一种火灾模拟方法、设备及存储介质与流程

本发明涉及计算机模拟和仿真，尤其涉及一种火灾模拟方法、设备及存储介质。

背景技术：

1、火灾模拟主要用于通过计算机技术和数学模型来模拟火灾的发生、发展和影响，以便更好地理解和预测火灾行为，为火灾预防和控制提供科学依据。这种模拟能够在室内或室外环境中进行，旨在评估火灾对人员安全、财产损失以及环境等方面的影响。

2、在传统的火灾模拟中，通常使用的模拟方法是元胞自动机(cellular automata，ca)，这是一种时间、空间、状态都离散，空间相互作用和时间因果关系为局部的网格动力学模型，具有模拟复杂系统时空演化过程的能力。

3、传统的元胞自动机模型虽然在灾害模拟中应用广泛，但是其仅能描述离散的状态，难以捕捉火灾的实时蔓延和复杂的场景变化。然而，火灾的蔓延是一个连续的、动态的过程，受多种因素，如风速、建筑材料、环境温度的影响，传统方法无法完全模拟这些连续性和复杂性，这使得火灾模拟过程的真实性和准确性较差。

技术实现思路

1、有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是传统的火灾模拟方法无法完全模拟火灾的连续性和复杂性，导致的火灾模拟过程的真实性和准确性较差。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种火灾模拟方法，所述方法包括：

3、构建目标舱室的元胞自动机模型；所述元胞自动机模型中将所述目标舱室的舱室空间划分为多个区域，每个所述区域具有对应的元胞属性以及火灾属性集合，所述火灾属性集合包括火灾基础属性集、领域集、火灾发展规则集以及规则更新集；

4、根据模拟初始火源位置、模拟火焰参数、所述火灾基础属性集以及所述规则更新集，更新各个所述区域所受到的第一燃烧量，以确定各个所述区域的燃烧状态；

5、根据所述火灾发展规则集、所述领域集以及各个所述区域对应的第一燃烧量，确定所述区域的第二燃烧量；

6、根据所述区域的第二燃烧量，确定所述目标舱室内设备的损伤程度；

7、根据所述目标舱室内设备的损伤程度对各个所述区域进行模糊推理，以更新各个所述区域的燃烧状态；

8、重复所述更新各个所述区域所受到的第一燃烧量的处理，直至达到预设模拟结束条件时，结束火灾模拟过程。

9、在本发明的较佳实施方式中，所述构建目标舱室的元胞自动机模型，包括：

10、确定所述目标舱室的结构信息、所述目标舱室的材质属性信息，所述目标舱室内的设备信息以及设备属性信息；

11、根据所目标舱室的结构信息、所述目标舱室的材质属性信息，所述目标舱室内的设备信息以及设备属性信息，建立所述目标舱室布局模型；

12、在所述目标舱室布局模型下，将所述目标舱室的舱室空间划分为多个区域；

13、定义每个所述区域的所述元胞属性，所述元胞属性包括所述区域所在的舱室空间对应的所述目标舱室内设备，所述舱室空间的空间类型，以及各空间类型对应的燃烧发展影响因素；并为每个所述区域定义所述火灾属性集合，以构建所述目标舱室的元胞自动机模型。

14、在本发明的较佳实施方式中，所述根据模拟初始火源位置、模拟火焰参数、所述火灾基础属性集以及所述规则更新集，更新各个所述区域所受到的第一燃烧量，以确定各个所述区域的燃烧状态，包括：

15、获取所述模拟初始火源位置和所述模拟火焰参数；

16、对于每个所述区域，根据所述模拟初始火源位置、所述模拟火焰参数、所述火灾基础属性集和所述规则更新集，计算所述区域所受到的第一燃烧量；

17、根据所受到的所述第一燃烧量，确定所述区域燃烧状态。

18、在本发明的较佳实施方式中，所述根据所述火灾发展规则集、所述领域集以及各个所述区域对应的第一燃烧量，确定所述区域的第二燃烧量，包括：

19、根据所述火灾发展规则集和所述领域集，分别确定各所述区域受到的其他区域的影响程度；

20、根据所述影响程度和对应的所述区域的第一燃烧量，计算得到所述区域的第二燃烧量。

21、在本发明的较佳实施方式中，所述根据所述影响程度和对应的所述区域的第一燃烧量，计算得到所述区域的第二燃烧量，包括：

22、通过公式qt＝qt-1+δq计算所述区域的第二燃烧量；其中，qt表示所述区域的第二燃烧量，qt-1表示所述区域的第一燃烧量，δq表示所述影响程度，所述影响程度由所述区域的当前燃烧状态和领域燃烧影响函数决定，所述领域燃烧影响函数由所述其他区域确定。

23、在本发明的较佳实施方式中，所述根据所述区域的第二燃烧量，确定所述目标舱室内设备的损伤程度，包括：

24、确定所述区域所在的舱室空间对应的目标舱室内设备；

25、基于所述区域对第二燃烧量，计算所述目标舱室内设备对应的累积燃烧量；

26、根据所述累计燃烧量，确定所述目标舱室内设备的损伤程度。

27、在本发明的较佳实施方式中，所述根据所述累计燃烧量，确定所述目标舱室内设备的损伤程度，包括：

28、通过公式en＝εn(hα×β)确定所述目标舱室内设备的损伤程度en；

29、其中，εn表示设备损伤的计算规则，hα×β表示所述累计燃烧量，α×β表示所述目标舱室内设备所占空间。

30、在本发明的较佳实施方式中，所述根据所述目标舱室内设备的损伤程度对各个所述区域进行模糊推理，以更新各个所述区域的燃烧状态，包括：

31、通过公式(hij)t＝o(m[(qij)t])更新各个所述区域的燃烧状态(hij)t；其中，o表示更新规则，m表示模糊推理规则，qij表示所述区域的燃烧量，t表示当前模拟周期。

32、第二方面，本发明提供一种计算机设备，包括：收发器，处理器，以及与所述处理器通信连接的存储器；

33、所述存储器存储计算机执行指令；

34、所述处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，以实现如本发明第一方面中任一项所述的火灾模拟方法。

35、第三方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现如本发明第一方面中任一项所述的火灾模拟方法。

36、本发明提供的火灾模拟方法具有以下技术效果：

37、本发明的技术方案，通过将元胞自动机在属性集定义上采用了模糊推理的方法，本质在于将连续过程与离散状态建立桥梁，同时在仿真过程中增加概率因素，使火灾模拟过程更为真实。

38、以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

技术特征：

1.一种火灾模拟方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述构建目标舱室的元胞自动机模型，包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据模拟初始火源位置、模拟火焰参数、所述火灾基础属性集以及所述规则更新集，更新各个所述区域所受到的第一燃烧量，以确定各个所述区域的燃烧状态，包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述火灾发展规则集、所述领域集以及各个所述区域对应的第一燃烧量，确定所述区域的第二燃烧量，包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述影响程度和对应的所述区域的第一燃烧量，计算得到所述区域的第二燃烧量，包括：

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述区域的第二燃烧量，确定所述目标舱室内设备的损伤程度，包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述累计燃烧量，确定所述目标舱室内设备的损伤程度，包括：

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标舱室内设备的损伤程度对各个所述区域进行模糊推理，以更新各个所述区域的燃烧状态，包括：

9.一种计算机设备，其特征在于，包括：收发器，处理器，以及与所述处理器通信连接的存储器；

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现如权利要求1至8中任一项所述的火灾模拟方法。

技术总结
本发明公开了一种火灾模拟方法、设备及存储介质，属于技术领域。该方法包括：构建目标舱室的元胞自动机模型；元胞自动机模型中将目标舱室的舱室空间划分为多个区域；根据模拟初始火源位置、模拟火焰参数、火灾基础属性集以及规则更新集，更新各个区域所受到的第一燃烧量；根据火灾发展规则集、领域集以及各个区域对应的第一燃烧量，确定区域的第二燃烧量；根据区域的第二燃烧量，确定目标舱室内设备的损伤程度；根据目标舱室内设备的损伤程度对各个区域进行模糊推理，以更新各个区域的燃烧状态；重复更新各个区域所受到的第一燃烧量的处理，直至达到预设模拟结束条件时，结束火灾模拟过程。

技术研发人员：朱伯伟,吴永劼,孙兵强,杜伟华
受保护的技术使用者：上海紫港信息科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5