An Integrated Approach For Building Evacuation Using Bluetooth Low Energy And Crowd Simulation /
نمذجة إخلاء المنشآت بتكامل إسلوبي محاكاة الحشود وتكنولوجيا البلوتوث /
By Pakinam Elsayed Ezzat Elsayed Aboubakr ; Under the Supervision of Prof. Mohamed Mahdy Marzouk, Dr. Hassan Mostafa Hassan.
- 99 pages : illustrations ; 30 cm. + CD.
Thesis (M.Sc.)-Cairo University, 2023.
Bibliography: pages 94-99.
Crowd evacuation is an area that has been studied by numerous researchers over the last years. Many models have been developed to simulate the evacuation process including cellular automata models, lattice gas models, fluid dynamics models, agent based models and many others. However, most of the developed models involved emergency routing of building occupants using hypothetical assumptions of their positions without integrating their actual locations into the models. Thus, in order to increase efficiency and accuracy of evacuation models, evacuees’ real locations can be identified and then integrated into the model. This can be done through utilization of Indoor Positioning Systems (IPS); which are systems that are used for the localization of assets, people or any objects in the indoor environments. The purpose of this research is to develop a comprehensive evacuation model that integrates Building Information Modelling (BIM), agent based simulation and indoor positioning technology in order to identify the optimum route to be taken by the evacuees based on their actual locations. The proposed framework is capable of localizing evacuees, identifying the perfect route for their safe evacuation and finally communicating the developed route to them through a dynamic signage system. The localization technology utilized in the research is Bluetooth Low Energy technology. The framework involves two main modules that are both linked into an agent-based crowd simulation software. The first module is the BIM module which involves collecting point cloud data from 3D laser scanner and then converting them into a 3D model. This 3D model is then imported to the crowd simulation software. The second module is the Bluetooth indoor positioning module which involves the identification of locations of building occupants during evacuation. This can be done by using Bluetooth equipped gateways which are implemented in the building. These gateways are capable of detecting signals from Bluetooth beacons held by building occupants and then converting those signals into distances and locations based on the received signal strength. Subsequently, the location data developed in the positioning module is sent to the crowd simulation software. By integrating both modules in a single simulation model, optimum route to be selected by the building occupants during evacuation is accurately identified according to their real positions, in addition to the evacuation time associated with that optimum route. Finally, the optimum route generated is converted into directions to be displayed on LED signs for evacuees to follow. An actual case study is performed in order to illustrate the features of the proposed framework. لقد تم تطوير العديد من النماذج لمحاكاة عملية إخلاء الحشود ومع ذلك تضمنت معظم النماذج المطورة التوجيه الطارئ لقانطي المنشآت باستخدام مواقع افتراضية لهم دون دمج مواقعهم الفعلية في النماذج. وبالتالي ، من أجل زيادة كفاءة ودقة نماذج الإخلاء ، يمكن تحديد المواقع الحقيقية لقانطي المبني الذي يتم إجلاؤه ثم دمجها في النموذج من خلال استخدام أنظمة تحديد المواقع الداخلية. و يهدف هذا البحث إلي تطوير إطار إخلاء شامل يدمج نمذجة معلومات البناء والكيانات المتفاعلة وتكنولوجيا تحديد المواقع الداخلية من أجل تحديد المسار الأمثل للأشخاص الذين يتم إجلاؤهم بناءً على مواقعهم الفعلية. والإطار المقترح قادر على تحديد مواقع قانطي المبني ، وتحديد المسار الأمثل وإيضاحه للإشخاص من خلال نظام إشارات يعمل بصورة ديناميكية أثناء عملية الإخلاء. وتجدر الإشارة إلى أن تقنية تحديد المواقع المستخدمة في البحث هي تقنية البلوتوث منخفضة الطاقة. ويتضمن الإطار المقترح وحدتين رئيسيتين مرتبطتين ببرنامج محاكاة الحشود قائم علي الكيانات المتفاعلة. فالوحدة الأولى هي وحدة نمذجة معلومات البناء التي تتضمن جمع بيانات المنشأة من خلال المسح الليزري ثلاثي الأبعاد، ثم تحويل تلك البيانات إلى نموذج ثلاثي الأبعاد الذى يتم إستخدامه فى برنامج محاكاة الحشود. أما الوحدة الثانية هي وحدة تحديد المواقع الداخلية والتي تتضمن تحديد مواقع شاغلي المبني أثناء الإخلاء وذلك من خلال استخدام أجهزة استشعار بلوتوث يتم تثبيتها في المنشأة ، حيث تقوم هذه الأجهزة بقراءة إشارات البلوتوث المنبعثة من أجهزة صغيرة محمولة (Beacons) بواسطة شاغلي المبني. وتقوم أجهزة الاستشعار بتحويل هذه الإشارات إلى مسافات ومواقع بناءا على قوة الإشارة المستقبلة حيث يتم إرسال بيانات الموقع التي تم تحديدها في وحدة تحديد المواقع إلى برنامج محاكاة الحشود. ومن ثم يتم تحديد المسار الأمثل ليتم اختياره من قبل شاغلي المبنى أثناء الإخلاء وفقًا لمواقعهم الحقيقية. كما يتمكن نموذج المحاكاة من تحديد وقت الإخلاء المرتبط بهذا المسار الأمثل. وأخيرًا ، يتم تحويل المسار الأمثل إلى اتجاهات يتم إتبعها بواسطة شاغلي المبني أثناء عملية الإخلاء. وقد تم إجراء دراسة حالة لتوضيح الإطار المقترح
Text in English and abstract in Arabic & English.
Structural Engineering
Emergency Evacuatio Agent-Based Simulation Building Information Modelling Indoor positioning Bluetooth