建筑工程项目安全管理中虚拟现实技术的应用

摘 要:虚拟现实技术是一种集合于人工智能、计算机图形学、人机接口、多媒体、计算机网络及电子、机械、视听等多种技术为一体高新技术,被广泛的应用于安全工程中,特别是建筑项目安全管理中被采用的比较多,文章以此技术在建筑安全管理中的应用为研究对象,在简要介绍虚拟现实技术基础上,对目前建筑工程项目安全管理中虚拟现实技术的应用情况进行分析。

随着社会生活水平及人们认识的不断提高,人们对建筑安全越来越关注,居住者往往对自己住处的一个重要要求就是安全,所以在现代建筑设计中,建筑安全也是设计过程中的一个必要要素,其设计质量的好坏也是评价建筑质量的重要标准。虚拟现实技术是建筑安全管理过程中的一项先进技术,它能够模拟真实环境的系统来辅助人员感受这种环境。并实践应用于建筑安全管理中,因为虚拟现实技术发展的发展历史比较暂短,所以对其简单的介绍和了解一个必要过程。

1.虚拟现实技术介绍

1.1虚拟现实的概念

虚拟现实,也称虚拟实境或灵境,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。

1.2典型的虚拟现实系统的构成

①效果发生器。效果发生器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;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。

②实景仿真器。实景仿真器是虚拟现实系统的核心部分,它实际上是计算机软硬件系统,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。

③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。

④几何构造系统。它提供描述仿真对象物理属性,例如形状、外观、颜色、位置等信息,应用系统在生成虚拟世界时,需要这些信息。

1.3虚拟现实与建筑业

在建筑领域,可用它实现工业与民用建筑物虚拟仿真,一个具体的建筑物一次性仿真,可细到水龙头、电灯开关、门把手等。还可以用它设计各种建筑产品和施工设备,对施工工程的方案比较和优化大有裨益。在对于大型项目的规划、评估上的前景更是令人振奋。例如:一个大型智能社区的投建、工程的优化施工、大型电力设备的设计、检修和El常维护,直到操作人员的培训等等用虚拟现实技术实现全方位仿真,将对业主、设计单位、施工单位以及小区物业的管理和控制带来前所未有的便利。

2.建筑工程安全管理中虚拟现实技术应用

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:①建筑施工从业人员素质不高。②建筑安全法制不健全,执法不利。③建筑市场秩序混乱。施工单位越级承包工程,一个项目有多个分包商。④违反安全操作规程。⑤施工机具质量不合格。⑥防护设施不齐全。由于问题多样原因多种,因此在实际施工中,防止安全事故发生异常难料。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问题,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,根据模拟结果,施工方可以采取相应措施预防和制止这些事故。

2.2建筑工程安全事项的解决

尽管在施工前以及施工中,施工方想到了许多预防事故的事项,然而在现实中总有百密一疏,危险总是不可避免,这时我们可以在施工过程中借助虚拟现实系统真实再现客观环境。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。

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,并由此来采取措施进一步防范,这就是所谓的安全事故事后分析。以往的情况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,而且正确的分析事故原因对预防和杜绝事故有重大的意义。

2.4建筑工程安全方案的评估

尽管施工方在投标中、施工前都对施工过程的安全方案给出了详尽的设计,但是哪个方案是有效的、最经济的、最有利于工程进度的才是我们要选的。我们将各种安全方案进行建模,对各相关键数据进行监测,模拟坠落、坍塌、火灾、触电等危险事故通过综合评价给出安全指标,结合工程计价算量软件估算出该安全方案所需的资金,评价出一个理想的投资金额,结合安全方案模拟工程施工进度,评价该方案是否有利于工程进度,利用以上方法选出最优安全方案。

3.结语

由于虚拟现实技术与建筑安全管理结合的比较晚,在应用与技术方面存在着诸多的问题,表现的不够成熟,所以文章只是简要的分析其在建筑安全管理中的应用。对于建筑项目安全工程中的危险预防、事项解决、事故分析、方案评价、安全培训等几个方面稍作分析。随着计算机技术、建筑科学以及虚拟现实技术的发展,虚拟现实技术与建筑项目安全管理将不断走向融合。◆

参考文献:

[1]戚宣丛,夏征义,汪箭,等.虚拟现实技术在安全工程中的应用[J].中国安全科学学报,1999,(12).