VR建筑安全培訓(xùn)虛擬體驗館系統(tǒng)

一、簡言：

北京四度科技的VR體驗館是集建筑安全教育、質(zhì)量教育、綠色施工為一體的虛擬3D體驗館。在這個項目上，技術(shù)工程師們利用3Dmax建立了與實體體驗館1:1的效果模型，通過軟件處理，結(jié)合VR眼鏡實現(xiàn)了動態(tài)漫游，讓體驗者有更加逼真的感受：可以直接感受、體驗電擊、高空墜落、洞口墜落、腳手架傾斜、墻體傾倒、隧道逃生、外架作業(yè)、支模系統(tǒng)作業(yè)、高空作業(yè)、塔吊吊裝等30多個項目虛擬效果;可以對各構(gòu)件定位、排版、做法、標(biāo)準(zhǔn)、屬性等信息進行查看等。體驗者戴上VR眼鏡后，如同看3D-IMAX電影一樣，仿佛身臨其境，整個建筑安全作業(yè)、工程形象逼真地展示在眼前，似乎觸手可及：體驗者可以在虛擬的建筑工程中隨意“進出”、“攀爬”，可以逼真地感受日夜交替下的工程風(fēng)景，也可以清晰明了地查看工程結(jié)構(gòu)的每一個部件、切實感受工程施工中的危險。

二、VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)發(fā)展

虛擬現(xiàn)實（VR）和增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)作為這幾年發(fā)展最為迅速、應(yīng)用領(lǐng)域快速擴張的高新技術(shù)，引起了政府和很多行業(yè)的高度重視。目前，許多行業(yè)都開始引入 VR 技術(shù)，提升行業(yè)信息化水平，提高工作效率。同時，VR 技術(shù)是綠色建筑的重要支撐技術(shù)，在減少重復(fù)建設(shè)，降低資源消耗方面有非常積極的意義。 

虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)，是一種可以創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機仿真系統(tǒng)，它利用計算機生成一種模擬環(huán)境是一種多源信息融合的交互式的三維動態(tài)視景和實體行為的系統(tǒng)仿真使用戶沉浸到該環(huán)境中。 將 VR 技術(shù)應(yīng)用于施工安全方面是一大創(chuàng)新領(lǐng)域，即以實際建筑施工中的安全教育體驗區(qū)為切入點，采用先進的 VR 技術(shù)，打造出虛擬的體驗區(qū)。工程師及施工人員可在一間固定的房間內(nèi)，利用先進的軟硬件設(shè)備，體驗施工過程中的各種安全問題。虛擬化的安全體驗區(qū)相比實體的安全體驗區(qū)，場景更加真實，內(nèi)容更加豐富，環(huán)境貼近項目實際，也減少到實體體驗區(qū)的重復(fù)建設(shè)。

并且現(xiàn)在大型建筑工地都會提前設(shè)計出三維模型，而研究人員則利用這一點把這些模型作為虛擬版本的基礎(chǔ)。通過游戲引擎來開發(fā)這些基礎(chǔ)的三維規(guī)劃模型，研究人員可以打造出真實準(zhǔn)確的虛擬現(xiàn)實版本工地，甚至可以改變天氣狀況和為其添加聲音效果，盡可能地提高其真實程度。

三、VR建筑安全虛擬體驗館介紹

相比于傳統(tǒng)的工地“三合一”體驗館，BIM+VR技術(shù)下的“三合一”虛擬VR體驗館更具有優(yōu)勢：

1. 虛擬體驗區(qū)比實體體驗區(qū)能夠展現(xiàn)更多的體驗場景，比如很難搭建的場景、 危險性很高的場景等，同時，VR 場景更加真實完整，體驗感更強，安全教育 效果更明顯。

2. 可以將當(dāng)前實際項目進行虛擬，在當(dāng)前項目中的某個位置進行安全模擬，讓 人員直接在虛擬的本項目中進行安全體驗，教育體驗效果更直接。

3. 新型的科技體驗激發(fā)了工人參加安全教育的興趣，工人對安全事故的感性認(rèn) 識也會增強。

4.虛擬場景建設(shè)不再受場地限制，可最大程度模擬真實場景下的安全事故；

5.體驗者進入虛擬環(huán)境可對細部節(jié)點、優(yōu)秀做法進行學(xué)習(xí)，獲取相關(guān)數(shù)據(jù)信息， 同時還可進一步優(yōu)化方案、提高質(zhì)量；

6.虛擬環(huán)境中的質(zhì)量模型樣板由軟件繪制，有效避免了由于工人技能差別帶來的 樣板標(biāo)準(zhǔn)化的差異;同時可以避免材料和人工的浪費，符合綠色施工的理念。

目前成熟的體驗項目有：

（1）安全帽體驗區(qū)

  自主取過安全帽，通過正確的安全帽佩戴方式，將安全帽戴在頭上； 啟動開關(guān)，上方小型重物做自由落體運動砸在安全帽上；

（2）安全帶體驗區(qū)

  通過安全帶懸掛于半空中，可自主的調(diào)節(jié)安全帶的長度直至落到地面；

（3）洞口墜落體驗區(qū)

  通過模擬開口部的真實場景，開口處打開，做自由落體運動；

（4）綜合用電體驗區(qū)

  手放在通電的平臺上，產(chǎn)生麻木感（震動模擬該效果）；

（5）消防演練體驗區(qū)

  模擬火災(zāi)現(xiàn)場，通過正確的“拔、握、掃、瞄 ”滅火器使用方法，撲滅火苗；然后撤離現(xiàn)場；

（6）腳手架操作體驗區(qū)

  根據(jù)安全規(guī)范搭建腳手架；

（7）機械傷害體驗區(qū)

  模擬“擠壓、刺穿”等機械傷害；

（8）緊急救助體驗區(qū)

  通過觀察“傷病者”的狀態(tài)，采用不同的救治方案；

（9）操作平臺體驗區(qū)

  模擬操作平臺，通過VR技術(shù)實時虛擬操作體驗；

（10）應(yīng)急逃生體驗區(qū)

模擬應(yīng)急逃生路線及周邊環(huán)境，通過VR技術(shù)實時虛擬體驗；

（11）支模系統(tǒng)坍塌VR體驗

模擬建筑支模系統(tǒng)施工環(huán)境，通過VR虛擬操作及感受支模系統(tǒng)施工作業(yè)場景，體驗因操作不當(dāng)導(dǎo)致支模架垮塌的危險，有身臨其境的體感，以此教育施工人員規(guī)范作業(yè)的重要性。

（12）隧道逃生VR體驗

模擬建筑隧道施工環(huán)境，通過VR虛擬操作及感受隧道施工作業(yè)場景，體驗因操作不當(dāng)導(dǎo)致隧道垮塌的危險，在危險中逃生的虛擬體驗，有身臨其境的體感，以此教育施工人員規(guī)范作業(yè)的重要性，及如果不幸發(fā)生此類事故如何自救。

（13）高空作業(yè)VR體驗

模擬建筑高空作業(yè)施工環(huán)境，通過VR虛擬操作及感受在100M高空施工作業(yè)場景，體驗因操作不當(dāng)或未系安全帶，導(dǎo)致高空墜落的危險。

（14）移動平臺傾倒體驗

  模擬建筑移動平臺作業(yè)施工環(huán)境，通過VR虛擬操作及感受自身在平臺施工作業(yè)場景，高度離地大約 4 米，體驗因操作不當(dāng)平臺向一側(cè)傾斜及傾倒帶來的親身感受。

（15）高空墜物

模擬建筑施工高空墜物環(huán)境，通過VR虛擬感受高空墜物打擊的親身感受。

（16）墻體傾倒體驗

模擬建筑墻體施工環(huán)境，通過VR虛擬操作及感受、體驗因操作不當(dāng)導(dǎo)致墻體垮塌的危險，有身臨其境的體感，以此教育施工人員規(guī)范作業(yè)的重要性。

（17）塔吊作業(yè)危險源VR體驗

  模擬建筑塔吊吊裝施工環(huán)境，通過VR虛擬操作及感受、體驗因操作不當(dāng)導(dǎo)致塔吊碰撞、倒塌等危險，有身臨其境的體感，以此教育施工人員規(guī)范作業(yè)的重要性。

（18）施工電梯危險源VR體驗

  模擬建筑施工電梯運行環(huán)境，通過VR虛擬操作及感受、體驗因操作不當(dāng)導(dǎo)致電梯大幅度搖擺及倒墜落的危險，有身臨其境的體感，以此教育施工人員規(guī)范作業(yè)的重要性。

（19）挖機作業(yè)危險源VR體驗

模擬建筑挖機施工環(huán)境，通過VR虛擬操作及感受、體驗因操作不當(dāng)導(dǎo)致土方垮塌、撞人的危險，有身臨其境的體感，以此教育施工人員規(guī)范作業(yè)的重要性。

針對其他特殊的工程項目，如地鐵VR建筑工程安全虛擬體驗館等，有如下系列，都可以定制開發(fā)：

火災(zāi)傷害體驗

觸電傷害體驗

物體打擊事故體驗

坍塌事故體驗

高空墜落事故體驗

堆載物滑坡事故體驗

維護結(jié)構(gòu)坍塌事故體驗

支撐墜落事故體驗