17、户外环境中火灾传播的马尔可夫代理模型

户外环境中火灾传播的马尔可夫代理模型

1. 引言

火灾是全球范围内，尤其是地中海国家面临的最严峻的环境风险之一。因此，防火成为环境保护的重要方面。

无线传感器网络（WSNs）由大量传感设备组成，可配置用于检测特定区域内的特定事件，能监测多种环境条件，如温度、湿度、压力和土壤成分等。近年来，WSNs 在火灾监测中的应用备受关注。例如，可通过在待监测区域随机部署无线传感器网络来启动火灾预防。传感器节点的部署应覆盖所有可能的起火点，以便在火灾蔓延前检测到火灾。当检测到高温或高二氧化碳水平时，受影响的传感器需通知汇聚节点。由于传感器通常由电池供电，其传输范围有限，与汇聚节点的通信通常采用多跳方式。此外，基于 WSNs 的火灾检测系统需实时运行，以便尽快向操作员发出警报。

目前，关于利用 WSNs 进行森林火灾检测的研究主要集中在实际数据获取、网络设计和火灾蔓延模型等方面。尽管已有一些初步实验，但开发准确灵活的火灾蔓延模型仍至关重要，其目标是在不等待实际森林火灾发生的情况下，预测火灾传播并评估 WSNs 在不同环境条件下的有效性。

交互式马尔可夫代理（MAs）是一种相对较新的方法，用于建模和分析复杂的交互对象系统。每个对象都有自己的局部行为，且可通过与其他对象的相互依赖关系进行修改。由于其灵活性，交互式 MAs 有望成为实现复杂火灾传播模型的解决方案，该模型可模拟复杂的环境条件，如时变风矢量场。此外，MAs 提供了一个可数值求解的分析框架，相比传统的基于模拟的方法，可节省时间和计算资源。

2. 多类多消息马尔可夫代理模型（M2MAM）

为了模拟火灾传播事件，我们引入了多类多消息马尔可夫代理模型（M2MAM）。在这个框架中，系统