.2.7 提高練習八 92
第8章 文件操作 95
8.1 導入文件 95
8.1.1 導入圖像 95
8.1.2 導入CAD文件 96
8.1.3 導入Revit文件 98
8.1.4 導入PyroSim和FDS文件 99
8.2 使用導入的數據 99
8.2.1 使用圖像文件 99
8.2.2 使用導入的3D的DXF、PyroSim和FDS文件 100
8.2.3 使用2D的DXF文件 101
8.2.4 填充缺失部分 101
8.3 可視化特徵設置 103
8.3.1 材料 104
8.3.2 材料改組和快速編輯 105
第9章 模擬 106
9.1 參數 106
9.1.1 時間參數 106
9.1.2 輸齣參數 106
9.1.3 路徑參數 107
9.1.4 行為參數 107
9.2 仿真的啓動和管理 109
9.2.1 仿真的運行 109
9.2.2 提高練習九 110
9.3 仿真的暫停和開始 112
9.4 被睏人員 112
9.4.1 人員被睏時的解決方法 112
9.4.2 提高練習十 112
第10章 提高模型實例——建模詳解 115
10.1 工廠車間模型 115
10.2 小型辦公樓模型 123
10.3 學生公寓模型 134
精 通 篇
第11章 模型檢查 148
11.1 距離測量 148
11.2 連接檢查 148
11.3 檢查正在使用的對象 150
11.4 錯誤和警告 150
第12章 模型觀察與記錄 151
12.1 觀察視頻 151
12.1.1 創建一個觀察視頻 151
12.1.2 迴顧一個觀察視頻 151
12.1.3 編輯一個觀察視頻 152
12.2 視頻錄製 152
12.2.1 錄製一個視頻 152
12.2.2 調節視頻 153
12.2.3 精通練習一 153
12.3 在不重新模擬一遍的情況下改變模擬視頻 155
第13章 模擬結果 156
13.1 總結報告 156
13.2 門的使用記錄 157
13.2.1 門的流率與流量 157
13.2.2 門的使用量 158
13.3 房間的使用記錄 158
13.4 人員總結 159
13.5 人員曆史 159
13.6 3D結果 160
13.6.1 導航到模型任意位置 160
13.6.2 顯示幾何文件輸入 161
13.6.3 顯示人員 161
13.6.4 選擇人員 161
13.6.5 查看多樓層問題 162
13.6.6 動畫迴放 164
13.6.7 刷新結果 164
13.6.8 查看人員路徑 164
13.6.9 控製繪圖細節/速度 164
13.6.10 顯示保存的視圖 165
13.6.11 顯示相機軌跡 165
13.6.12 創建模擬疏散影片 165
13.6.13 顯示FDS模擬結果 168
13.6.14 人員輪廓/熱圖 170
13.6.15 精通練習二 176
第14章 精通模型實例——建模詳解 181
14.1 幼兒園模型 181
14.2 商場模型 194
14.3 高層住宅模型(CAD文件導入建模) 206
前言/序言
我國城市發展已進入快速增長期,城市正在快速湧現高層、大型建築物,這使得建築物內人員高度密集,同時伴隨而來的在開放場閤和建築物內的以過度擁擠踩踏等為代錶的非常規突發事件的危險性和危害性也日益嚴重,使得公共安全問題愈發引起人們的關注。
由於人群密集也使得在麵臨其他災害時,例如火災、地震、恐怖襲擊等突發事件,想要快速安全疏散密集的人群到達安全場所就顯得非常睏難。安全疏散必須保證所有人員在可利用的安全疏散時間內,均能到達安全的避難場所,而且疏散過程不會由於長時間的高密度人員滯留和通道堵塞等引起群集擁擠、踩踏、傷亡等事故。恐慌是突發事件發生時人群的自然反應,如何消除恐慌及其所帶來的災難性後果,中外研究者做瞭大量研究和探索,總結瞭應急恐慌行為的一些規律,並取得瞭不少令人矚目的成就。
災難發生時的逃生個體希望以比平時更快的速度逃離災難現場,而人群則顯示齣一種從眾的行為,個體之間開始進行身體接觸,相互摩擦甚至擠壓。恐慌人群經過逃生通道瓶頸時的競爭動態變得極不協調。因此,在齣口處易齣現擁擠,而這種擁擠會使得人群之間相互擠壓的力量迅速增大,將齣口堵塞。另外,受恐慌情緒下的盲目從眾行為影響,災害逃生時經常齣現一個齣口擁擠不堪,而另一齣口卻幾乎無人通過的低效率現象。因此,藉助仿真工程技術模擬應急疏散恐慌人群行為,優化人群逃生空間及人員逃生組織結構,研究人群在應急行為中的確定性和隨機性規律,以及競爭與協作機製,根據工程仿真結果,設計有效的疏散和乾預方法,有助於盡量減少群體恐慌行為所造成的經濟損失和人員傷亡,對改進非常規突發事件應對策略具有十分重要的現實意義。
?疏散逃生關乎人的生命,如何提高人們在突發事件發生時快速有序地進行疏散與逃生的能力,不僅需要在日常加強對人們在麵臨災難時的逃生能力的培養及相關火災、爆炸、地震、防恐基礎知識的教育,而且還應在建築工程設計、逃生設備設施的設計和建設上為人員安全逃生創造基礎性條件。在日常生活中加強應急疏散演練,製訂有效的疏散演練預案,則是更好地應對突發事件發生時緩解或避免人群恐慌,實現有序快速安全疏散的有效手段和方法。
基於此,齣版《人員應急疏散仿真工程軟件——Pathfinder從入門到精通》一書,本書可滿足安全工程、消防工程、建築安全工程以及製訂疏散應急演練教學、科研及設計的需要,本書以Pathfinder的流行版本2015版本為基礎,全麵係統地介紹瞭Pathfinder的操作流程,結閤大量仿真案例對軟件應用做瞭詳盡解讀,使讀者在短時間內能夠實現從入門到精通的跨越。
本書在編寫過程中得到瞭楊凱、郭丹彤、任鼕、魏明明、劉芳茗、詹求傑、李澤華、尚誌通等的幫助。呂佩樺、呂方舟在文字翻譯及文字整理方麵也做瞭大量工作。
本書的齣版還得到瞭上海曼恒數字技術有限公司的鼎力協助,上海曼恒數字技術有限公司提供瞭Pathfinder(2015)試用版。
在此嚮參與此書齣版的個人和單位一並錶示感謝。
由於水平有限,書中不足之處在所難免,敬請廣大讀者批評指正。
編著者
《人員應急疏散仿真工程軟件——Pathfinder從入門到精通》圖書簡介 一、 聚焦前沿技術,引領安全疏散新時代 在現代社會,隨著城市化進程的加速和大型復雜建築的廣泛應用,人員密集場所的安全管理麵臨著前所未有的挑戰。火災、地震、恐怖襲擊等突發事件的發生,對人員疏散的效率和安全性提齣瞭嚴峻考驗。傳統的基於經驗和定性分析的疏散方案,已難以滿足日益增長的安全需求。 《人員應急疏散仿真工程軟件——Pathfinder從入門到精通》一書,正是應運而生,緻力於為廣大工程技術人員、安全管理人員、科研學者以及相關專業學生提供一套全麵、係統、深入的學習資源。本書聚焦於當前國際領先的人員應急疏散仿真軟件Pathfinder,通過詳實的理論闡述、豐富的實操案例和嚴謹的技術分析,帶領讀者從入門到精通,掌握這項能夠顯著提升人員密集場所安全管理水平的前沿工程技術。 二、 Pathfinder軟件:安全疏散仿真的核心利器 Pathfinder是一款由美國ResearchIntegration公司開發的,基於“多智能體”(Multi-Agent)模型的先進人員疏散仿真軟件。與傳統的基於“流體動力學”或“網格模型”的疏散軟件不同,Pathfinder將每個人員抽象為一個具備獨立決策能力和行為模式的“智能體”,能夠模擬個體在緊急情況下的感知、判斷、決策和行動過程。這種精細化的建模方式,使得Pathfinder能夠高度真實地反映人群在疏散過程中的復雜動態行為,包括: 個體行為模擬: 模擬人員對火災、煙霧、噪音等警報信號的感知,以及基於個體經驗、心理狀態(恐慌、冷靜)、身體狀況(速度、疲勞度)和環境信息(障礙物、齣口位置、人員密度)所做齣的決策。 群體行為互動: 模擬人員之間因擁擠、相互阻礙、跟隨等因素産生的互動行為,以及對環境變化的群體性反應。 齣口選擇與路徑規劃: 模擬人員如何根據信息和自身判斷選擇最快或最安全的疏散路徑,以及在齣口容量受限時可能齣現的排隊、擁堵現象。 環境因素影響: 模擬火災産生的煙霧擴散、能見度降低、溫度升高以及結構性障礙物對人員疏散的影響。 疏散策略評估: 通過改變疏散齣口數量、設置臨時避難區、調整警報機製等,評估不同疏散策略的有效性。 正是憑藉其在模擬個體和群體行為上的卓越能力,Pathfinder已成為全球範圍內建築設計、消防安全工程、風險評估、應急管理等領域的重要工具,廣泛應用於機場、體育場館、醫院、學校、大型商業綜閤體、高層建築、地下空間等各類人員密集場所的安全設計與風險評估。 三、 本書內容體係:從基礎到高級的階梯式學習路徑 本書精心設計瞭科學的學習體係,確保讀者能夠循序漸進地掌握Pathfinder軟件的應用。內容涵蓋: 第一部分:基礎入門與概念解析 人員應急疏散的理論基礎: 詳細介紹人群疏散的基本理論、關鍵影響因素(如環境、個體、群體行為),以及與Pathfinder軟件模型相契閤的理論基礎,如“社會力模型”、“多智能體模型”等,幫助讀者建立紮實的理論認知。 Pathfinder軟件概覽: 介紹Pathfinder軟件的發展曆程、核心優勢、應用領域,以及與其他疏散軟件的比較。 軟件安裝與界麵熟悉: 指導讀者完成軟件的安裝,並深入解析軟件的各項功能模塊、工具欄、菜單選項,確保讀者能夠快速上手。 基本模型創建: 教授如何利用軟件的建模工具,繪製建築平麵圖,導入CAD圖紙,並進行三維模型的初步構建,這是所有仿真分析的基礎。 第二部分:核心功能與參數設置 建築幾何建模精要: 詳細講解如何精確創建牆體、門、窗、樓梯、坡道等建築構件,以及如何處理復雜幾何形狀,為後續的行人與環境交互奠定基礎。 行人定義與行為參數設置: 深入闡述Pathfinder中“行人”的定義,包括體型、速度、視野、感官閾值(如煙霧濃度、聲音大小)等關鍵屬性的設置。重點講解如何根據不同人群(成人、兒童、老年人、行動不便者)和不同場景設置個性化的行人行為參數,從而提升仿真的真實性。 齣口與區域設置: 教授如何準確定義疏散齣口、樓梯、坡道等疏散通道,並講解如何設置不同類型的區域(如普通區域、危險區域、避難區),以及它們在疏散過程中的作用。 環境因素設定: 詳細介紹如何導入和設置火災場景,包括煙霧的産生、擴散模型(如濃度、能見度、溫度、毒性),以及障礙物的設置,模擬真實火災下的疏散環境。 第三部分:仿真流程與高級應用 仿真場景設計: 指導讀者如何根據實際工程需求,設計不同的仿真場景,例如不同火災源位置、不同疏散齣口數量、不同警報策略等,為方案優化提供依據。 仿真運行與參數調整: 講解如何設置仿真時間、仿真步長、運行仿真,並分析仿真過程中可能遇到的問題及調整策略。 結果分析與可視化: 深入解析Pathfinder軟件提供的豐富結果輸齣,包括疏散時間、流量、密度、軌跡圖、熱力圖等。重點教授如何通過圖錶、動畫等可視化手段,直觀地展示疏散過程,識彆疏散瓶頸和風險點。 優化策略與方案比選: 基於仿真結果,指導讀者如何提齣和評估不同的疏散優化方案,例如增加疏散齣口、優化疏散指示、設置臨時避難點等,並利用軟件進行方案的比選,找齣最優的疏散設計。 復雜場景仿真實踐: 針對性地講解在大型復雜建築(如體育場館、機場航站樓)、地下空間、多層建築等復雜場景下的仿真建模和分析方法,解決實際工程中的難題。 與BIM/CAD集成: 介紹Pathfinder如何與其他工程軟件(如BIM軟件、CAD軟件)進行數據集成,實現設計與仿真的協同工作,提升工程效率。 第四部分:工程實踐與案例剖析 典型工程案例分析: 收錄多個來自不同類型場所(如商業綜閤體、辦公樓、軌道交通站點、大型集會場所)的實際工程案例,詳細展示Pathfinder軟件在這些項目中的應用過程,包括問題分析、模型建立、仿真運行、結果解讀及方案優化,讓讀者從實踐中學習。 軟件特定功能深入探討: 針對Pathfinder軟件的一些高級功能,如自定義行為(User-Defined Behavior)、API接口等進行深入講解,滿足有更高階應用需求的讀者。 疑難問題解答與技巧分享: 匯總軟件應用過程中常見的問題,並提供專業的解答和實用的技巧,幫助讀者避開“坑”。 四、 學習價值與應用前景 學習《人員應急疏散仿真工程軟件——Pathfinder從入門到精通》一書,將使您: 掌握一項核心技能: 獲得在安全工程、消防工程、建築設計、風險管理等領域極具價值的專業技能。 提升工程設計水平: 能夠通過仿真手段,在設計階段就評估和優化疏散方案,提高建築的整體安全性能。 助力風險評估與管理: 為各類人員密集場所提供科學的風險評估依據,製定更有效的應急預案。 滿足行業發展需求: 緊跟國際安全管理和工程技術的發展趨勢,成為行業內的佼佼者。 推動學術研究: 為科研人員提供深入研究人群疏散行為、驗證疏散模型、探索新型安全措施的有力工具。 本書不僅是Pathfinder軟件的操作指南,更是將前沿的仿真技術與實際工程應用緊密結閤的橋梁。通過本書的學習,讀者將能夠真正理解和掌握人員應急疏散仿真的精髓,為構建更安全、更可靠的社會環境貢獻力量。無論您是初涉此領域的學生,還是經驗豐富的工程師,本書都將是您通往Pathfinder精通之路的得力夥伴。