3. Програмні засоби моделювання процесу розповсюдження пожежі в просторі й часі.

Забезпечення пожежної безпеки людей вимагає, за рідкісними винятками, організації їх безпечної евакуації. Критерії безпечної евакуації людей - своєчасність і безперешкодність - нині перевіряються на основі розрахунків за допомогою тих чи інших моделей людського потоку (або ширше - моделей евакуації, реалізованих у виконавчих алгоритмах для ЕОМ.

На сьогоднішній день, в світі налічується кілька десятків моделей, які використовують різні способи подання внутрішнього середовища будівлі (точна або груба мережа), моделювання руху людей (індивідуальне, групове / потокове), по-різному враховують психологічні аспекти поведінки людей (дії під час отримання сигналу про пожежу, вибір маршруту, вплив небезпечних факторів пожежі).

Сітіс Еватек. Даний програмний комплекс може бути використаний для різних типів будівель. Реалізований алгоритм відповідно до ГОСТ 12.1.004-91.

Тип моделі: часткова модель поведінки / модель руху. За замовчуванням моделюється тільки рух. Користувач може задати кілька різних профілів, ролей агентам і сценарії їхньої поведінки:

• розрахунок часу евакуації людей з урахуванням особливостей індивідуального руху людей в потоці на основі російських стандартів швидкості людини від щільності людей в прямокутної області навколо людини;

• введення вихідних даних для розрахунку за допомогою вбудованого графічного редактора, можливість імпорту геометрії з DXF файлів;

• відображення карти щільностей, пройдених і поточних шляхів всіх агентів;

• можливість відтворення і запису результатів розрахунку;

• 2D / 3D режими візуалізації руху;

• формування звіту, що включає вихідні дані, результати моделювання, графіки максимальної та середньої щільності в моменти часу, відсоток використовуваних виходів;

• експорт оформленого звіту в формат DOC-файла.

СітісФлоутек. Даний програмний комплекс може бути використаний для різних типів будівель. Реалізований алгоритм відповідно до ГОСТ 12.1.004-91.

Тип моделі: модель руху.

Основні характеристики системи:

• введення вихідних даних для розрахунку за допомогою вбудованого графічного редактора на основі сканованих планів будівлі.

• підтримка параметризації.

• робота з єдиним файлом проекту в складі комплексу програм СІТІС для розрахунку пожежного ризику.

• можливість створення декількох сценаріїв евакуації.

• відображення карти розрахункових ділянок та шляхи евакуації.

• 2D / 3D анімація руху людських потоків з можливістю покрокового перегляду.

• перегляд основних параметрів для кожної розрахункової ділянки.

• формування звіту, що включає вихідні дані, таблиці розрахунку часу евакуації з кожного приміщення, таблиці часу виходу з поверхів, таблиці ділянок із затримкою руху, зведену таблицю часу евакуації для всіх сценаріїв, карти ділянок розрахунку, зображення шляхів евакуації.

Еvacnet 4. Даний програмний продукт може бути використаний для різних типів будівель, таких як офіси, стадіони, висотні будівлі, готелі, ресторани та школи.

Основним завданням моделі є оптимізація евакуації з будівлі. Це значить, що зводиться до мінімуму час евакуації з будівлі.

Тип моделі: модель руху.

Структура моделі: мережева модель.

Поведінка агентів: ні.

BuildingExodus. Метою цієї системи є моделювання евакуації великої кількості людей з різних типів будівель. В BuildingEXODUS зроблена спроба розглянути "Люди-люди, люди-пожежа і взаємодія людей". Модель складається з шести підмоделей, деякі з них взаємодіють одна з одною для передачі інформації про процес евакуації моделювання, даних про агентів, рух, поведінку, токсичність, небезпеку і геометрії.

Simulex. Евакуаційна модель з можливістю моделювання великого числа людей з будівель зі складною геометричною архітектурою.

Тип моделі: частково поведінкова модель. Спирається на відстань між агентами, від чого залежить їх швидкість. Крім того, модель дозволяє здійснювати обгін, повороти, рух боком і рух назад.

Структура моделі: «регулярна сітка». План поверху і сітки розділені на осередки розмірами 0,2 x 0,2 м. Модель містить алгоритм, який розраховує відстань від кожного блоку до кожного виходу. А отримані дані відображуються на карті.

Поведінка агентів: неявна поведінка. Рух агентів: флуктуація в швидкості руху, кроки в сторону і деформація тіла, обгін і т.д., засноване на результатах багатьох відеоспостережень і на аналізі окремих рухів, і додаткові результати низки наукових дослідників.

PedGo. Моделює переміщення натовпу, імітує евакуацію людей з будівель, кораблів, літаків та інших видів громадського транспорту.

Тип моделі: рух/часткова модель поведінки.

Структура моделі: «дрібна сітка», яка ділить поверх на 0,4 x 0,4 м і являє собою місця, займані людиною. Стіни, меблі та інші перешкоди представлені в комірках.

Поведінка агентів: неявна поведінка. Модель пропонує перед початком розрахунків задати для агентів певні характеристики, такі як: затримка перед початком евакуації, терпіння, реакцію, бездіяльність, владу. Цей набір параметрів використовується для характеристичної поведінки. Два з цих параметрів, час затримки і влада, є стохастичними.[3]

«CИГМА ПБ»

Компьютерный программный комплекс «CИГМА ПБ» предназначен для выполнения расчетов распространения опасных факторов пожара и эвакуации из многоэтажных зданий, сооружений и строений различных классов функциональной пожарной опасности (является составной частью программного комплекса «Енисей» по оценке и расчету пожарного риска в зданиях различного назначения, распростряняемого нашим партнером НИИ ППБ).

 Программный комплекс содержит следующие компоненты:

• построитель трехмерного каркаса здания, расчетной сетки и геометрии объекта;

• конструктор сценариев эвакуации;

• модуль, реализующий расчет развития пожара (вычислительное ядро SigmaFire);

• модуль, реализующий расчет эвакуации людей (вычислительное ядро SigmaEva);

• модуль 3D-визуализации, временного и пространственного анализа эвакуации и распространения пожара.

  Для выполнения расчетов распространения опасных факторов пожара (ОФП) и эвакуации используются вычислительные ядра отечественных программ SigmaFire © и SigmaEva © соответственно, в которых реализованы полевая модель пожара и модель эвакуации индивидуально-поточного типа .

  Программа «CИГМА ПБ» имеет следующие преимущества перед российскими и зарубежными аналогами:

• единая программная среда с единым полем информационных ресурсов и форматом данных для решения задач расчета движения людей и распространения ОФП;

• собственный построитель объектов;

• собственные расчетные модули;

• 3D-визуализация эвакуации и распространения ОФП в трехмерной виртуальной среде объекта с возможностью изменять позицию наблюдателя.

  Встроенный модуль 3D-визуализации расчетов позволяет в разных частях здания наблюдать процесс эвакуации и распространения полей опасных факторов пожара:

 1) тепловой поток;

2) температура окружающей среды;

3) концентрация СО (угарный газ);

4) концентрация СО₂ (углекислый газ);

5) концентрация HCl (хлороводород);

6) концентрация O₂ (кислород);

7) видимость в дыму, на высоте 1,7 м от пола, а также поле плотности людского потока.

 По запросу пользователя выдается статистика по сценарию:

• времена эвакуации с этажей и здания в целом,

• времена блокирования путей эвакуации,

• длительность плотных (> 6 чел./м²) скоплений,

• количество людей, подвергшихся воздействию ОФП, превышающих предельно допустимые значения).

PyroSim

PyroSim представляет собой графический пользовательский интерфейс для FDS, который позволяет быстро и удобно создавать, редактировать и анализировать сложные модели развития пожара.

PyroSim позволяет выполнить моделирование распространения опасных факторов пожара по полевой модели, построить поля опасных факторов и определить время блокирования путей эвакуации. Модель соответствует «Методике определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности» (утвержденной приказом МЧС России №382 от 30.09.2009, с учетом изменений, вносимых в методику приказом МЧС России №749 от 12.12.2011), а также «Методике определения расчетных величин пожарного риска на промышленных объектах» (утвержденной приказом МЧС России № 404 от 10.07.2009).

PyroSim позволяет импортировать из AutoCAD файлы в форматах DXF и DWG. При импорте 3D-грани преобразуются в препятствия, а остальные данные (линии, кривые и т.д) – в независимые CAD-объекты.

Кроме того, PyroSim позволяет загружать изображения в формате GIF, JPG или PNG в качестве подложек, помогая быстро создавать объекты на их основе.

В PyroSim есть инструменты, помогающие создавать и управлять несколькими сетками. Несколько сеток в модели позволяют использовать параллельные вычисления для ускорения расчетов, упрощать геометрию для уменьшения количества ячеек сетки в модели (уменьшая этим время расчета), изменять разрешение в разных частях модели

В PyroSim можно создавать и использовать библиотеки свойств для различных объектов (реакции, поверхности, материалы и т.д.). Это ускоряет создание модели и уменьшает вероятность ошибок.

PyroSim позволяет интерактивно просматривать и редактировать свойства объектов в модели. Такая визуальная обратная связь ускоряет создание модели и уменьшает вероятность ошибок. На слайде видна поверхность, которая использует тангенциальную скорость для моделирования заслонки вентилятора.

В любой момент во время создания модели или расчета вы можете запустить программу SmokeView, разработанную NIST. Эта программа позволяет наглядно увидеть распространение дыма, построить поля температур, скоростей и других опасных факторов. Кроме того, PyroSim имеет встроенный инструмент для построения двумерных графиков зависимости величин от времени.

Pathfinder

Pathfinder - программа для моделирования эвакуации в чрезвычайных ситуациях, включает в себя пользовательской графический интерфейс для создания модели и модуль для просмотра анимированных трехмерных результатов.

Pathfinder позволяет выполнить расчет времени эвакуации и времени существования скоплений по индивидуально-поточной модели движения. Модель соответствует «Методике определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности» (утвержденной приказом МЧС России №382 от 30.09.2009, с учетом изменений, вносимых в методику приказом МЧС России №749 от 12.12.2011), а также «Методике определения расчетных величин пожарного риска на промышленных объектах» (утвержденной приказом МЧС России № 404 от 10.07.2009).