VR建筑安全培訓虛擬體驗館系統

一、簡言：

北京四度科技的VR體驗館是集建筑安全教育、質量教育、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，結合VR眼鏡實現了動態漫游，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、支模系統作業、高空作業、塔吊吊裝等30多個項目虛擬效果;可以對各構件定位、排版、做法、標準、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、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景，也可以清晰明了地查看工程結構的每一個部件、切實感受工程施工中的危險。

二、VR虛擬現實技術發展

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

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

并且現在大型建筑工地都會提前設計出三維模型，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。通過游戲引擎來開發這些基礎的三維規劃模型，研究人員可以打造出真實準確的虛擬現實版本工地，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

相比于傳統的工地“三合一”體驗館，BIM+VR技術下的“三合一”虛擬VR體驗館更具有優勢：

1. 虛擬體驗區比實體體驗區能夠展現更多的體驗場景，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. 可以將當前實際項目進行虛擬，在當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了工人參加安全教育的興趣，工人對安全事故的感性認 識也會增強。

4.虛擬場景建設不再受場地限制，可最大程度模擬真實場景下的安全事故；

5.體驗者進入虛擬環境可對細部節點、優秀做法進行學習，獲取相關數據信息， 同時還可進一步優化方案、提高質量；

6.虛擬環境中的質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 樣板標準化的差異;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

  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，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

  通過安全帶懸掛于半空中，可自主的調節安全帶的長度直至落到地面；

（3）洞口墜落體驗區

  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

  手放在通電的平臺上，產生麻木感（震動模擬該效果）；

（5）消防演練體驗區

  模擬火災現場，通過正確的“拔、握、掃、瞄 ”滅火器使用方法，撲滅火苗；然后撤離現場；

（6）腳手架操作體驗區

  根據安全規范搭建腳手架；

（7）機械傷害體驗區

  模擬“擠壓、刺穿”等機械傷害；

（8）緊急救助體驗區

  通過觀察“傷病者”的狀態，采用不同的救治方案；

（9）操作平臺體驗區

  模擬操作平臺，通過VR技術實時虛擬操作體驗；

（10）應急逃生體驗區

模擬應急逃生路線及周邊環境，通過VR技術實時虛擬體驗；

（11）支模系統坍塌VR體驗

模擬建筑支模系統施工環境，通過VR虛擬操作及感受支模系統施工作業場景，體驗因操作不當導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范作業的重要性。

（12）隧道逃生VR體驗

模擬建筑隧道施工環境，通過VR虛擬操作及感受隧道施工作業場景，體驗因操作不當導致隧道垮塌的危險，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范作業的重要性，及如果不幸發生此類事故如何自救。

（13）高空作業VR體驗

模擬建筑高空作業施工環境，通過VR虛擬操作及感受在100M高空施工作業場景，體驗因操作不當或未系安全帶，導致高空墜落的危險。

（14）移動平臺傾倒體驗

  模擬建筑移動平臺作業施工環境，通過VR虛擬操作及感受自身在平臺施工作業場景，高度離地大約 4 米，體驗因操作不當平臺向一側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境，通過VR虛擬操作及感受、體驗因操作不當導致墻體垮塌的危險，有身臨其境的體感，以此教育施工人員規范作業的重要性。

（17）塔吊作業危險源VR體驗

  模擬建筑塔吊吊裝施工環境，通過VR虛擬操作及感受、體驗因操作不當導致塔吊碰撞、倒塌等危險，有身臨其境的體感，以此教育施工人員規范作業的重要性。

（18）施工電梯危險源VR體驗

  模擬建筑施工電梯運行環境，通過VR虛擬操作及感受、體驗因操作不當導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范作業的重要性。

（19）挖機作業危險源VR體驗

模擬建筑挖機施工環境，通過VR虛擬操作及感受、體驗因操作不當導致土方垮塌、撞人的危險，有身臨其境的體感，以此教育施工人員規范作業的重要性。

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：

火災傷害體驗

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

維護結構坍塌事故體驗

支撐墜落事故體驗