摘要：VR（VirtualReality，即虚拟现实）技术具有构想性、真实性和交互性3种特质，其在旅游、教育、房地产等行业的应用中发挥了重要作用。安全生产是关系人民群众生命财产安全的大事，是经济社会协调健康发展的标志，是党和政府对人民利益高度负责的要求。当前我国正处在工业化、城镇化持续推进过程中，生产经营规模不断扩大，传统和新型生产经营方式并存，各类事故隐患和安全风险交织叠加，安全生产基础薄弱、监管体制机制和法律制度不完善、企业主体责任落实不力等问题依然突出，生产安全事故易发多发，尤其是重特大安全事故频发势头尚未得到有效遏制。一些事故发生呈现由高危行业领域向其他行业领域蔓延趋势，直接危及生产安全和公共安全。基于此，本文主要对基于VR虚拟现实技术的工人安全教育体验进行分析探讨。
关键词：基于VR虚拟现实技术；安全教育体验
1、前言
结合益智漫游、情景化学习、协作学习、远程教育等多种特性的虚拟现实VR新技术，将会解决很多以前无法解决的建筑安全培训问题，也让参训人员受到全方位的建筑安全隐患体验。这种虚拟现实的全新体验可以拉动年轻一代建筑工程人员拥抱VR这项新技术，对于建筑施工企业而言，VR技术也是节约成本的一种应用形式。
2、建筑安全隐患
建筑工地每年都会发生许多事故，包括基础工程施工、砌体工程施工、混凝土工程施工、屋面与防水工程施工、装饰装修工程施工、装配式混凝土结构工程中平衡木行走事故、未带防护事故、洞口坠落事故、用电事故、消防事故、墙体事故等许多不同且无法挽回的安全事故，而造成这种结果的原因就是企业对于员工的安全教育还不够注重，建筑工人的安全防范意识还不够。因此，让工人在施工工作前识别出潜在危险就成了建筑公司应该关注的问题。
最初VR技术在国外多应用于消防教育，随着近几年的发展研究，VR已经被应用在越来越多的安全教育培训中。VR的到来，很好地填补了安全教育与IT技术融合处的空白。VR世界的沉浸感会将人们置身于火灾、洪水和地震这些“真实的”灾害场景中，可以最大程度地让人们从心底认识到灾害预防的重要性。美国的中心疾病控制与预防中心以及很多学术机构都在探索VR在安全教育和培训中的独特优势，探索VR独立应用和与其他培训形式相结合的道路。日本在“3·11”大地震5周年时，已经在爱知县用OculusRift进行灾害预防模拟了。目前，在国内关于VR+教育的构想已实现，高盛曾作出预测，截至2025年，VR教育产值有望达到7亿美元，并将覆盖K-12和教学软件领域，VR和安全教育培训的结合被认为在未来有着巨大的市场。
3、VR技术与建筑安全培训的结合
与被迫观看重复和缺少实际语境的视频相比，虚拟现实技术可以为建筑工程人员量身定制健康和安全培训。VR技术让每一名建筑工程人员都能够得到体验式建筑安全培训带来的乐趣与宝贵经验，拓宽安全教育培训途径，让受训人员通过视觉、听觉、触觉来体验施工现场危险行为的发生过程和后果，感受事故发生瞬间的惊险，从而提高安全意识，增强自我保护意识，避免事故发生。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆VR技术还可以对施工中存在的安全隐患进行拓展性研究，针对不同建筑项目利用VR技术设计施工场景，通过虚拟施工现场施工场景进行安全体验，对各项危险源和模拟事故场景的切身体验，建筑工程人员可接受较为真切的安全知识培训，学习并掌握正确的安全防护用品使用方法和有效的自救方法，从而代替建筑安全培训中的“讲读看”扁平化培训。将施工现场常见的危险源、危险行为与事故类型具体化、实物化。虚拟场景的搭建、互动程序设计等科技手段实现沉浸式的虚拟体验，真正让新科技推动项目安全生产。
3.1 VR技术的还原真实性
VR技术建立的虚拟环境是由基于真实数据建立的数字模型组合而成，严格遵循工程项目设计的标准和要求，通过强大的三维建模技术建立逼真的三维场景，对规划项目进行真实“再现”（图1）。
3.2 VR技术的可分析性
根据建筑工程人员特点和安全隐患事故的分析，交互式的VR技术平台可以针对特定用户和组织做出独特的处理。VR应用可以创建建筑工程人员施工所需的特殊场景，并在培训中提供即时的反馈。比如说，VR可以评估人群在面对地震时应急预案的成效，反过来，根据提供的即时数据找出差距和需要改进的地方，并进行反复训练。
图1 VR 制作项目场景图
3.3 VR技术的多元性
VR可以将诸如用电或消防等建筑施工各场地一致同步到各个区域，让多个组织工种同时进行培训。在用户进行模拟的过程中，VR可以将传统的建筑安全培训元素如幻灯片的图形和数据嵌入在虚拟环境中，进行实时教育培训。更加逼真的视听刺激，提高用户的重视程度，同时在模拟中锻炼建筑工程人员对于建筑安全施工的应对陈述能力（图2）。
图2 基础工程场景图
3.4 VR技术的可选性
VR应用允许建筑工程人员按照自己的节奏来感受体验，逐步而全面地掌握相关的防范知识。在进行集体培训时，VR平台可以提供小组讨论和分析的场景，用来讨论个体行为的正确性以及是否能保证团队协作。
3.5 VR技术的综合性
培训方案可模拟分布在各个施工环境中。假如给民用建筑施工、工业建筑施工、装配式建筑施工、以及构筑物施工提供多个虚拟场景，这在现实建筑安全培训中几乎是不可能实现。与此相反，VR却可以很容易地模拟出这些苛刻环境，提升教学效果。
3.6 VR技术的可评估性
通过VR场景和运动记录，将表现进行数字化存储，从而更有效地评估。当进行灾害预演时，VR平台可以将建筑工程人员的行为360°拍摄下来，这是十分宝贵的预演分析视频。可以用于更有效地积累经验，为以后制定行动提供必要的纠正措施。相比于传统的安全培训，VR建筑施工安全培训技术借助于虚拟现实，消除了时间与空间造成的认知阻断，激发了建筑工程人员参加安全教育的兴趣，增强对安全事故的感性认识；并且设备占地面积小、体验耗时短、可无限模拟不安全场景，同时可以多项目重复体验；体验者还能对细部节点、优秀做法进行学习，获取相关数据信息，进一步优化方案、提高质量；虚拟环境中的质量模型样板绘制有效避免了由于工人技能差别带来的样板标准化的差异；同时可以避免材料和人工的浪费，符合绿色施工的理念。
4、结语
大量的施工企业亟待解决安全教育、入职培训、技能培训等问题，相对于传统建筑安全培训中枯燥性与不可预见性，VR技术在工地施工安全体验中通过VR附带设备，让建筑工程人员进入施工模拟场景、自主操作和沉浸式体验的模式，进一步引导建筑工程人员在施工操作中做出正确反应，让他们既感受到惊险刺激，又不会给体验者造成任何伤害，从而降低安全事故发生几率，提高工程人员安全防范技术技能。通过设置还原事故案例、安全操作要点、隐患排查处理、安全操作考核等内容，将安全生产的知识直观、便捷、深刻、系统地表达出来。VR建筑安全体验的应用打破时间与空间的限制，方便组织人员随时随地进行培训，同时使建筑工程中投入演练的时间成本大大降低，培训的效果大幅度提高，促进工地安全文明建设。
参考文献
［1］谢海明，刘箴，卞玉龙.儿童交通安全教育的事故现场三维仿真研究［J］.系统仿真学报，2011，23（10）：2174-2177.
［2］王峻极.基于VR的行人—自行车交通违法体验平台的研究与开发［D］.长春：吉林大学，2010.
论文作者:姜善辉,么德生,苏新河,祝家雨
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第29期
论文发表时间:2018/12/24
标签：技术论文; 人员论文; 建筑工程论文; 事故论文; 虚拟现实论文; 场景论文; 建筑论文; 《建筑学研究前沿》2018年第29期论文;