ỨNG DỤNG MÔ PHỎNG ĐỂ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG THOÁT HIỂM …
3
Lê Văn Minh, Phm Tun Anh 84 ỨNG DỤNG MÔ PHỎNG ĐỂ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG THOÁT HIỂM TRONG TÌNH HUỐNG HOẢ HOẠN TẠI TRUNG TÂM THƯƠNG MẠI APPLICATION OF SIMULATION ON EVALUATION OF EVACUATION LEVEL FROM FIRE OF A SHOPPING CENTER Lê Văn Minh 1 , Phạm Tuấn Anh 2 1 Trường Cao đẳng Công nghệ Thông tin, Đại học Đà Nẵng;Email: [email protected] 2 Trường Cao đẳng Công nghệ Thông tin, Đại học Đà Nẵng;Email: [email protected] Tm tt -Hin nay, cùng vi s pht trin kinh t, ngy cng nhiu trung tâm thương mi đưc xây dng. Đi vi s vn hnh ca mt trung tâm thương mi th vic thot him ca người dân luôn đưc tnh đn đu tiên. Tuy vy, vic đnh gi kh năng thot him ca mt trung tâm thương mi l vô cùng kh khăn. Bi bo ny trnh by phương php ng dng mô phỏng vo vic đnh gi kh năng thot him ca mt trung tâm thương mi. Phương php ny c th đưc m rng cho vic đnh gi thot him ca mt tòa nh cũng như cc công trnh công cng khc. T kha- Mô phỏng; mô hnh ho; hưng tip cn tc t; phn mm mô phỏng; tnh trng khn cp Abstract- Nowadays, along with the ecomonic development, more and more shopping centers have been built. The evacuation level is always taken into account in operating a shopping centers. Howerver, the evaluation of evacuation is still difficult. This paper presents the method that helps people to apply computer simulation on evaluation of evacuation level of a shopping center. This method can be extend to evaluate the evacuation of any building and other public structure. Key words -Computer simulation; modelling; agent-based approach; simulation software; urgent situation 1. Đặt vấn đề Ngy ny, cng vi pht trin kinh t, ngy cng nhiu trung tâm thương mi đưc xây dng. Đi vi mt công trnh công cng th s an tòan ca ngưi dân luôn đưc đt lên hng đu. V th, nhng ngưi qun l luôn phi tnh đn kh năng thot him ca công trnh đ khi xy ra s c. Thc t th vic đnh gi kh năng thot him ca mt trung tâm thương mi l vô cng kh khăn. L do đu tiên đ l chng ta không th đi s c xy ra ri mi thng kê thit hi. Chng ta phi thc hin vic đnh gi ny trưc khi s c xy ra.Ngoi ra, vic t chc din tp trong tnh hung xy ra s c l rt tn kém bi l vic din tp ny s phi tm ngng hot đng thương mi trong mt thi gian xc đnh. Bi bo ny trnh by phương php ng dng mô phng tin hc (đưc gi tắt l “mô phng”) đ đnh gi kh năng thot him ca mt trung tâm thương mi trong trưng hp xy ra ha hon. Phương php ny c th đưc m rng đ ng dng trong đnh gi thot him ca mt tòa nh công cng bt kỳ. 2. Kết quả nghiên cứu và khảo sát Trưc khi bắt đu phn kho st, chng tôi xin trnh by tm tắt mt s khi nim đ ngưi đc d dng theo dõi. Mô phng tin hc (computer simulation) còn đưc gi tắt l “mô phng” l mt phn mm mô t li mt hin tưng c th no. 2.1. Mô phỏng bằng phương trnh toán hc Hưng tip cn đu tiên đưc s dng đ đnh gi mt hin tưng no đ l mô phng bng phương trnh ton hc.Vi hưng tip cn ny, hin tưng đưc mô t bng cc phương trnh ton hc (hoc tng qut hơn l cc mô hnh ton hc).H thng my tnh s thc hin cc lnh da trên mô hnh ton hc đ đ đưa ra nhng đnh gi hoc nhng d đon no đ. Hưng tip cn ny t ra rt ưu vit khi d đon mt hin tưng t nhiên no đ v d mô phng s lan truyn ca sng thn hoc c th hơn đ l mô phng SIR s pht tn ca bnh dch [1]. Câu hi đưc đt ra đây l liu mô hnh ton hc vn hu dng khi đnh gi thot him khi mt v ha hon ca mt trung tâm thương mi trong khi thnh phn tham gia ch yu l con ngưi, v liu cc phương trnh ton hc c th mô phng chnh xc quyt đnh ca con ngưi. 2.2. Mô phỏng theo hướng tác tử Hưng tip cn ny cung cp cho nh nghiên cu mt ci nhn đơn gin hơn đi vi chnh h thng m h đang cn đnh gi. V d, mt nh nghiên cu v sinh vt s gp rt nhiu kh khăn khi hnh dung mt h sinh thi bng cc phương trnh ton hc đ t đ mô phng quá trnh cân bng sinh thi đ c th đưa ra đưc d đon v cc hu qu khi mt cân bng sinh thi. Nhưng, nhng nh nghiên cu ny li rt gii trong vic mô t tng c th hoc tng loi c th trong môi trưng. V th, cch hiu qu nht đ mô phng trong nhng trưng hp ny đ l mô phng tng c th đơn gin vo h thng my tnh (gi l tc t), sau đ chy chương trnh mô phng ny ri đnh gi kt qu thu đưc t mô phng. Thc t cho thy hưng tip cn tc t ny đ mang li nhiu thnh công trong cc lnh vc liên quan đn x hi, cc lnh vc m cc phương trnh ton hc gp kh khăn hoc không th mô t đưc. V d trong lnh vc sinh thi vi mô phng ca DeAngelis năm 1992 [2], nghiên cu ca Tesfatsion trong lnh vc kinh t [3] v Gilbert trong lnh vc khoa hc x hi [4].
Transcript of ỨNG DỤNG MÔ PHỎNG ĐỂ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG THOÁT HIỂM …
Lê Văn Minh, Pham Tuân Anh 84
ỨNG DỤNG MÔ PHỎNG ĐỂ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG THOÁT HIỂM TRONG
TÌNH HUỐNG HOẢ HOẠN TẠI TRUNG TÂM THƯƠNG MẠI
APPLICATION OF SIMULATION ON EVALUATION OF EVACUATION LEVEL FROM
FIRE OF A SHOPPING CENTER
Lê Văn Minh1, Phạm Tuấn Anh2
1Trường Cao đẳng Công nghệ Thông tin, Đại học Đà Nẵng;Email: [email protected]
2Trường Cao đẳng Công nghệ Thông tin, Đại học Đà Nẵng;Email: [email protected]
Tom tăt -Hiên nay, cùng vơi sư phat triên kinh tê, ngay cang nhiêu trung tâm thương mai đươc xây dưng. Đôi vơi sư vân hanh cua môt trung tâm thương mai thi viêc thoat hiêm cua người dân luôn đươc tinh đên đâu tiên. Tuy vây, viêc đanh gia kha năng thoat hiêm cua môt trung tâm thương mai la vô cùng kho khăn. Bai bao nay trinh bay phương phap ưng dung mô phỏng vao viêc đanh gia kha năng thoat hiêm cua môt trung tâm thương mai. Phương phap nay co thê đươc mơ rông cho viêc đanh gia thoat hiêm cua môt tòa nha cũng như cac công trinh công công khac.
Tư khoa- Mô phỏng; mô hinh hoa; hương tiêp cân tac tư; phân mêm mô phỏng; tinh trang khân câp
Abstract- Nowadays, along with the ecomonic development, more and more shopping centers have been built. The evacuation level is always taken into account in operating a shopping centers. Howerver, the evaluation of evacuation is still difficult. This paper presents the method that helps people to apply computer simulation on evaluation of evacuation level of a shopping center. This method can be extend to evaluate the evacuation of any building and other public structure.
Key words -Computer simulation; modelling; agent-based approach; simulation software; urgent situation
1. Đặt vấn đề
Ngay nay, cung vơi phat triên kinh tê, ngay cang
nhiêu trung tâm thương mai đươc xây dưng. Đôi vơi môt
công trinh công công thi sư an tòan cua ngươi dân luôn
đươc đăt lên hang đâu. Vi thê, nhưng ngươi quan ly luôn
phai tinh đên kha năng thoat hiêm cua công trinh đo khi
xay ra sư cô.
Thưc tê thi viêc đanh gia kha năng thoat hiêm cua môt
trung tâm thương mai la vô cung kho khăn. Ly do đâu tiên
đo la chung ta không thê đơi sư cô xay ra rôi mơi thông
kê thiêt hai. Chung ta phai thưc hiên viêc đanh gia nay
trươc khi sư cô xay ra.Ngoai ra, viêc tô chưc diên tâp
trong tinh huông xay ra sư cô la rât tôn kém bơi le viêc
diên tâp nay se phai tam ngưng hoat đông thương mai
trong môt thơi gian xac đinh.
Bai bao nay trinh bay phương phap ưng dung mô
phong tin hoc (đươc goi tắt la “mô phong”) đê đanh gia
kha năng thoat hiêm cua môt trung tâm thương mai trong
trương hơp xay ra hoa hoan. Phương phap nay co thê
đươc mơ rông đê ưng dung trong đanh gia thoat hiêm cua
môt tòa nha công công bât kỳ.
2. Kết quả nghiên cứu và khảo sát
Trươc khi bắt đâu phân khao sat, chung tôi xin trinh
bay tom tắt môt sô khai niêm đê ngươi đoc dê dang theo
dõi. Mô phong tin hoc (computer simulation) còn đươc
goi tắt la “mô phong” la môt phân mêm mô ta lai môt
hiên tương cu thê nao.
2.1. Mô phỏng bằng phương trinh toán hoc
Hương tiêp cân đâu tiên đươc sư dung đê đanh gia
môt hiên tương nao đo la mô phong băng phương trinh
toan hoc.Vơi hương tiêp cân nay, hiên tương đươc mô ta
băng cac phương trinh toan hoc (hoăc tông quat hơn la
cac mô hinh toan hoc).Hê thông may tinh se thưc hiên cac
lênh dưa trên mô hinh toan hoc đo đê đưa ra nhưng đanh
gia hoăc nhưng dư đoan nao đo.
Hương tiêp cân nay to ra rât ưu viêt khi dư đoan môt
hiên tương tư nhiên nao đo vi du mô phong sư lan truyên
cua song thân hoăc cu thê hơn đo la mô phong SIR sư
phat tan cua bênh dich [1]. Câu hoi đươc đăt ra ơ đây la
liêu mô hinh toan hoc vân hưu dung khi đanh gia thoat
hiêm khoi môt vu hoa hoan cua môt trung tâm thương mai
trong khi thanh phân tham gia chu yêu la con ngươi, va
liêu cac phương trinh toan hoc co thê mô phong chinh xac
quyêt đinh cua con ngươi.
2.2. Mô phỏng theo hướng tác tử
Hương tiêp cân nay cung câp cho nha nghiên cưu môt
cai nhin đơn gian hơn đôi vơi chinh hê thông ma ho đang
cân đanh gia. Vi du, môt nha nghiên cưu vê sinh vât se
găp rât nhiêu kho khăn khi hinh dung môt hê sinh thai
băng cac phương trinh toan hoc đê tư đo mô phong quá
trinh cân băng sinh thai đê co thê đưa ra đươc dư đoan vê
cac hâu qua khi mât cân băng sinh thai. Nhưng, nhưng
nha nghiên cưu nay lai rât gioi trong viêc mô ta tưng ca
thê hoăc tưng loai cu thê trong môi trương. Vi thê, cach
hiêu qua nhât đê mô phong trong nhưng trương hơp nay
đo la mô phong tưng ca thê đơn gian vao hê thông may
tinh (goi la tac tư), sau đo chay chương trinh mô phong
nay rôi đanh gia kêt qua thu đươc tư mô phong.
Thưc tê cho thây hương tiêp cân tac tư nay đa mang
lai nhiêu thanh công trong cac linh vưc liên quan đên xa
hôi, cac linh vưc ma cac phương trinh toan hoc găp kho
khăn hoăc không thê mô ta đươc. Vi du trong linh vưc
sinh thai vơi mô phong cua DeAngelis năm 1992 [2],
nghiên cưu cua Tesfatsion trong linh vưc kinh tê [3] va
Gilbert trong linh vưc khoa hoc xa hôi [4].
85 KỶ YẾU HỘI THẢO KHOA HỌC CITA 2014 “CNTT VÀ ỨNG DỤNG TRONG CÁC LĨNH VỰC”
Vơi nhưng thanh tưu trong cac linh vưc nghiên cưu xa
hôi, hương tiêp cân nay đa thuc đẩy chung tôi tiêp tuc ưng
dung no trong viêc nghiên cưu di tan khi co hoa hoan.
2.3. Thành tựu của mô phỏng theo hướng tác tử đối với
di tản
Trong nhưng năm gân đây, vơi nhu câu ngay cang cao
cua viêc đanh gia an tòan cua môt tòa nha, nhiêu nghiên
cưu vê di tan đa đươc thưc hiên. Tiêu biêu trong sô đo la
cac nghiên cưu cua Smith 2008 [5]. Măc du mô phong
nay mô ta thuân tuy quyêt đinh cua con ngươi trong viêc
tim đương thoat ra khoi môt tòa nha khi co sư cô, chung
tôi cho răng co thê mơ rông hương tiêp cân trong mô
phong nay đê ap dung trong nhưng trương hơp cu thê
khac, ma cu thê ơ đây la viêc di tan cua ngươi dân ra khoi
môt trung tâm thương mai.
3. Đề xuất phương pháp
3.1. Xác định mục tiêu của bài toán
3.1.1. Mô ta bài toan
Kich ban hoa hoan co thê đươc hinh dung như sau:
Ban đâu co N ngươi ơ bên trong môt trung tâm thương
mai. Môt thông bao hoa hoan đươc phat ra.Nhưng ngươi
nay tim cach thoat ra khoi tòa nha băng cach di chuyên
đên cac cưa ra gân nhât.Sau môt khoang thơi gian T,
nhưng ngươi thoat ra đươc khoi tòa nha đươc xem la sông
sot. Bai toan ơ đây la vơi môt câu truc vât ly xac đinh cua
môt tòa nha, vơi sô lương N ngươi, va trong môt khoang
thơi gian T thi liêu se co bao nhiêu ngươi sông sot.
3.1.2. Tham sô đầu vào và kết qua đầu ra
Vơi cach mô phong bai toan như trên, chung ta co thê
nhân ra 2 tham sô đâu vao cơ ban cua bai toan đo la: sô
ngươi bên trong tòa nha (N), va khoang thơi gian thoat
hiêm (T).
Cũng tư mô ta, kêt qua đâu ra se la sô ngươi di chuyên
ra khoi tòa nha (S).
3.2. Giải pháp thực hiên
3.2.1. Mô phỏng môi trường:
Môi trương đươc mô ta la không gian bên trong môt
trung tâm thương mai.Không gian nay bao gôm nhiêu
tâng cua tòa nha.Trong môi tâng se co môt bai tri cu thê
vê cac gian hang, cac gia (hoăc cac kê).Nhưng vât dung
nay trong điêu kiên binh thương se la nơi chưa hang hoa
nhưng khi xay ra hoa hoan, nhưng thư nay tinh cơ trơ
thanh nhưng vât can trơ ngươi dân khi thoat hiêm.
Vơi nhưng mô ta trên, chung tôi đê xuât sư dung hê
thông thông tin đia ly (GIS) va công cu liên quan
(MapInfo, qGIS) đê mô ta môi trương.
3.2.2. Mô phỏng hành vi con người
Muc đich chinh cua nghiên cưu nay la giơi thiêu đên
ngươi đoc môt ưng dung thưc tê cua mô phong, chung tôi
đơn gian hoa hanh vi con ngươi đên mưc co thê. Trên
thưc tê, chung tôi hương cac thưc nghiêm cua minh theo
hương KISS (Keep It Simple and Stupid) đươc đê xuât
bơi Axelrod 1997[6]. Vi thê, hanh vi cua con ngươi trong
di tan đươc mô ta đơn gian như sau:
a. Chon lôi ra gân nhât: Phân lơn cac siêu thi hoăc
trung tâm thương mai đêu co nhưng chi dân va ban đô.
Ban thân nhưng con ngươi cũng co thê nhơ va hinh dung
đương đi đên cac cưa thoat hiêm gân nhât. Do đo, khi co
sư cô, ho se tim đương đi gân nhât đên cac công ra.
b. Quay lai công vao: Trong tinh huông không thê tim
đươc lôi ra, cach đơn gian nhât la ngươi ta quay lai nơi
ngươi ta đi vao.
Đê thưc hiên chương trinh mô phong, chung tôi cũng
đê xuât sư dung nên tang mô phong GAMA[7].
4. Thực nghiệm và đánh giá
4.1. Áp dụng đối với siêu thị Big C Đà Nẵng
Đê minh hoa cho phương phap đê xuât, chung tôi tiên
hanh thưc nghiêm vơi kiên truc thât cua siêu thi Big C Đa
Nẵng (Hinh 1 la ban đô đươc chup tư Google Map). Đâu
vao cua bai toan bao gôm:
Ban đô thông tin đia ly: ban đô nay mô ta cac tòa nha,
va cach bô tri cac quây hang trong siêu thi. (Hinh 2 mô ta
kiên truc va cach bô tri quây hang trong tòa nha).
Hình 17: Ban đô Siêu thị Big C Đà Nẵng (nguôn Google
Map)
Hình 18: Kiến truc và cach trô trí quầy hàng bên trong siêu
thị (Kết qua thu được từ phần mềm vẽ ban đô GIS)
Lê Văn Minh, Pham Tuân Anh 86
Hình 19: Kha năng thoat hiểm khi đông người
- Sô ngươi ban đâu trong tòa nha N.
- Thơi gian di tan tôi đa T.
Đâu ra cua bai toan la ti lê phân trăm (S) sô ngươi
thoat ra khoi tòa nha trong thơi gian T.
4.2. Đánh giá mức độ thoát hiểm
Môt cach trưc tiêp, mưc đô thoat hiêm se ti lê thuân
vơi gia tri đâu ra S. Gia tri nay cang lơn nghia la kha năng
thoat hiêm tòa nha cang cao.
4.2.1. Đôi với mât độ người
Chung ta cũng biêt răng, cang nhiêu ngươi trong tòa
nha, thi kha năng thoat ra ngoai cang giam bơi le nhưng
ngươi nay se tinh cơ trơ thanh vât can va lam tắc nghen
cac đương đi. Câu hoi đươc đăt ra ơ đây la tòa nha co thê
đap ưng tôi đa bao nhiêu ngươi đê khi xay ra sư cô, qua
trinh thoat hiêm vân diên ra an toan.
Đê co đươc đanh gia tương đôi vê kha năng nay,
chung tôi ân đinh tham sô đâu vao T = 10 phut va tăng
dân gia tri N (sô ngươi trong tòa nha). Vơi môi gia tri N,
chung tôi thưc hiên mô phong va tinh toan ti lê phân trăm
sô ngươi thoat nan va sau đo thông kê kêt qua. Kêt qua
thu đươc tư mô phong (hinh 3) cho thây môt cach tương
đôi kha năng chiu tai cua môt trung tâm thương mai va tư
đo co nhưng giai phap han chê đươc ngươi dân vao trung
tâm thương mai trong nhưng luc cao điêm.
Đôi vơi thơi gian di tan
Thơi gian di tan la vô cung quan trong đôi vơi viêc
thoat hiêm khi co hoa hoan.Thơi gian cang nhiêu thi se
cang co nhiêu ngươi sông sot. Do đo cũng ta cân biêt răng
se tôn bao nhiêu thơi gian đê tât ca moi ngươi thoat ra
khoi tòa nha.
Đê co đươc đanh gia khach quan đôi vơi kha năng
nay, chung tôi cũng tăng dân sô lương ngươi trong tòa
nha (tăng dân gia tri N).Vơi môi trương hơp cua N, chung
tôi thưc hiên chương trinh mô phong cho tơi khi ngươi
cuôi cung ra khoi tòa nha, va sau đo ghi lai thơi điêm
thoat hiêm cua ngươi cuôi cung nay.Tư đo suy ra thơi
gian thoat hiêm đôi vơi tòa nha.
Vơi kêt qua vê thơi gian thoat hiêm đôi vơi tòa nha,
ngươi ta co thê co nhưng giai phap lâu dai hoăc nhưng
giai phap tinh huông cu thê cho viêc điêu hanh tòa nha. Vi
du: Co thê lắp đăt cac hê thông cam biên đê canh bao sơm
hiên tương chay nô.
Hình 20: Thời gian thoat hiểm khi đông người
5. Kết luận
Bai bao đa trinh bay phương phap đanh gia mưc đô
thoat hiêm cua tòa nha băng phương phap mô phong theo
hương tac tư. Phương phap nay đa đươc ap dung đôi vơi
dư liêu thât va đa thê hiên đươc nhưng đanh gia tương đôi
vê an toan cua môt tòa nha khi xay ra hoa hoan. Phương
phap nay co thê đươc ap dung vơi tât ca cac tòa nha cũng
như cac công trinh công công khac.
Vê măt phat triên, bai bao nay mơ ra môt hương
nghiên cưu mơi đo la ưng dung mô phong trong viêc đanh
gia cac tham hoa.Tuy nhiên, mô phong đươc đê xuât
trong bai bao còn ơ mưc đơn gian. Đê đanh gia môt cach
thưc tê, cân phai co nhưng nghiên cưu vê xa hôi hoc đôi
vơi hanh vi con ngươi trong nhưng tinh huông nguy câp.
Rõ ràng là hành vi cua con ngươi la phưc tap, va trong
trinh huông nguy hiêm, đôi luc ho lai thưc hiên theo ban
năng nên co thê se xay ra nhưng hiên tương chen lân, xô
đẩy hoăc thâm chi la dâm đap nhau đê thoat thân. Ngoai
ra, ban thân hoa hoan cũng la môt hiên tương phưc
tap.Trong đam chay, co thê co khoi va co thê gây tư vong.
Ngoai ra, nhưng hang hoa trong trung tâm thương mai
cũng co thê lam cho ngon lưa lan nhanh hơn va cũng co
thê can trơ lôi đi cua ngươi dân khi thoat hiêm.
Tài liệu tham khảo
[1] Li J. and Zou X., Generalization of the Kermack-McKendrick SIR
Model to a Patchy Environment for Disease with Latency, Math. Model. Nat. Phenom. Vol. 4, No. 2, pp.92-118, 2009.
[2] DeAngelis D., Gross L., Individual-Based Models and
Approaches in Ecology, Chapman and Hall, New York, 1992. [3] Tesfatsion L., Agent-based computational economics : growing
economies from the bottom up, Artificial Life, vol. 8, p. 55-82,
2002. [4] Gilbert N., Troitzsch K. G., Simulation For The Social Scientist,
Open University Press, 2005.
[5] Smith J. L., Agent-Based Simulation of Human Movements During Emergency Evacuations of Facilities, American Society
of Civil Engineers, pp. 1-10, 2008.
[6] Axelrod R., The Complexity of Cooperation : Agent-Based Models of Competition and Colla- boration, Princeton University
Press, 1997. [7] A. DROGOUL, E. AMOUROUX, P. CAILLOU, B. GAU- DOU,
A. GRIGNARD, N. MARILLEAU, P. TAILLANDIER, M.
VAVASSEUR, D.-A. VO, and J.-D. ZUCKER, “GAMA: Multi-level and Complex Environment for Agent-based Mod- els and
Simulations ( demonstration ),” in the 2013 inter- national
conference on Autonomous agents and multi-agent systems, 2013, pp. 1361–1362.
