建筑安全教育虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

龔宏　賀嘉　李享

摘 要：建筑行業(yè)是安全事故多發(fā)行業(yè)，安全意識(shí)、安全技能是建筑行業(yè)從業(yè)人員基本要求之一。安全教育雖然得到各級(jí)部門重視，但安全事故仍不斷發(fā)生。全行業(yè)都在致力于安全培訓(xùn)方式手段的改革。目前利用現(xiàn)代虛擬仿真技術(shù)開發(fā)的安全教育系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用。多年追蹤安全教育，在此對(duì)當(dāng)前虛擬仿真安全教育系統(tǒng)開發(fā)的應(yīng)用狀況提出一些建議。

關(guān)鍵詞：建筑安全;教育;虛擬仿真

中圖分類號(hào)：TB 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2020.02.096

建筑行業(yè)是安全事故多發(fā)行業(yè)，根據(jù)國家安全監(jiān)管總局周報(bào)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2018年1-12月，全國房屋市政工程共發(fā)生生產(chǎn)安全事故700起、死亡806人。而2019年5月份，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國有25個(gè)省市自治區(qū)發(fā)生安全事故56起，死亡人數(shù)達(dá)70多人，特別是上海市某廠房坍塌事故，一次傷亡20多人，安全形勢(shì)不容樂觀。這些事故中，墜落事故傷亡28人、坍塌25事故傷亡人。

1 我國建筑行業(yè)從業(yè)人員安全教育現(xiàn)狀

目前的安全工作從管理體制上、檢查監(jiān)督上、制度制定上、落實(shí)實(shí)施、宣傳教育上其實(shí)已經(jīng)比較成熟，如完整的管理體制，從政府部門有專門部門負(fù)責(zé)安全監(jiān)督管理檢查，各企業(yè)均設(shè)有相應(yīng)的安全負(fù)責(zé)人員、管理人員，管理制度健全;安全宣傳、安全檢查都按要求進(jìn)行，安全培訓(xùn)也做到人人過關(guān)。特種工種持證上崗。安全崗位設(shè)置、安全員監(jiān)督也很到位，日常安全檢查記錄詳盡。在工藝設(shè)計(jì)上也將安全放主要位置，安全設(shè)施也能按要求配備，安全宣傳更是醒目的布滿每一處。

安全教育從體制上、管理上、實(shí)施上也較到位，安全內(nèi)容、培訓(xùn)要求、考核、證件，包括培訓(xùn)手段上也進(jìn)行了升級(jí)更新。傳統(tǒng)的安全培訓(xùn)，以講座、手冊(cè)等為主，效果較差，隨著新技術(shù)的引入，宣傳視頻、教育影片等聲像制品的成為安全培訓(xùn)的新手段，筆者曾在幾年前提出過的利用虛擬仿真增強(qiáng)技術(shù)手段，進(jìn)行建筑安全培訓(xùn)等的設(shè)想，在國內(nèi)許多地方已成為現(xiàn)實(shí)。

2 虛擬仿真建筑安全培訓(xùn)系統(tǒng)產(chǎn)品

國家歷來重視安全工作，安全工作、防范第一、教育先行。安全教育工作者將關(guān)注點(diǎn)放在了引入新技術(shù)更新教學(xué)手段、改變教學(xué)模式、拓寬教學(xué)途徑上，已經(jīng)有很大進(jìn)展，如近期的虛擬仿真建筑安全培訓(xùn)系統(tǒng)，國內(nèi)已有一些高等院校自行開發(fā)，也有高校與專業(yè)公司聯(lián)合的培訓(xùn)系統(tǒng)進(jìn)入了使用。

虛擬仿真安全教育體驗(yàn)系統(tǒng)，是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，它利用計(jì)算機(jī)生成一種模擬環(huán)境，多源信息融合、交互式三維動(dòng)態(tài)視景和實(shí)體行為仿真，使使用者沉浸到該環(huán)境中，身臨其境的學(xué)習(xí)感受如何執(zhí)行安全規(guī)定、條例，以及違反安全條例可能產(chǎn)生的事故及其嚴(yán)重后果，從而建立起安全意識(shí)、強(qiáng)化安全職責(zé)，效果非同以往。由于采用新技術(shù)開發(fā)的建筑安全教育產(chǎn)品擁有其他教育方式不可比擬的先進(jìn)性和超強(qiáng)效果，一些從事虛擬仿真產(chǎn)品開發(fā)的商業(yè)公司也開始介入建筑安全教育，推出自己的產(chǎn)品，國內(nèi)報(bào)道和已經(jīng)上線推出的各類建筑安全教育產(chǎn)品如以下幾點(diǎn)。

2.1 鄭州宜怛電子

鄭州宜怛電子是一家主營VR安全設(shè)備的公司，產(chǎn)品包括VR工地安全體驗(yàn)館、VR消防安全體驗(yàn)館、VR地震安全體驗(yàn)館、VR安全教育，涉及消防安全，地震安全，交通安全，公共安全，校園安全，工業(yè)安全，建筑安全等多種安全教育。

通過VR技術(shù)，創(chuàng)建了工作場(chǎng)景中存在的高處墜落、機(jī)械傷害和觸電事故等10多種危險(xiǎn)情況。

2.2 云藝化科技公司

公司的建筑施工安全體驗(yàn)館，通過VR頭盔顯示設(shè)備，讓體驗(yàn)者如置身于基礎(chǔ)施工、主體施工、裝修施工等作業(yè)場(chǎng)景，身臨其境的感受事故傷害的后果，提高安全意識(shí)，主動(dòng)掌握安全技能，學(xué)習(xí)事故產(chǎn)生的原因及防范措施的采取等。

場(chǎng)景包括高空墜落、物體打擊、機(jī)械傷害、坍塌傷害等建筑工地較多發(fā)的傷害事故。

此外還開發(fā)有消防、交通、電力安全和黨建教育培訓(xùn)等VR安全體驗(yàn)系統(tǒng)。

2.3 湖南漢坤公司

公司以經(jīng)營安全器材為主，開發(fā)有各種實(shí)體安全體驗(yàn)區(qū)，如安全帽撞擊、安全用電、安全防護(hù)用品展示、洞口墜落、安全帶使用、現(xiàn)場(chǎng)急救、墻體傾倒、滅火器演示、欄桿傾倒、安全鞋撞擊、吊運(yùn)、鋼絲繩使用、重物搬運(yùn)、平衡木、平衡橋體驗(yàn)等數(shù)十種安全體驗(yàn)設(shè)施。

同時(shí)開發(fā)有VR安全體驗(yàn)館，利用VR、AR、3D技術(shù)，結(jié)合VR設(shè)備、電動(dòng)機(jī)械，以三維動(dòng)態(tài)的形式全真模擬工地施工真實(shí)場(chǎng)景、安全隱患和險(xiǎn)情，體驗(yàn)高空墜落、洞口墜落、滅火器演示等，實(shí)現(xiàn)施工安全教育交底和培訓(xùn)演練，掌握相應(yīng)的防范知識(shí)及應(yīng)急措施。已有多家企業(yè)用戶使用。

2.4 福建農(nóng)林大學(xué)建筑施工安全虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目

福建農(nóng)林大學(xué)建筑施工安全虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目，是福建農(nóng)林大學(xué)建筑施工安全虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目之一，由交通學(xué)院開發(fā)，主要用于土木工程、工程管理等建筑工程類專業(yè)學(xué)生安全實(shí)訓(xùn)，目前有向社會(huì)企業(yè)轉(zhuǎn)讓。

項(xiàng)目采用虛擬仿真、人機(jī)交互、網(wǎng)絡(luò)通訊等技術(shù)，整合信息化實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，建立以建筑施工安全為主題的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目。

項(xiàng)目主要目標(biāo)：將虛擬仿真技術(shù)與建筑施工安全教育相結(jié)合，改變傳統(tǒng)參觀式安全教育的實(shí)訓(xùn)形式，提高體驗(yàn)式安全教育的開展效率和教育效果，填補(bǔ)傳統(tǒng)建筑安全教育無法體驗(yàn)或體驗(yàn)不深刻的空白，解決實(shí)訓(xùn)過程中潛在的安全隱患，滿足了學(xué)生的感知需求，真正地實(shí)現(xiàn)了學(xué)生不出校門即可體驗(yàn)施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，深刻感受安全事故帶來的巨大危害，提高安全意識(shí)，掌握從業(yè)技能作用。

如高空墜落模塊包括以下步驟：

接受安全教育培訓(xùn)、佩戴安全帽、系安全繩。正確乘坐施工電梯、正確開啟及關(guān)閉施工電梯入口大門、安全門，不違規(guī)通過非安全通道。

2.5 江蘇大學(xué)

江蘇大學(xué)與維啟科技聯(lián)合開發(fā)的“裝配式建筑施工與安全管理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)”是教育部產(chǎn)學(xué)協(xié)同育人項(xiàng)目。包括安全事故體驗(yàn)等多個(gè)模塊，可提供電腦端學(xué)習(xí)和VR頭盔端學(xué)習(xí)，已經(jīng)上線進(jìn)入教學(xué)學(xué)習(xí)使用。

此外，還有許多公司和高校也進(jìn)行了建筑安全教育虛擬仿真系統(tǒng)的開展和利用：如東莞富華智能科技有限公司的VR安全施工模擬系統(tǒng);如佰佰安全網(wǎng)[建筑安全虛擬現(xiàn)實(shí)]專區(qū);如第8感VR工地安全教育體驗(yàn)系統(tǒng);西安萬維的虛擬仿真等。

3 建筑安全教育虛擬仿真系統(tǒng)綜匯

筆者多年來一直關(guān)注于建筑安全教育，也曾提出過虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于安全教育的開發(fā)，時(shí)至目前，各種類型的虛擬仿真安全教育系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)并應(yīng)用于安全培訓(xùn)。匯總這些系統(tǒng)，有這樣一些特點(diǎn)：

（1）系統(tǒng)開發(fā)主體。

相當(dāng)多的公司企業(yè)發(fā)現(xiàn)領(lǐng)域商機(jī)，進(jìn)行投入并開發(fā)出自己的產(chǎn)品，其中有專業(yè)從事安全設(shè)備和器材的公司、業(yè)務(wù)涉及建筑安全的企業(yè)，以虛擬仿真游戲?yàn)橹鳡I產(chǎn)品的公司業(yè)務(wù)拓展到建筑安全培訓(xùn)領(lǐng)域。

高等院校已開始將虛擬仿真技術(shù)引入教學(xué)，教育部2017-2020年虛擬仿真教學(xué)項(xiàng)目，對(duì)多個(gè)學(xué)科的研究項(xiàng)目進(jìn)行科研立項(xiàng)，其中有建筑安全項(xiàng)目入選。

高校與企業(yè)公司聯(lián)合進(jìn)行開發(fā)，用于學(xué)校教學(xué)。

（2）體驗(yàn)項(xiàng)目內(nèi)容選擇上。

項(xiàng)目內(nèi)容選擇上，以安全基本知識(shí)培訓(xùn)為主，大多以建筑施工中常見的高空墜落、墜物打擊以及機(jī)械傷害等防范為主，安全裝備用品使用、滅火器械、安全操作等。高校開發(fā)的系統(tǒng)內(nèi)容較細(xì)膩全面。商業(yè)開發(fā)產(chǎn)品多少不一。

（3）體驗(yàn)方式。

有頭盔式、屏幕式，人機(jī)交互等。

（4）體驗(yàn)場(chǎng)地空間。

有些不需要較大的空間，一般電腦即可，有些需要一定的場(chǎng)地。

（5）用戶情況。

自行開發(fā)使用的并向社會(huì)推廣的，如高校。部分較大的建筑企業(yè)購買引入以上建筑安全教育產(chǎn)品用于本企業(yè)安全培訓(xùn)，一些公司將自己的產(chǎn)品對(duì)外開放，供用戶以單位或者個(gè)人體驗(yàn)形式上門體驗(yàn)。

（6）費(fèi)用。

費(fèi)用包括系統(tǒng)和設(shè)備，由于許多產(chǎn)品的購買價(jià)格屬于商業(yè)機(jī)密，也鑒于產(chǎn)品的模塊內(nèi)容選擇不一，但一般包含有幾個(gè)主要模塊內(nèi)容的，約在幾十萬計(jì)。

4 意見和建議

對(duì)以上情況的匯總、分析，筆者認(rèn)為，虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于建筑安全教育，為長期以來使用的傳統(tǒng)、單調(diào)、被動(dòng)式、效果不佳的培訓(xùn)，提供了一個(gè)全新的、具有特殊效果的培訓(xùn)模式，將成為主流，目前情況無論是產(chǎn)品還是均處于初期階段，產(chǎn)品還不規(guī)范，為使其更健康的發(fā)展，一些問題應(yīng)盡早引起重視。

（1）規(guī)范開發(fā)。

未來的安全培訓(xùn)，新技術(shù)高科技產(chǎn)品一定是主流，目前系統(tǒng)開發(fā)管理部門還不明確，各開發(fā)者按對(duì)安全培訓(xùn)理解各自進(jìn)行，不能保證符合培訓(xùn)目標(biāo)要求，應(yīng)有統(tǒng)一部門管理，并制定相應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

（2）產(chǎn)品內(nèi)容有待豐富健全。

目前產(chǎn)品，內(nèi)容上基本按建筑安全培訓(xùn)大綱，較簡單，而效果考核標(biāo)準(zhǔn)上并無統(tǒng)一要求，特別是商業(yè)開發(fā)軟件，面對(duì)用戶群和目標(biāo)要求定位不確切，模塊開發(fā)還較窄。

（3）用戶群上。

部分高校、大型企業(yè)開始使用，而數(shù)量眾多的中小企業(yè)，一般高校還處于空白，應(yīng)有一定措施讓更廣大的從業(yè)群體能接受至新模式的安全培訓(xùn)。

（4）價(jià)格和費(fèi)用。

目前的系統(tǒng)價(jià)格針對(duì)小型企業(yè)過高，且購買后利用率低，影響推廣。

（5）開發(fā)商的管理。

目前多家商業(yè)公司介入，資質(zhì)如何，研發(fā)能力如何，公司能否長期存在，不斷更新產(chǎn)品，保證系統(tǒng)維護(hù)運(yùn)行等，仍是一隱在問題，如不能解決，購入系統(tǒng)存在后續(xù)使用維護(hù)更新隱患。

（6）建議。

數(shù)量眾多的中小企業(yè)，在安全管理和安全培訓(xùn)上力量薄弱，最需要使用新技術(shù)提高培訓(xùn)效果，但各方面條件不具備上系統(tǒng)，是否可以由政府相關(guān)部門與企業(yè)或高校結(jié)合開發(fā)系統(tǒng)，規(guī)范產(chǎn)品、保證教育質(zhì)量。將每年安全培訓(xùn)的投入轉(zhuǎn)用于虛擬仿真系統(tǒng)建設(shè)，成立培訓(xùn)中心，供小企業(yè)集中使用，不僅能提高利用率，也幫扶了小企業(yè)的安全教育。

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