本发明涉及煤矿水害救援逃生研究与路径搜索领域，具体涉及基于个体特征的煤矿水害最佳逃生路径搜索方法。
背景技术：
1、近年来国内煤炭市场的消费量呈逐年增长趋势，煤炭企业的开采力度也逐渐加大。埋藏较浅的煤炭资源即将采掘殆尽。为了开采更多煤炭，各大煤矿企业的掘进深度越来越深，井下巷道越来越复杂，井下灾害情况下的疏散难度也随之增加。在煤矿建设和采矿生产中，矿井水害是仅次于瓦斯爆炸的主要突发性灾害之一。尽管矿井水害监测及预警技术研究及应用已进行多年，但随着煤矿开采深度的逐步增加，采煤环境的水文地质条件将更加复杂多变，矿井水害事故仍时有发生。矿井水害一般来势凶猛，不仅会在短时间内淹没煤矿巷道和生产设备，破坏生态环境，还会造成人员重大伤亡。因此，为了让井下矿工在发生水害之后，快速、准确地选择出最优的逃生路径(即从逃生地到安全地所用时间最佳、危险性最低的安全撤离路线)是应对矿井水害事故的关键。不论是煤矿井下，还是其他各种人群聚集场所，各类灾害发生后的五分钟往往都是最为重要的，被誉为“救援黄金时间”。因此，矿井水害逃生和救援路径搜索对于矿井应急逃生和救援研究十分重要。
2、根据实际矿井水害应急避灾的情况，结合煤矿安全管理，提出矿井水害灾害逃生路径选择的安全性原则和时间最佳原则。目前，针对矿井应急路径规划的现有方案如下：
3、第一种方案研究影响井下矿工逃生因素方面。除考虑水害灾害水位高度对逃生影响外，还应考虑巷道类型、风速风向、坡度、局部障碍物数量以及是否有交通工具等因素，这些影响因素使得巷道节点之间的距离不再是绝对距离而需要用当量长度来表示。如综合考虑水害种类、环境类别、人员限流和健康损失等因素的影响，在dijkstra算法的基础上解算出最短逃生路径。
4、第二种方案在逃生路径选择模型构建及算法方面。主要是对传统算法的改进以及朝着建立更符合现实情况的动态逃生路径选择模型这两个方向进行研究。如通过对交叉、变异算子进行重构，在适应度函数中加入安全通过概率来改进传统的遗传算法，建立了三维矿井巷道网络，结合实时变化的水位及巷道的可通行性，运用dijkstra算法实现了基于3d网络模型的最佳逃生路径搜索。
5、目前现有技术解决了矿井水害逃生的关键问题，但在考虑煤矿内部巷道影响因子时，现有技术考虑到风速、水位、坡度等自然因素，但尚未见有方案对被困人员的体力、身高、体重等生理特征进行综合评估，并与煤矿水灾发生时的实时环境结合进行方案设计。综合考虑被困人员的各种身体特征和煤矿水灾发生时的实时环境，本发明提出一种基于个体特征的煤矿水害最佳逃生路径方法。
技术实现思路
1、当受困人员面临水害灾难危险时，不同个体的身高、体重、体力活动时间等因素均会影响个体逃生路径的选择，因此本发明针对不同个体特征，构建相应的巷道全局点网模型，提供一种基于个体特征的煤矿水害最佳逃生路径搜索方法，可使矿井救援或逃生路径搜索具有更好的适用性。
2、本发明技术方案如下：
3、步骤1(s1)：输入煤矿巷道实时情况和被困人员信息，所述煤矿巷道实时情况包括：第i段巷道的物理长度li0、风速难易系数β1、坡度难易β2、巷道类型难易系数β3、巷道内第j个障碍物的当量长度dj、水位高度h、水密度ρf、巷道内的水的实时平均流速u；所述被困人员信息包括：人的身高hp、人的体重mp、体力活动时间t、前期工作计算系数γ、原定工作总时长ttotal；
4、步骤2(s2)：构建巷道全局点网模型，计算第i条巷道的当量长度li，
5、
6、其中，α为被困人员个体特征系数；
7、α＝α1·α2·α3＝α1(hp,h)·α2(hp,mp,h,ρf,u)·α3(t,γ,ttotal)
8、这里，水位影响因素α1＝α1(hp,h)，水速影响因素α2＝α2(hp,mp,h,ρf,u)，体力因素α3＝α3(t,γ,ttotal)；
9、将所述当量长度li除以所述被困人员的平均行走速度，计算得到所述被困人员第i条巷道的通行成本，将所述第i条巷道的通行成本作为所述巷道全局点网模型中所述第i条巷道的权值；
10、步骤3(s3)：利用dijkstra算法计算最佳逃生路径。
11、进一步的，所述步骤2中，水位影响因素α1的计算公式为
12、
13、其中，y为水位安全系数，y＝ah+bhp+c，a,b,c为常数；
14、所述水速影响系数α2为
15、
16、其中，uc为导致人体跌倒失稳的巷道临界流速，s为水速安全系数，
17、
18、
19、且所述a1、b1、a2、b2、k和x均为常数；
20、所述体力影响因素α3为
21、α3＝α3(t,γ,ttotal)＝1+t·γ/ttotal。
22、本发明的优点在于：
23、本发明同时考虑了水位高度和水流速对人体稳定性的影响，给出不同个体特征的通行难易系数及其计算方法，优化了传统最优逃生路径数学模型；基于逃生人群的身体特征条件，构建基于被困人身高、体重参数和原定工作总时长的逃生模型，提供具有特色的人性化逃生决策；基于构建后的逃生模型，实现了匹配个人条件算法的水灾逃生模型，可针对被困人员不同身体条件给出不同的逃生方案，更符合矿井突水灾害逃生路径选择的实际情况。
1.一种基于个体特征的煤矿水害最佳逃生路径搜索方法，其特征在于，其步骤为：
2.根据权利要求1所述的一种基于个体特征的煤矿水害最佳逃生路径搜索方法，其特征在于所述水位影响因素α1的计算公式为
