Sustainable Hajj Safety: A Drone-Truck Strategic Approach for Patrolling, Thermal Comfort, and Emergency Response. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.
![]() |
PDF
Final_Report_sgs_eprint.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 8 January 2026. Available under License Creative Commons Attribution. Download (20MB) |
Arabic Abstract
يجذب موسم الحج السنوي في مكة المكرمة، المملكة العربية السعودية، ملايين الحجاج كل عام، مما يخلق تحديات كبيرة في إدارة الحشود، وتوفير الراحة الحرارية، وتقديم الاستجابة الطارئة في ظل ظروف الطقس القاسية. يقدم هذا البحث إطارًا مبتكرًا من مرحلتين لنظام تعاوني بين الطائرات المسيّرة والشاحنات، مصممًا لتحسين السلامة، والتخفيف من التعرض للحرارة، وتقديم الدعم السريع في حالات الطوارئ خلال الحج. يعتمد الإطار على نشر الطائرات المسيّرة لمراقبة البيانات في الوقت الفعلي حول جودة الهواء ودرجة الحرارة والرطوبة وكثافة الحشود، مما يسمح بتدخلات موجهة تعتمد على البيانات. يعمل الإطار في مرحلتين: مرحلة الدورية— تقوم الطائرات المسيّرة بمسح الظروف البيئية وتحديد المناطق ذات المخاطر العالية من حيث الإجهاد الحراري والاكتظاظ؛ مرحلة الراحة الحرارية— تنسق الطائرات المسيّرة والشاحنات لتوفير التدخلات التبريدية في المناطق الحرجة، مما يحسن من وقت التنقل وتكاليف التوزيع ويقلل من استهلاك الطاقة وانبعاثات الكربون؛ ومرحلة الاستجابة الطارئة—تقدم الطائرات المسيّرة قدرات استجابة سريعة في حالات الطوارئ، من خلال توصيل الإمدادات الطبية أو المساعدة في عمليات الإجلاء في المواقع ذات الكثافة العالية مثل عرفات ومزدلفة ومدينة الخيام في منى. يتم نمذجة كل مرحلة رياضياً، مع استخدام نهج تقريبي للبدء الدافئ في مرحلة الدوريات لضمان حلول أولية فعالة، بالإضافة إلى استخدام تقنيات البدء الدافئ بالاستدلالات على مرحلتين متتاليتين لتوسيع عمليات الدوريات عبر المناطق الشاسعة. ومن خلال محاكاة السيناريوهات، يحدد البحث استراتيجيات نشر مثلى للحد من المخاطر الصحية المرتبطة بالتعرض لظروف الطقس القاسية وكثافة الحشود. يمثل هذا البحث الريادة في استخدام الطائرات المسيّرة لتعزيز السلامة والاستدامة في التجمعات الجماهيرية، مسلطاً الضوء على الإمكانات التحويلية للتكنولوجيا في مواجهة تحديات الصحة العامة في الفعاليات واسعة النطاق، قصيرة المدى، وذات الكثافة العالية.
English Abstract
The annual Hajj pilgrimage in Mecca, Saudi Arabia, draws millions of attendees each year, creating substantial challenges in crowd management, thermal comfort, and emergency response under extreme weather conditions. This study introduces an innovative Two-Phase optimization framework for a cooperative drone-truck system, designed to improve safety, mitigate heat exposure, and offer rapid emergency support during Hajj. The framework deploys drones to continuously monitor real-time data on air quality, temperature, humidity, and crowd density, allowing for data-driven, targeted interventions. The framework operates in Two-Phases: Phase I Patrolling— Drones survey environmental conditions, identifying zones with elevated risks of thermal stress and overcrowding; Phase II Thermal Comfort— Drones and trucks coordinate to deliver cooling interventions in critical areas, optimizing both travel time and distribution costs while minimizing energy consumption and carbon emissions; and Phase II Emergency Response— Drones provide fast-response capabilities for emergencies, delivering medical supplies or assisting with evacuations in high-density locations such as Arafat, Muzdalifah, and Mina Tent City. Each phase is modeled mathematically, with multiple warm-start approaches in the Patrolling Phase to ensure quick, good feasible solutions. Through scenario-based simulations, the study identifies optimal deployment strategies to reduce health risks related to severe weather exposure and crowd density. This research pioneers the use of drones for enhancing safety and sustainability at mass gatherings, highlighting the transformative potential of technology in addressing public health challenges in large-scale, short-term, high-density events.
Item Type: | Thesis (Masters) |
---|---|
Subjects: | Computer Engineering Research Research > Information Technology Research > Management Math |
Department: | College of Computing and Mathematics > lndustrial and Systems Engineering |
Committee Advisor: | Syed, Mujahid N. |
Committee Members: | Alsawafy, Omar and Al Turki, Ibrahim |
Depositing User: | SHROUQ SAEED (g202303670) |
Date Deposited: | 09 Jan 2025 11:47 |
Last Modified: | 09 Jan 2025 11:47 |
URI: | http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/143238 |