Mô Hình Hóa và Mô Phỏng Cứu Hỏa Trong Các Tòa Nhà Công Cộng

Mô hình hóa và mô phỏng cứu hỏa trong các tòa nhà công cộng lớn giúp nâng cao an toàn và hiệu quả trong việc ứng phó với tình huống khẩn cấp.

• Tác giả: Ibanzi Kilongo Christian
• Người hướng dẫn: Dr. Ho Tuong Vinh
• Trường học: Universite Nationale Du Vietnam
• Chuyên ngành: Systèmes Intelligents Et Multimédia
• Đề tài: Mô Hình Và Mô Phỏng Quy Trình Cứu Hỏa Trong Các Tòa Nhà Công Cộng
• Loại tài liệu: mémoire
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hanoi

Mục lục chi tiết

• ATTESTATION SUR L’HONNEUR
• Remerciements
• Sigles et abréviations
• INTRODUCTION GÉNÉRALE
• 0.1. Objectifs spécifiques
• 0.2. Choix du sujet
• 0.3. État de la question
• 0.4. Les questions de recherche
• 0.7. Subdivision du travail
• 1. CHAPITRE 1: PRÉSENTATION GÉNÉRALE
• 1.1. Institut de recherche pour le développement
• 1.1.1. Historique
• 1.2. UMMISCO
• 1.3. Politique et enjeux scientifiques
• 2. ÉTAT DE L’ART
• 2.1. Techniques utilisées dans la littérature
• 2.2. Résumé détaillé des travaux consultés
• 2.2.1. Premier travail consulté
• 2.2.2. Deuxième travail consulté
• 2.2.3. Troisième travail consulté
• 2.2.4. Quatrième travail consulté
• 2.2.5. Cinquième travail consulté
• 2.2.6. Sixième travail consulté
• 2.2.7. Septième travail consulté
• 2.3. Positionnement de notre travail
• 2.4. Le calendrier d’évacuation
• 2.5. Les défis dans la simulation
• 2.6. Lacunes de recherche existantes
• 2.7. Généralité sur l’évacuation incendie
• 2.7.1. Rôles et intervenants
• 3. CONCEPTION DU MODÈLE
• 3.1. La phase de pré-évacuation
• 3.2. Importance de l’étude sur la phase de pré-évacuation
• 3.3. La phase d’évacuation
• 3.4. Les éléments à modéliser
• 3.4.1. Vitesse de marche
• 3.4.2. Les effets du feu
• 3.5. Approche de la simulation proposée
• 3.5.1. Dans la phase de pré-évaluation
• 3.5.2. Dans la phase d’évacuation
• 3.5.2.1. Les agents du système
• 3.5.2.2. Les interactions entre les agents
• 3.5.2.3. Le diagramme de classe
• 3.5.2.4. Overview, Design concepts and Details (ODD)
• 4. IMPLEMENTATION DU MODELE PROPOSE
• 4.4. Analyse de données
• 4.5. Critères de validation du modèle
• 5. EXPERIMENTATION ET RESULTATS OBTENUS
• 5.1. Premier scénario
• 5.2. Deuxième scénario
• 5.3. Troisième scénario
• 5.4. Quatrième scénario
• 5.5. Cinquième scénario
• 5.6. Interprétation des résultats
• 5.7. Validation du modèle
• 5.8. Suggestion pour améliorer la sécurité incendie dans les bâtiments
• 5.9. Comparaison avec la littérature existante
• 5.10. Limite de la modélisation et simulation
• 5.12. Limites de l’étude
• 5.13. Contribution de l’étude

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Mô Hình và Mô Phỏng Quy Trình Cứu Hỏa 55 ký tự

Bài viết này tập trung vào mô hình hóa quy trình cứu hỏa và mô phỏng cháy tòa nhà trong các tòa nhà công cộng. Mục tiêu chính là nâng cao hiệu quả công tác phòng cháy chữa cháy (PCCC) và giảm thiểu thiệt hại về người và tài sản khi có sự cố. Các phương pháp mô hình hóa và mô phỏng cho phép chúng ta phân tích các kịch bản cháy, đánh giá rủi ro và đưa ra các giải pháp tối ưu. Theo tài liệu gốc, "Trong trường hợp hỏa hoạn trong một tòa nhà, ưu tiên hàng đầu là bảo vệ sức khỏe và tính mạng của những người đang ở bên trong". Vì vậy, việc hiểu rõ hành vi con người trong đám cháy là yếu tố tiên quyết để xây dựng quy trình thoát hiểm tòa nhà hiệu quả. Các mô hình được phát triển cần xem xét các yếu tố như cấu trúc tòa nhà, hệ thống PCCC, và đặc biệt là hành vi của con người trong tình huống khẩn cấp. Sử dụng các công cụ phần mềm mô phỏng cứu hỏa, chúng ta có thể đánh giá và cải thiện kế hoạch ứng phó với cháy nổ một cách toàn diện.

1.1. Tầm Quan Trọng của Mô Phỏng Cháy trong PCCC

Mô phỏng cháy đóng vai trò quan trọng trong việc đào tạo và huấn luyện lực lượng PCCC. Nó cho phép họ thực hành các kỹ năng ứng phó trong môi trường an toàn và kiểm soát được. Hơn nữa, mô phỏng giúp các nhà quản lý tòa nhà đánh giá hiệu quả của các biện pháp phòng cháy chữa cháy tòa nhà hiện có và xác định các điểm yếu cần khắc phục. Các mô hình cũng hỗ trợ việc thiết kế các hệ thống PCCC mới và cải tiến hệ thống hiện tại. Theo tài liệu tham khảo, việc mô phỏng cho phép "các nhà quản lý có thể đưa ra các quyết định sáng suốt về việc lập kế hoạch ứng phó trong tình huống khẩn cấp".

1.2. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Quy Trình Cứu Hỏa Hiệu Quả

Quy trình cứu hỏa hiệu quả phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm thiết kế tòa nhà, hệ thống báo cháy và chữa cháy, và kế hoạch sơ tán. An toàn cháy nổ tòa nhà công cộng cần được đảm bảo bằng việc tuân thủ nghiêm ngặt các quy định và tiêu chuẩn PCCC tòa nhà. Việc xây dựng các kịch bản cháy khác nhau và đánh giá hiệu quả của quy trình ứng phó trong từng kịch bản là rất quan trọng. Phân tích thời gian thoát hiểm và xác định các nút thắt cổ chai trong quá trình sơ tán cũng là một phần quan trọng của quy trình cứu hỏa hiệu quả.

II. Thách Thức Trong Mô Hình Hóa Quy Trình Cứu Hỏa 58 ký tự

Mặc dù có nhiều lợi ích, việc mô hình hóa quy trình cứu hỏa cũng đối mặt với nhiều thách thức. Một trong những thách thức lớn nhất là sự phức tạp của đám cháy và hành vi con người trong tình huống khẩn cấp. Việc mô phỏng chính xác sự lan truyền của lửa, khói và nhiệt đòi hỏi các mô hình toán học và vật lý phức tạp. Theo báo cáo, "Rất khó để mô hình hóa các thảm họa và các sự cố không mong muốn trong các tình huống thực tế". Thêm vào đó, việc mô phỏng hành vi con người, vốn chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố tâm lý và xã hội, là một thách thức đáng kể. Các mô hình cần phải tính đến các yếu tố như hoảng loạn, sợ hãi, và khả năng ra quyết định trong tình huống căng thẳng. Cuối cùng, việc thu thập dữ liệu chính xác và đáng tin cậy để xây dựng và xác thực các mô hình là một thách thức không nhỏ.

2.1. Khó Khăn Trong Mô Phỏng Hành Vi Con Người Khi Cháy

Hành vi con người trong đám cháy rất khó dự đoán và mô phỏng. Các yếu tố như tuổi tác, giới tính, tình trạng sức khỏe, và kinh nghiệm trước đây có thể ảnh hưởng đến cách mọi người phản ứng. Việc mô phỏng các phản ứng khác nhau của con người đòi hỏi các mô hình phức tạp và dữ liệu chi tiết. Cần có các nghiên cứu về tâm lý học đám đông và hành vi khẩn cấp để cải thiện độ chính xác của các mô hình mô phỏng di tản.

2.2. Sự Phức Tạp Của Mô Hình Toán Học và Vật Lý Đám Cháy

Mô hình hóa đám cháy đòi hỏi các phương trình toán học và vật lý phức tạp để mô tả chính xác sự lan truyền của lửa, khói và nhiệt. Các yếu tố như loại vật liệu cháy, điều kiện thông gió, và hình dạng của tòa nhà đều ảnh hưởng đến quá trình cháy. Sử dụng CFD (Computational Fluid Dynamics) trong cứu hỏa là một phương pháp hiệu quả để mô phỏng sự lan truyền của khói và nhiệt trong tòa nhà.

III. Cách Xây Dựng Mô Hình Cứu Hỏa Hiệu Quả Hướng Dẫn 58 ký tự

Để xây dựng một mô hình hóa quy trình cứu hỏa hiệu quả, cần tuân theo một quy trình có hệ thống và khoa học. Bước đầu tiên là xác định rõ mục tiêu của mô hình và phạm vi ứng dụng. Tiếp theo, cần thu thập dữ liệu chi tiết về tòa nhà, hệ thống PCCC, và các yếu tố liên quan. Dựa trên dữ liệu thu thập được, xây dựng một mô hình toán học hoặc vật lý phù hợp. Sử dụng phần mềm mô phỏng cứu hỏa để thực hiện các kịch bản cháy khác nhau và đánh giá hiệu quả của quy trình ứng phó. Cuối cùng, xác thực mô hình bằng cách so sánh kết quả mô phỏng với dữ liệu thực tế hoặc kết quả từ các nghiên cứu khác.

3.1. Lựa Chọn Phần Mềm Mô Phỏng Cứu Hỏa Phù Hợp

Có nhiều phần mềm mô phỏng cứu hỏa khác nhau trên thị trường, mỗi phần mềm có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Việc lựa chọn phần mềm phù hợp phụ thuộc vào mục tiêu của mô hình, phạm vi ứng dụng, và nguồn lực sẵn có. Một số phần mềm phổ biến bao gồm FDS (Fire Dynamics Simulator), PyroSim, và Pathfinder. Cần đánh giá kỹ các tính năng, độ chính xác, và khả năng tùy biến của từng phần mềm trước khi đưa ra quyết định.

3.2. Thu Thập Dữ Liệu Chi Tiết Về Tòa Nhà và Hệ Thống PCCC

Dữ liệu chi tiết về tòa nhà và hệ thống PCCC là rất quan trọng để xây dựng một mô hình hóa quy trình cứu hỏa chính xác. Dữ liệu cần thu thập bao gồm bản vẽ kiến trúc, thông tin về vật liệu xây dựng, vị trí và loại của các hệ thống báo cháy và chữa cháy, và kế hoạch sơ tán. Cần đảm bảo rằng dữ liệu thu thập được là đầy đủ, chính xác, và đáng tin cậy.

IV. Ứng Dụng Mô Hình Cứu Hỏa Nghiên Cứu Kết Quả 57 ký tự

Các mô hình hóa quy trình cứu hỏa đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, bao gồm thiết kế tòa nhà, quản lý an toàn, và huấn luyện PCCC. Trong thiết kế tòa nhà, các mô hình giúp đánh giá các phương án thiết kế khác nhau và lựa chọn phương án tối ưu về mặt an toàn. Trong quản lý an toàn, các mô hình giúp đánh giá rủi ro cháy nổ và xây dựng kế hoạch ứng phó hiệu quả. Trong huấn luyện PCCC, các mô hình giúp lực lượng PCCC thực hành các kỹ năng ứng phó trong môi trường an toàn và kiểm soát được. Dựa trên tài liệu, "kết quả thu được cho thấy tầm quan trọng của việc xem xét các yếu tố đã đề cập ở trên và là một nguồn thông tin có giá trị để lập kế hoạch sơ tán hiệu quả trong trường hợp hỏa hoạn."

4.1. Đánh Giá Hiệu Quả của Các Biện Pháp Phòng Cháy Chữa Cháy

Mô hình hóa quy trình cứu hỏa cho phép đánh giá hiệu quả của các biện pháp phòng cháy chữa cháy tòa nhà hiện có và xác định các điểm yếu cần khắc phục. Các mô hình có thể được sử dụng để đánh giá hiệu quả của các hệ thống báo cháy và chữa cháy, cũng như hiệu quả của kế hoạch sơ tán.

4.2. Tối Ưu Hóa Quy Trình Cứu Hỏa Trong Các Tòa Nhà Cao Tầng

Cứu hỏa trong nhà cao tầng là một thách thức đặc biệt do độ cao của tòa nhà và sự phức tạp của hệ thống PCCC. Mô hình hóa quy trình cứu hỏa giúp tối ưu hóa quy trình cứu hỏa trong các tòa nhà cao tầng bằng cách xác định các đường thoát hiểm an toàn nhất, phân bổ nguồn lực hiệu quả, và điều phối các hoạt động cứu hộ.

V. Tương Lai Của Mô Hình và Mô Phỏng Quy Trình Cứu Hỏa 60 ký tự

Tương lai của mô hình hóa quy trình cứu hỏa hứa hẹn nhiều tiềm năng phát triển. Với sự tiến bộ của công nghệ, các mô hình ngày càng trở nên chính xác và phức tạp hơn. Việc tích hợp thực tế ảo (VR) trong mô phỏng cứu hỏa cho phép tạo ra các môi trường mô phỏng chân thực và tương tác, giúp nâng cao hiệu quả huấn luyện PCCC. Hơn nữa, việc ứng dụng học máy (Machine Learning) trong dự đoán cháy có thể giúp phát hiện sớm các nguy cơ cháy nổ và ngăn chặn các sự cố xảy ra. Các mô hình cũng có thể được tích hợp với các hệ thống quản lý tòa nhà thông minh để tạo ra một hệ thống an toàn PCCC toàn diện.

5.1. Ứng Dụng Học Máy trong Dự Đoán Nguy Cơ Cháy Nổ

Học máy (Machine Learning) trong dự đoán cháy có thể được sử dụng để phân tích dữ liệu từ các cảm biến và hệ thống giám sát để phát hiện sớm các dấu hiệu bất thường và dự đoán nguy cơ cháy nổ. Các thuật toán học máy có thể học hỏi từ dữ liệu lịch sử và đưa ra các cảnh báo kịp thời, giúp ngăn chặn các sự cố xảy ra.

5.2. Tích Hợp Thực Tế Ảo VR vào Huấn Luyện Cứu Hỏa

Thực tế ảo (VR) trong mô phỏng cứu hỏa cho phép tạo ra các môi trường mô phỏng chân thực và tương tác, giúp lực lượng PCCC thực hành các kỹ năng ứng phó trong các tình huống khác nhau. Các môi trường VR có thể mô phỏng các điều kiện khắc nghiệt như khói, nhiệt, và tiếng ồn, giúp lực lượng PCCC chuẩn bị tốt hơn cho các tình huống thực tế.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Theo ước tính, các vụ cháy trong các tòa nhà công cộng lớn vẫn là nguyên nhân chính gây ra thương vong và thiệt hại nghiêm trọng trên toàn cầu. Việc sơ tán người khỏi các tòa nhà này trong tình huống khẩn cấp như cháy nổ là một nhiệm vụ phức tạp do ảnh hưởng của đám cháy và các hành vi bất thường của người dân khi hoảng loạn. Một kế hoạch sơ tán không hiệu quả hoặc quản lý đám đông kém có thể làm tăng số lượng thương vong. Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là xây dựng một mô hình dựa trên tác nhân thông minh để mô phỏng quá trình sơ tán trong các tòa nhà công cộng lớn khi xảy ra cháy, đặc biệt chú trọng đến giai đoạn tiền sơ tán và cho phép người dân lựa chọn giữa thang bộ và thang máy trong tình huống khẩn cấp. Nghiên cứu được thực hiện trong giai đoạn 2022-2023 tại Việt Nam, với phạm vi tập trung vào các tòa nhà công cộng nhiều tầng. Ý nghĩa của nghiên cứu được thể hiện qua việc cung cấp một công cụ mô phỏng có khả năng dự đoán và tối ưu hóa thời gian sơ tán, từ đó hỗ trợ các nhà quản lý và cơ quan chức năng xây dựng các quy trình ứng phó hiệu quả, giảm thiểu thiệt hại về người và tài sản.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên hai lý thuyết chính: lý thuyết mô hình hóa hệ thống phức tạp và lý thuyết hành vi con người trong tình huống khẩn cấp. Mô hình hệ thống phức tạp cho phép mô phỏng tương tác đa chiều giữa các tác nhân (người, đám cháy, thiết bị) trong môi trường không gian 2D của tòa nhà. Lý thuyết hành vi con người tập trung vào các khái niệm như giai đoạn tiền sơ tán (pre-evacuation), các hành vi như phủ nhận, đánh giá tình huống, chờ đợi, hoảng loạn và tuân thủ theo đám đông. Các khái niệm chính bao gồm:

• Tác nhân thông minh (Agent-based model): đại diện cho từng cá nhân với các thuộc tính và hành vi riêng biệt.
• Giai đoạn tiền sơ tán: thời gian từ khi phát hiện nguy hiểm đến khi bắt đầu di chuyển.
• Lựa chọn lộ trình: khả năng chọn thang bộ hoặc thang máy trong quá trình sơ tán.
• Phân loại người sơ tán: dựa trên kiến thức về lối thoát, trạng thái tâm lý và khả năng di chuyển.

Mô hình được xây dựng theo giao thức ODD (Overview, Design concepts, and Details) nhằm đảm bảo tính minh bạch và khả năng tái tạo.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm các khảo sát thực địa, bản đồ kiến trúc tòa nhà, dữ liệu về tốc độ di chuyển trung bình của người trong các quốc gia khác nhau (ví dụ: 1,41 m/s tại châu Âu, 1,24 m/s tại châu Á), và các báo cáo về hành vi con người trong tình huống cháy. Phương pháp phân tích sử dụng mô phỏng đa tác nhân trên nền tảng GAMA, kết hợp với dữ liệu không gian được xử lý qua phần mềm QGIS để tạo bản đồ môi trường mô phỏng. Cỡ mẫu mô phỏng dao động khoảng vài trăm đến vài nghìn người, được phân bố ngẫu nhiên trong các khu vực của tòa nhà. Phương pháp chọn mẫu dựa trên phân bố ngẫu nhiên có trọng số theo các đặc điểm nhân khẩu và kiến thức về lối thoát. Thời gian nghiên cứu kéo dài 5 tháng, từ tháng 11/2022 đến tháng 3/2023, bao gồm các giai đoạn thu thập dữ liệu, xây dựng mô hình, chạy thử nghiệm và phân tích kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Tác động của giai đoạn tiền sơ tán: Mô hình cho thấy thời gian tiền sơ tán trung bình là khoảng 64-80 giây tùy theo hành vi cá nhân (ví dụ: người đánh giá tình huống mất khoảng 80 giây, người phủ nhận khoảng 64 giây). Việc mô phỏng chi tiết giai đoạn này giúp dự đoán chính xác hơn tổng thời gian sơ tán, giảm sai số so với các mô hình chỉ tập trung vào giai đoạn di chuyển.
2. Lựa chọn lộ trình ảnh hưởng đến thời gian sơ tán: Khoảng 30% người trong mô hình chọn sử dụng thang máy, trong khi phần còn lại sử dụng thang bộ. Kết quả cho thấy nhóm sử dụng thang máy có thời gian sơ tán trung bình nhanh hơn 15% so với nhóm dùng thang bộ, tuy nhiên, trong trường hợp thang máy bị quá tải hoặc mất điện, thời gian sơ tán có thể tăng lên đáng kể.
3. Ảnh hưởng của kiến thức về lối thoát: Người biết rõ lối thoát có thời gian sơ tán nhanh hơn 20% so với người phải dựa vào bảng chỉ dẫn. Điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc đào tạo và hướng dẫn người dân về các lối thoát hiểm.
4. Tác động của các hành vi tâm lý: Người trong trạng thái hoảng loạn di chuyển nhanh hơn nhưng dễ gây tắc nghẽn tại các cửa thoát, làm tăng nguy cơ thương vong. Ngược lại, người tuân thủ theo đám đông giúp duy trì trật tự và giảm thiểu sự hỗn loạn, góp phần rút ngắn thời gian sơ tán tổng thể.

Thảo luận kết quả

Các kết quả mô phỏng được trình bày qua biểu đồ thời gian sơ tán trung bình theo từng kịch bản và bảng tổng hợp số liệu về phân bố hành vi người sơ tán. Nguyên nhân của các phát hiện này xuất phát từ sự đa dạng trong hành vi con người và điều kiện vật lý của tòa nhà. So sánh với các nghiên cứu trước đây cho thấy mô hình mới đã khắc phục được hạn chế khi không xét đến giai đoạn tiền sơ tán và lựa chọn lộ trình, từ đó nâng cao độ chính xác và tính thực tiễn. Ý nghĩa của nghiên cứu nằm ở việc cung cấp một công cụ mô phỏng linh hoạt, có thể áp dụng cho nhiều loại tòa nhà công cộng khác nhau, giúp các nhà quản lý xây dựng kế hoạch sơ tán phù hợp, giảm thiểu thiệt hại trong các tình huống cháy nổ.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tăng cường đào tạo và tập huấn sơ tán: Tổ chức các buổi huấn luyện định kỳ cho nhân viên và người dân nhằm nâng cao nhận thức về các lối thoát hiểm và quy trình sơ tán, mục tiêu giảm thời gian tiền sơ tán xuống dưới 60 giây, thực hiện trong vòng 12 tháng, do ban quản lý tòa nhà phối hợp với cơ quan phòng cháy chữa cháy thực hiện.
2. Cải thiện hệ thống bảng chỉ dẫn và cảnh báo: Lắp đặt thêm bảng chỉ dẫn rõ ràng, dễ hiểu tại các vị trí trọng yếu, đồng thời nâng cấp hệ thống báo cháy và cảnh báo bằng âm thanh, ánh sáng để tăng khả năng nhận biết, mục tiêu tăng tỷ lệ người biết lối thoát lên trên 90%, hoàn thành trong 6 tháng, do đơn vị quản lý tòa nhà chịu trách nhiệm.
3. Quản lý và kiểm soát việc sử dụng thang máy trong tình huống khẩn cấp: Xây dựng quy định rõ ràng về việc sử dụng thang máy khi xảy ra cháy, đồng thời trang bị hệ thống tự động ngắt thang máy khi phát hiện cháy, nhằm tránh tình trạng quá tải hoặc kẹt thang, mục tiêu giảm thiểu sự cố thang máy trong 100% các tình huống, triển khai trong 9 tháng, do ban kỹ thuật tòa nhà phối hợp với nhà cung cấp thang máy thực hiện.
4. Tổ chức diễn tập sơ tán định kỳ: Thực hiện các buổi diễn tập sơ tán hàng năm để kiểm tra và đánh giá hiệu quả kế hoạch, đồng thời điều chỉnh kịp thời các điểm yếu, mục tiêu đạt 100% nhân viên và cư dân tham gia, do ban quản lý tòa nhà và cơ quan phòng cháy chữa cháy phối hợp tổ chức.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà quản lý tòa nhà và ban quản lý cơ sở: Nghiên cứu cung cấp công cụ mô phỏng giúp họ xây dựng và điều chỉnh kế hoạch sơ tán phù hợp với đặc điểm từng tòa nhà, nâng cao an toàn cho cư dân và nhân viên.
2. Cơ quan phòng cháy chữa cháy và cứu hộ: Tài liệu giúp hiểu rõ hơn về hành vi con người trong tình huống cháy, từ đó thiết kế các chiến lược ứng phó và cứu hộ hiệu quả hơn.
3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành an toàn lao động, kỹ thuật xây dựng: Luận văn cung cấp nền tảng lý thuyết và phương pháp mô hình hóa đa tác nhân, hỗ trợ phát triển các nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực an toàn cháy nổ.
4. Các công ty phát triển phần mềm mô phỏng và thiết kế tòa nhà: Thông tin trong luận văn giúp cải tiến các sản phẩm mô phỏng sơ tán, tích hợp các yếu tố hành vi con người và điều kiện vật lý thực tế, nâng cao tính ứng dụng của phần mềm.

Câu hỏi thường gặp

1. Mô hình đa tác nhân là gì và tại sao lại được sử dụng trong nghiên cứu này?
   Mô hình đa tác nhân là phương pháp mô phỏng trong đó mỗi cá nhân (tác nhân) được lập trình với các hành vi và thuộc tính riêng biệt, tương tác với nhau và môi trường. Phương pháp này giúp mô phỏng chính xác hơn các hành vi phức tạp trong tình huống cháy, như hoảng loạn hay tuân thủ theo đám đông, từ đó nâng cao độ tin cậy của kết quả.

2. Tại sao giai đoạn tiền sơ tán lại quan trọng trong mô hình sơ tán?
   Giai đoạn tiền sơ tán là khoảng thời gian từ khi phát hiện nguy hiểm đến khi bắt đầu di chuyển. Đây là giai đoạn quyết định tốc độ phản ứng và lựa chọn hành vi của người dân, ảnh hưởng trực tiếp đến tổng thời gian sơ tán và mức độ an toàn. Nghiên cứu cho thấy mô hình không xét đến giai đoạn này thường đánh giá thấp thời gian sơ tán thực tế.

3. Làm thế nào mô hình xử lý việc lựa chọn giữa thang bộ và thang máy?
   Mô hình phân loại người sơ tán thành hai nhóm: nhóm sử dụng thang máy và nhóm sử dụng thang bộ, với các thuộc tính riêng về tốc độ di chuyển và khả năng tiếp cận. Việc lựa chọn dựa trên các yếu tố như kiến thức về tòa nhà, trạng thái tâm lý và điều kiện vật lý, giúp mô phỏng sát thực tế hơn các kịch bản sơ tán.

4. Mô hình có thể áp dụng cho các loại tòa nhà khác nhau không?
   Có, mô hình được thiết kế với tính tổng quát cao, có thể điều chỉnh các tham số như số tầng, bố trí lối thoát, mật độ người để phù hợp với nhiều loại tòa nhà công cộng khác nhau mà không cần thay đổi cấu trúc cơ bản.

5. Các kết quả mô phỏng có được so sánh với dữ liệu thực tế không?
   Kết quả mô phỏng được so sánh với các báo cáo và khảo sát thực tế về thời gian sơ tán và hành vi người dân trong các vụ cháy trước đây. Sự tương đồng trong các chỉ số này giúp xác nhận tính khả thi và độ chính xác của mô hình.

Kết luận

• Luận văn đã phát triển thành công một mô hình đa tác nhân mô phỏng quá trình sơ tán trong các tòa nhà công cộng lớn khi xảy ra cháy, đặc biệt chú trọng đến giai đoạn tiền sơ tán và lựa chọn lộ trình.
• Mô hình cho thấy sự đa dạng trong hành vi con người và ảnh hưởng của các yếu tố như kiến thức về lối thoát, trạng thái tâm lý và phương tiện di chuyển đến hiệu quả sơ tán.
• Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học để xây dựng các kế hoạch sơ tán hiệu quả, giảm thiểu thiệt hại về người và tài sản trong các tình huống khẩn cấp.
• Các đề xuất về đào tạo, cải thiện hệ thống cảnh báo và tổ chức diễn tập sơ tán được đưa ra nhằm nâng cao an toàn cháy nổ trong thực tế.
• Bước tiếp theo là triển khai mô hình trong các tòa nhà thực tế, thu thập dữ liệu phản hồi và điều chỉnh mô hình để tăng tính ứng dụng và chính xác.

Hành động khuyến nghị: Các nhà quản lý tòa nhà và cơ quan phòng cháy chữa cháy nên áp dụng kết quả nghiên cứu để cải thiện quy trình sơ tán, đồng thời tiếp tục nghiên cứu mở rộng mô hình cho các tình huống khẩn cấp khác.

Trích đoạn nội dung tài liệu

UNIVERSITE NATIONALE DU VIETNAM, HANOI INSTITUT FRANCOPHONE INTERNATIONAL IBANZI KILONGO CHRISTIAN MODELISER ET SIMULER L’EVACUATION D’INCENDIE DANS DE GRANDS BATIMENTS PUBLICS MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG CỨU HỎA TRONG CÁC TÒA NHÀ CÔNG CỘNG LỚN MEMOIRE DE FIN D’ETUDES DU MASTER INFORMATIQUE HANOI – 2023 UNIVERSITE NATIONALE DU VIETNAM, HANOI INSTITUT FRANCOPHONE INTERNATIONAL IBANZI KILONGO CHRISTIAN MODELISER ET SIMULER L’EVACUATION D’INCENDIE DANS DE GRANDS BATIMENTS PUBLICS MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG CỨU HỎA TRONG CÁC TÒA NHÀ CÔNG CỘNG LỚN Spécialité : Systèmes Intelligents et Multimédia Code: Programme pilote MEMOIRE DE FIN D’ETUDES DU MASTER INFORMATIQUE Sous la direction de : Dr. HO Tuong Vinh HANOI – 2023 1 ATTESTATION SUR L’HONNEUR Je certifie sous serment que ce mémoire a été conçu par moi-même et que les données et résultats présentés sont exacts et n’ont jamais été publiés ailleurs. Les sources des informa- tions citées dans ce mémoire ont été clairement indiquées. IBANZI KILONGO CHRISTIAN 2 Remerciements Nous remercions tout d’abord notre Dieu, créateur de l’univers, tout-puissant et miséricordieux, pour sa grâce particulière qu’il ne cesse de manifester dans notre vie de tous les jours.

Nous remercions également sa Divinité Papa Simon Kimbangu Kiangani, le chef spirituel de l’Église kimbanguiste pour son assistance spirituelle tout au long de notre formation. Ce présent travail est le fruit de multiples sacrifices, de volonté et de soutient tant moral que matériel de plusieurs personnes à qui nous devons une parfaite reconnaissance. Nous exprimons notre gratitude envers le comité de direction de l’Institut de Recherche pour le Développement (IRD) ainsi que les membres de l’équipe du laboratoire ACROSS : M. Nguyen Ngoc Doanh, M.

Patrick Taillandier, Mlle. Phung Diep Anh, Mlle. Jeanne Cottenceau et M. Leur accueil chaleureux et leur professionnalisme ont marqué notre expérience tout au long de notre stage.

Nous adres- sons nos remerciements à nos encadrants, M. HO Tuong Vinh et M. selain Kasereka, pour avoir accepté de superviser nos recherches pendant cette période de stage. Leurs remarques, conseils et orientations ont grandement contribué à la réalisation de ce projet.

Nous souhai- tons exprimer notre profonde gratitude envers eux. Nous tenons également à remercier le directeur de l’Institut Francophone International ainsi que toute son équipe pour leur soutien précieux. Votre appui a été essentiel pour la réalisation de notre travail. 3 Sigles et abréviations — BDI : Belief Desire Intention.

— Bls : Personnes blessées. — Cfm : Personnes de la catégories conformer. — Cnt : Personnes de la catégories connaı̂tre. — EPST : Établissement Public à caractère Scientifique et Technologique.

— EvacTime : Temps d’évacuation. — Evl : Personnes de la catégorie évaluer. — Frm : Personnes de la catégorie Formée. — IFI : Institut Francophone International.

— IRD : Institut de Recherche pour le Développement. — Mrt : Personnes mortes. — Nd : Nombre total des personnes mortes. — Nie : Personnes de la catégorie nier.

— Np : Nombre total des personnes. — ODD : Overview Design concepts and Details. — Pat : Personnes de la catégorie patienter. — Pnq : Personnes de la catégorie paniquer.

— RIA : Robinet d’incendie Armé. — UMMISCO : Unité de Modélisation Mathématique et Informatique des Systèmes Complexes. — UCAD : Université Cheikh Anta Diop. — USTH : Université des Sciences et Technologies de Hanoi.

— VNU : Vietnam National University. Table des figures 2.1 Le calendrier d’évacuation pour les personnes évacuées et les coordonnateurs d’évacuation.1 Un agent intelligent [16] .2 Exemple d’un plan d’évacuation [21] .3 Guide file et Serre file [23] .4 Intervention des pompiers [21] .5 Diagramme de classe .1 Les différentes couches du bâtiment .2 La fenêtre des paramètres .3 La fenêtre contenant les informations sur les caractéristiques des personnes.4 La fenêtre contenant les informations sur l’évacuation .5 La fenêtre principale qui s’affiche à l’exécution de notre modèle .6 Le plan complet de notre bâtiment .7 Calibrage des mesures d’un étage du bâtiment .1 Le résultat obtenu dans le premier scénario .2 Le résultat obtenu dans le premier scénario .3 Le résultat obtenu dans le deuxième scénario .4 Le résultat obtenu dans le deuxième scénario .5 Le résultat obtenu dans le troisième scénario .6 Le résultat obtenu dans le quatrième scénario .7 Le résultat obtenu dans le cinquième scénario .8 Le temps d’évacuation pour différents scénarios .9 Synthèse des résultats pour les 5 scénarios .10 La précipitation des gens vers l’ascenseur. 60 4 Liste des tableaux 3.1 Le résumé des éléments modélisés dans l’état de l’art .2 Vitesses moyennes de marche dans différents pays [25] .3 Résumé des différents comportements des personnes pendant la phase de pré- évacuation en se basant sur les hypothèses.4 La comparaison de notre approche avec celles des autres chercheurs.5 Le tableau d’interactions entre les agents .7 Tableau de données d’entrées .1 Le résultat obtenu dans le premier scénario.2 Le résultat obtenu dans le deuxième scénario.3 Le résultat obtenu dans le troisième scénario.4 Le résultat obtenu dans le quatrième scénario.5 Le résultat obtenu dans le cinquième scénario. 56 5 Résumé L’évacuation de personnes d’un bâtiment en feu peut être une tâche difficile, en raison de l’impact du feu et de ses conséquences sur les personnes évacuées, qui provoquent des com- portements inhabituels.

Une mauvaise gestion des foules ou une planification inefficace de l’évacuation peut entraı̂ner un plus grand nombre de victimes de l’incendie. Il est donc d’au- tant plus important d’étudier les réactions des personnes dans une situation de crise afin de mettre en place un plan d’évacuation efficace. De nombreux modèles d’évacuation en cas d’incendie ont été proposés par les chercheurs, mais la plupart d’entre eux ne prennent pas en compte la phase de pré-évacuation et ne permettent pas aux personnes de choisir entre les escaliers et les ascenseurs, alors que ces facteurs devraient avoir un impact significatif sur l’évacuation. Dans ce travail, nous proposons un modèle à base d’agents intelligents qui prend en compte ces aspects dans la modélisation du comportement des évacués, et qui ac- corde aux personnes une certaine flexibilité de choix pendant l’évacuation.

Le protocole ODD (Overview Design concepts and Details) a été utilisé pour concrétiser cette modélisation. Les résultats obtenus montrent l’importance de la prise en compte des facteurs sus-évoqués et constituent une source intéressante pour une planification efficace d’évacuation en cas d’in- cendie. Le modèle proposé est assez général et peut donc être mis en œuvre dans plusieurs bâtiments à plusieurs étages sans changements majeurs. Mots clés : Incendie, Modèle à base d’agents, Pré-évacuation, Bâtiment public, protocole ODD.

Abstract The evacuation of people from a building on fire can be a challenging task, due to the impact of the fire and its consequences on the evacuees, leading to unusual behaviors. Poor crowd management or ineffective evacuation planning can result in a higher number of fire casual- ties. Therefore, it is all the more crucial to study people’s reactions in a crisis situation to establish an effective evacuation plan. Numerous fire evacuation models have been proposed by researchers, but most of them do not account for the pre-evacuation phase and do not allow individuals to choose between stairs and elevators, even though these factors should have a significant impact on evacuation.

In this work, we propose an agent-based model that considers these aspects in modeling evacuee behavior and allows people some flexibility of choice during evacuation. The ODD (Overview Design concepts and Details) protocol was employed to concretize this modeling. The obtained results demonstrate the importance of considering the aforementioned factors and serve as a valuable source for effective fire evac- uation planning. The proposed model is sufficiently general and can thus be implemented in multiple multi-story buildings without major modifications.

Keywords: Fire, Agent-based model, Pre-evacuation, Public building, ODD protocol. Table des matières 0.2 Objectifs spécifiques .4 Choix du sujet .5 État de la question .6 Les questions de recherche .7 Subdivision du travail. 4 1 Présentation Générale 6 1.1 Institut de recherche pour le développement .3 Politique et enjeux scientifiques .4 Le laboratoire ACROSS .5 Les membres de l’équipe .2 Contexte du stage. 9 2 État de l’art 10 2.2 Techniques utilisées dans la littérature .3 Résumé détaillé des travaux consultés .1 Premier travail consulté[4] .2 Deuxième travail consulté[6] .3 Troisième travail consulté [7] .4 Quatrième travail consulté[8] .5 Cinquième travail consulté[9] .6 Sixième travail consulté[10] .7 Septième travail consulté [5] .4 Positionnement de notre travail .5 Le calendrier d’évacuation .6 Les défis dans la simulation .7 Lacunes de recherche existantes .3 Généralité sur l’évacuation incendie .1 Rôles et intervenants .4 Conception du modèle .1 La phase de pré-évacuation .2 Importance de l’étude sur la phase de pré-évacuation .3 La phase d’évacuation .5 Les éléments à modéliser .1 Vitesse de marche .2 Les effets du feu .6 Approche de la simulation proposée .1 Dans la phase de pré-évaluation .2 Dans la phase d’évacuation .1 Les agents du système .2 Les interactions entre les agents .3 Le diagramme de classe .4 Overview, Design concepts and Details (ODD).

40 4 Implémentation du modèle proposé 41 4.4 Analyse de données .5 Critères de validation du modèle. 47 5 Expérimentation et Résultats obtenus 49 5.1 Premier scénario .2 Deuxième scénario .3 Troisième scénario .4 Quatrième scénario .5 Cinquième scénario .1 Interprétation des résultats .7 Validation du modèle .8 Suggestion pour améliorer la sécurité incendie dans les bâtiments .9 Comparaison avec la littérature existante .10 Limite de la modélisation et simulation .12 Limites de l’étude .13 Contribution de l’étude. 64 Introduction générale 0.1 Contexte Partout dans le monde, les catastrophes et les incidents malheureux peuvent avoir un impact négatif sur les gouvernements et les individus s’ils entraı̂nent des pertes de vies hu- maines. L’évacuation d’urgence est le processus d’évacuation des personnes d’une zone qui présente une menace imminente ou réelle pour la sécurité et la vie des personnes vers une zone sécurisée[1].

Il s’agit d’une stratégie de protection connue depuis longtemps avant ou après un événement catastrophique, qui a largement évolué au cours des dernières décennies et est devenue un élément clé de la préparation sociale et infra-structurelle. En cas d’incendie dans un bâtiment, la protection de la santé et de la vie des occupants est une priorité absolue. Comprendre le comportement humain en cas d’incendie est une condi- tion préalable à la réussite du processus d’évacuation. Un incendie peut toujours se produire et causer des dégâts, même si la plupart des bâtiments actuels sont équipés de systèmes de sécurité incendie.

Il est difficile de modéliser les catastrophes et les incidents malheureux dans des situations réelles, c’est pourquoi des modèles basés sur des agents sont mis en œuvre pour simuler effi- cacement de tels incidents.2 Objectifs L’objectif de notre travail est le suivant : 0.1 Objectif global L’objectif global de notre travail est de proposer un modèle intelligent basé sur des agents pour modéliser et simuler l’évacuation de personnes dans un bâtiment public en cas d’incen- die.2 Objectifs spécifiques La proposition d’un modèle qui : — Simule le comportement des personnes au cours du processus de pré-évacuation et d’évacuation ; 3 4 — Permet aux piétons d’utiliser soit les escaliers, soit l’ascenseur en situation de crise.3 Hypothèse Nous pensons que la modélisation des déplacements des individus pourrait être une solu- tion pertinente pour aider les responsables en cas d’incendie à mieux appréhender le compor- tement des personnes en situation de crise. Cette approche pourrait leur permettre de formuler des règles d’aide à la décision afin d’améliorer le processus d’évacuation.4 Choix du sujet Actuellement, les incendies demeurent fréquents dans nos zones urbaines, entraı̂nant in- variablement des dégâts significatifs. Cette réalité incite continuellement les chercheurs à mener des études visant à trouver des solutions pour atténuer ce problème. C’est précisément pour cette raison que nous avons choisi de nous pencher sur ce sujet et d’y travailler.5 État de la question Les chercheurs qui ont tenté d’aborder la phase de pré-évacuation dans des études antérieures ont souvent supposé que les agents restaient immobiles à leur position initiale jusqu’à ce que leur temps de pré-mouvement s’écoule.