虚拟安全样板交互系统应用研究

虚拟安全样板交互系统应用研究

马志欣，李阳

（中国建筑第七工程局有限公司，河南 郑州 450000）

摘要：安全问题始终是悬挂在施工工程现场的利刃，随着计算机与智能设备的不断深入发展，通过虚拟安全样板交互系统可以改善目前的安全教育状况，提升管理人员理论知识与工程实践相结合能力，对现有安全管理内容进行更新补充，对教育及交底模式进行变革完善，最终起到保障工人安全的良好作用。

1、引言

安全是自古以来老生常谈的话题，“人命关天”的理念也在不断加深的安全教育下深入人心。可以说，安全是工程和建筑领域最本质的要求之一。一项建筑的诞生如果沾染了诸多的事故，那么在人文关怀领域的价值会大打折扣。

当前我国正在大规模的进行智能化建设，在诸多重大工程和重要建筑中都采用了智慧系统进行精准安全服务。例如，在国内平潭海峡公铁大桥修建中，现场工程师就采用了风速仪波浪仪、海流计等多项设备共同组建了智能监测系统，为后续施工以及安全作业奠定基础。以上都体现出智能化系统对施工安全的指导作用。最重要的是，智能化趋势的不断发展让工程人员更愿意接纳和学习新鲜事物，从而将其运用到工作中，改善工作环境。

虚拟安全样板交互系统在严格意义上讲其实是一种虚拟现实技术的延伸和应用，它利用多种计算机工具来刺激人类的生物感官系统，从而给人们一种足不出户即可处于对应场景的视觉体验。将虚拟安全样板交互系统应用在安全领域，可以有效预防安全事故的发展，是现代社会进行安全教育必不可少的工具。通过虚拟安全样板交互系统可以让人在安全事故中与其交互，以第一人称视角体验事故带来的恐慌感，从而加深其对于安全的重视，也可以用于训练人们在事故中的第一反应，做到正确的求生动作，实现第一时间的自我救护。

2、虚拟安全样板交互系统的组成

虚拟安全样板交互系统一般融合了硬件设备、软件产品、操作者和学习者四大部分，共同构成了一个完整的安全教育生态。该系统一般包含了施工中经常出现的高频危险环境，例如建筑火灾、高空坠落等等。它可以将工程中的施工工艺流程、关键施工环节和周围施工环境等诸多情况包含在内，在通过虚拟的视频和设备完成对学习者的触及。

硬件设备是虚拟安全样板交互系统的绝对支撑，随着国内电子设备器件的深入发展，在设备领域的障碍逐渐被打破，能够满足日常学习需求。虚拟安全样板交互系统并非是一种独立出来的科技，而是多种产品和系统的集大成者，例如画面渲染技术、无息投影技术、立体显示技术、软件交互、视角跟踪、目标定位、语音识别和合成处理和5G通信技术等等。此外，也涌现出一系列专门服务于建筑行业的信息化领导企业，比如广联达等等。软件产品也是其重要的一部分，在设计软件的操作时应尽量满足用户的个人体验，从而促进其对于安全知识的学习，采用C端运营的逻辑，进行千人千面的个性化知识推荐。操作者指的是能够熟练使用该系统，并具有足够安全理论知识和实践的群体代表，能够通过虚拟安全样板交互系统进行安全知识讲解，从而促进学习者的认知提升。学习者则指的是在工程行业进行广泛工作的施工人员、现场管理人员、相关专业的学生群体等等。需要注意的是，硬件和软件设备是可以随着技术的发展不断进步的，而将其优势最大化发展的人只能是操作者或讲解者，只有他们才能调动起学习者的积极性和重视程度。

3、虚拟安全样板交互系统的重要应用

3.1在安全理论教学培训的应用

安全理论是每个工程人员必须要进行培训和学习的必备科目，无论是管理者还是现场施工人员都应重视起来。安全科学理论现在已经发展的非常成熟，清华大学、中南大学和中国科学技术大学。安全理论和工程在现场实际中需要有复杂的颗粒组管理支持，也需要有施工技术人员的耐心配合，方能达到所需要的效果。一般而言，传统的安全理论只停留在课本、书籍、图文文件，以及部分老旧的动画视频，能起到的宣传学习作业非常有限，所以需要进行一系列的革新，以配合安全以及时代发展需求。虚拟安全样板交互系统是时代进步发展的产物，能充分发挥先进工具的优越性，而且在教学过程中不枯燥，以实际环境和工程背景为例进行解释，能让现场参与人员身临其境地感受到安全的重要性，从而提高对安全的注意力等级，提升自身保护能力。实际上，在诸多高校的教学中，曾采用这类方法进行教授学习，利用该系统可大可小、自由灵活的展示方式，学生可以畅快的观察到每一处细微结构，找到危险源头，减少事故的发生率。

3.2在经典安全事故体验中的应用

在建筑施工中，广泛存在着多种危险源和危险场景，工程人员通过事故统计、总结归纳等方法将其分为了两大类。第一大类是不稳定设备，这里包括各类施工用到的工具、化学物品、混凝土罐车、塔吊设备、各类压力容器和液压罐体等常见工业设备。第二大类则是人员的不安全行为、人机环境的非安全交互、不良作业环境等。这些危险源和危险场景反复出现而如果不身临其境的进行体验，那么学习者就会降低对危险的认知，从而产生懈怠的消极情绪，而当真正的危害来临之后则会不知所措。所以说，将虚拟安全样板交互系统应用在该领域是大有可为的，通过提供一个逼真的模拟交互环境，让学习者看到不同情况下可能存在的安全问题，就会抱以警惕之心，在未来的工作中也会更加谨慎。利用虚拟安全样板交互系统，内部设计的“设备”与“部件”多是虚拟的，并且可以根据需要建模出新的设备，可以随着教学内容进行不断更新，实现了良好的持续性学习，极大减少了长期教育的付出成本，而且真实体验也会变好。此外，虚拟安全样板交互系统不仅仅适用于建筑工程，在矿山的事故模拟、现场安全救护、火灾的三维模拟、粉末冶金爆炸等领域也有相当广泛的应用，这对各行各业减少和避免灾难的发生都有着重大意义。

3.3在安全事故分析与溯源的应用

安全事故分析包含多种方面的内容，例如事故直接原因、间接原因、检测数据情况和作业发生时的异常情况记录等等。在2022年4月9日，湖南省长沙市望城区发生一起特别重大居民自建房倒塌事故，在这起特大事故中存在诸多原因，其中自建房违规加盖又成为主要影响因素。这个背后反应的是部分群众对于安全问题的忽视或者说有一定的安全意识，但无法衡量这样的隐患带来的危害有多么巨大，虚拟安全样板交互系统恰恰可以在这个方面得到很好的应用。通过模拟自建房私自违规加盖这样生活中遇到的场景，采用声、光、电、触觉和听觉五位一体感知模式，可以让安全事故从源头被发掘，从而做到对事故的深刻剖析，寻找最本质的原因。虚拟安全样板交互系统能够多角度、多方位、多姿态地将重大事故的现场模拟出来，能直观的让人找到事故的起源、发展、爆发到最后的平息过程，甚至还可以引入救援系统，让一起安全事故从源头到处理过程，全全面面地展示出来，从不同的流程和环节中找到其中的薄弱之处，最后加以度量和提升，从而保证事故不再发生。

4、结语

虚拟安全样板交互系统是新时代人工智能浪潮下与安全工程领域结合的新兴产物，并且处于不断的更新发展之中，能够满足日益多样化的需求。当然目前该系统还存在一些不足之处，例如高保真场景给部分人员带来的“3D眩晕感”，在近距离的人员定位技术尚未做到突破、移动范围较小，对数据传输的速度要求过高等问题。但是虚拟安全样板交互系统存在强构想性、高沉浸感、多交互性和易操作等诸多优良特性，使得其在安全工程教育领域得到了广泛应用。目前来看，该系统也在适配更加精细化的安全场景，能够环境当前安全教育大而粗条的局面。

参考文献

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