建筑施工安全的虚拟现实技术应用

　　【摘要】：随着经济和科技的不断发展进步，越来越的新技术被应用到建筑工程中来，本文通过对虚拟现实技术的分析，提出在建筑施工安全管理过程中引入虚拟现实技术的几种可行性途径，从而实现建筑施工安全管理的无缝对接。

　　【关键词】：建筑施工 虚拟现实技术 人工智能 计算机技术

　　Abstract: With the economy and the development of the science and technology progress, more and more new technology has been applied to the construction project, this article through to the virtual reality technology analyzing, this paper put forward the construction process of safety management in the introduction of the virtual reality technology of several feasible approaches, so as to realize the construction safety management of the seamless docking

　　Key Words: architecture construction, virtual reality technology artificial intelligent computer technology

　　中图分类号：TU7 文献标识码：A 文章编号：

　　随着我国科学技术的不断发展，计算机、网络技术等已经成为当代工作中不可缺少的工具。土木建筑行业作为我国经济的支柱产业，但建筑施工却仍进行使用着传统的技术手段，无论是从智能化、自动化、科技含量、劳动生产率还是组织管理等方面，都相对滞后。面对日益激烈的市场竞争，应大力吸取其它行业和高新技术的成果，用这些成果来改造自身，从而促进自身科技发展。在各行各业都在加速信息化、自动化建设的同时，借助虚拟现实技术这个工具，改造和提升建筑施工安全管理，将成为建筑工程安全管理的发展方向。

　　一、虚拟现实技术的介绍

　　虚拟现实，也称虚拟实境，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统，它利用计算机技术生成一个逼真的、具有视、听、触等多种感知的虚拟环境，用户通过使用各种交互设备，同虚拟环境中的实体相互作用，使之产生身临其境感觉的交互式视景仿真和信息交流，是一种先进的数字化人机接口技术。虚拟现实技术的主要特征是操作者能够真正的融入由计算机形成的交互式三维虚拟环境中，与之产生互动，进行交流。通过参与者与虚拟环境的相互作用，并借助操作者的感知和认知能力，帮助启发参与者的思维，以全方位地获取虚拟环境所蕴涵的各种空间信息和逻辑信息。

　　虚拟现实技术具有以下特征：沉浸性，它能使计算机操作者有身临其境的感觉，使操作人员相信他确实属于虚拟环境中的一分子，就像真正面对客观现实世界一样;交互性，它是指操作者与虚拟境界中所遇到的各种对象的相互作用的能力，这种交互是三维的，用户是交互作用的主体，虚拟现实技术向使用者提供一种交互机制，使用者可以通过这种交互机制来影响虚拟环境，使使用者的感觉产生新的内容，若新的内容不能满足使用者的要求，使用者又做出新的输入，使虚拟环境再次发生变化;以上交互过程反复进行，直至使用者感觉到所处的虚拟环境满意为止;自主性，它要求用户能以客观世界的实际动作来操作虚拟系统，让用户感觉到他面对的是一个真实的世界;多感知性，除了一般计算机技术所具有的视觉感知之外，还有听觉感知、触觉感知，甚至包括味觉感知等。

　　虚拟现实技术系统的组成，效果发生器，其是完成人与虚拟环境交互的硬件接口装置，包括人们产生现实沉浸感受到的各类输出装置，例如头盔显示器、立体声耳机等，还包括能测定视线方向和手指动作的输入装置，例如头部方位探测器和数据手套等;实景仿真器，实景仿真器是计算机的软硬件系统，其是虚拟现实系统的核心部分，包括的软件开发工具及配套硬件组成，其任务是接受和发送效果发生器产生或接收的信号;应用系统，应用系统是面向不同虚拟过程的软件部分，它描述虚拟的具体内容，包括仿真动态逻辑、结构，以及仿真对象及之间和仿真对象与用户之间交互关系;几何构造系统，它提供描述仿真对象形状、外观、颜色、位置等信息。

　　二、虚拟现实技术在建筑工程安全管理中的应用

　　2.1、建筑工程安全的预防

　　建筑施工现场的安全事故主要有以下几种：高处坠落，触电事故，物体打击，机械伤害，坍塌，中毒。主要原因如下：建筑施工从业人员素质不高;建筑安全法制不健全，执法不到位;违反安全操作规程;施工机具质量不合格;防护设施不齐全，没有做到临边防护，切割机没有绝缘手柄，电线私拉乱扯等。由于问题多样原因多种，而且在施工现场有很大的偶然性，这更对建筑工程安全管理带来了难度。利用虚拟现实系统，可以在虚拟现实的环境中模拟各种事故发生过程及可能造成的后果，比如高空落物，我们可以在虚拟现实中模拟其下落的情况，包括其下落过程中的风速、方向、遇到阻碍时轨道的变化等，甚至是被碰撞物的运动轨迹，以及碰撞造成的不同的危害;对于各种安全防护网的架设材料、高度、连接方式等，都可以通过在虚拟现实系统中的各种测试来完成，而不用通过真实的物体去测试，施工方可以根据模拟结果采取相应措施预防和减少这些事故。

　　2.2、建筑工程安全事项的解决

　　对于施工中坍塌事故，是很难提前做出判断的，我们通过虚拟现实技术将施工进程进行模拟，设计出各种可能发生的危险，并对其危险程度、应急处置顺序、人员安全庇护等做出反应。当工程施工中一旦出现可能发生的坍塌事故，系统首先做出警示，如根据等级出现坍塌模拟、建筑物损坏、危险警告信号等，同时启动相应的预案、各级防护措施生效，人员撤离路线指引，以及各种求生方式的成功率。

　　2.3、建筑工程安全事故的分析

　　对于已经发生的事故，我们不仅要吸取教训，更要知道为什么会发生这样的事故，并由此来采取进一步防范措施，这就是安全事故事后分析。以往大多是听施工现场工人的叙述，或是一些专家结合现场进行分析，现在我们完全可以通过施工过程中我们建立的模型来重演这起事故，因而分析的现象更加直观、数据更加准确、原因更加具体，因此我们说虚拟现实技术在处理复杂的安全事故时更加符合实际，而且对预防和杜绝事故有重大的意义。

　　2.4、建筑工程安全人员培训

　　利用虚拟现实进行施工安全培训，其优越性主要体现在以下几个方面：虚拟现实是完全交互的，在虚拟环境中可由操作人员决定下一步做什么、如何做，虚拟现实不强调参与者的经验和理论知识，在有经验施工人员的参与下，可向缺乏经验的人员提供安全管理的经验，在先期虚拟环境中认识、学习，验证大型、复杂结构的施工组织和管理;参与者和虚拟现实交互式活动的方式和参与者在现实世界中的方式是完全相同的，虚拟现实中的任何事物都很容易被参与者接受和理解，参与者不必具备任何操作计算机的技巧，使培训的覆盖面可包括所有的施工人员，可满足标准化安全管理体系提出的全员参与的要求。

　　三、结束语

　　综上所述，虚拟现实系统能够真实再现客观环境，使人能充分沉浸由其所创造的人工环境中实现感知模拟的现实，因而对于安全工程中的危险预防、事项解决、事故分析、方案评价、安全培训等多方面具有重要意义。尽管目前还没有在建筑施工行业进行大面积的应用，但是相信随着计算机图形学、网络技术的进步，虚拟现实技术将越来越多的应用到建筑施工安全管理当中去。

　　【参考文献】

　　[1]《施工项目安全控制》姜华等，中国建筑工业出版社

　　[2] 《建筑工程质量与安全管理》李云峰等，化学工业出版社

　　[3] 《虚拟现实技术》刘光然等，清华大学出版社