基于虚拟技术递进式复合型安全培训系统的实现

基于虚拟技术递进式复合型安全培训系统的实现

严艺 杨丽 童瑶 李梅萍

江苏大学土木工程与力学学院，江苏 镇江 212013

[摘要]该系统将虚拟技术（VR）引入到安全培训领域，对场景进行递进式闯关场景的升级，让体验者以第一人视角在虚拟场景中通过真实操作虚拟场景进行闯关体验，在闯关过程中融合了传统安全事故体验（撞击、坠落），并通过闯关操作增加了施工技术操作的考核以及相应的安全知识培训，最后通过考核报告来确认工人是否合格上岗。

[关键词]虚拟技术；递进式；安全；培训

0 引言

随着 VR（虚拟现实）技术的日渐完善，各个行业也开始运用 VR 技术，解决行业难题。在建筑安全培训领域^[1]，普遍的都是对于“高空坠物”“触电”等的一个常规体验，虽然能够避免真实事故带来的伤害，以及降低成本等优点，但对于其体验后的长期效果来看，被动的输入，且没有对真实场景的融入和采取措施，对事故发生时的自救以及事故发生的根本原因没有得到解决。

1递进式复合型安全培训系统体系架构

系统体系架构主要是包括三个方面：闯关场景涉及、人物角色的设计、测评方法的生成。闯关场景的基本数据信息通过GPS、GIS、激光扫描等进行采集，其次根据工人岗位性质对场景进行二次设计。人物角色设计根据工作要求及岗位安全问题进行多种类的设计。测评的考核方法则采用系统采集的动作信息与系统设计初始标准动作进行匹配，最终得出相应的分数。

图1 系统的构件和呈现形态^[2]

2 递进式复合型安全培训系统三大关键技术研究

2.1操施工人员操作动作信息的捕捉

通过VR设备在虚拟空间内安装数个可发射激光的装置，对空间发射横竖两个方向扫射的激光，通过计算两束光线到达定位物体的角度差，从而得到物体的三维坐标，物体在移动时三维坐标也会跟着变化，便得到了动作信息，完成动作的捕捉^[3]。利用VR技术进行导入，安全管理人员则将对施工人员相关操作行为进行追踪和记录，最终反馈到信息综合平台上。

2.2递进式复合型体验场景的构建

场景的构建通过到实地现场进行走访观察，收集实际施工现场的图纸、图片等相关信息，采用传感器、GPS、GIS、激光扫描等信息搜索技术将施工现场做一个采取和评估、分析数据，提取信息点，用BIM 技术建立三维信息模型，在模型基础上，根据相关工人角色岗位工作性质进行场景“虚+实”详细的设计并植入建筑模型中^[2]。

2.3关卡场景之间的连接、进入和交融

利用智能技术对整个施工模拟环境进行精确测定和把握，同时在施工初期的准备阶段将安置具体的传感器来测定作业场所实时变化^[4]，在闯关培训过程当施工人员的位置信息和操作信息发生变化时，系统信息数据处理中心能够根据施工操作调取对应的作业环境，针对不规范行为触警场景衔接，调取场景库进行实时更换，保证培训过程进行。

3 递进式复合型安全培训系统的创新点

表1 传统系统与递进式复合型系统的比较

改系统独有独有的创新之处：第一，集体验，闯关，考核为一体，涵盖了传统施工事故安全体验（高空坠物等）；第二， 闯关当中融合的对施工事故的处理培训了施工人员在事故当中自救的能力；第三，能够让施工操作者从根本上明白，造成施工事故的原因，杜绝现实施工中不规范施工行为的出现。

4 结论

基于虚拟技术递进式复合型安全培训系统改善传统施工安全教育形式枯燥、内容单调等状况，构建了递进式复合型安全培训模式。在形式上，其体验方式从被动变成主动；内容上，其体验场景更加复杂有层次和针对性；在功能上，增加了考核和评估功能。未来，该系统及相应技术的研发将对多个领域应用大有裨益。

参考文献

[1]王攀.基于VR技术的安全培训体验系统[J].电子技术与软件工程,2019(05):48-49.

[2]韩豫,马国鑫,蔡彦鹏,李雷,孙昊.融合BIM和VR的施工安全知识学习系统设计及实现[J].施工技术,2018,47(17):123-126.

[3]网页《VR空间技术追踪技术 》

[4]李钰,吕建国.基于BIM和VR/AR技术的地铁施工信息化安全管理体系[J].工程管理学报,2017,31(04):111-115.