建筑安全教育虚拟仿真技术应用现状

龚宏　贺嘉　李享

摘 要：建筑行业是安全事故多发行业，安全意识、安全技能是建筑行业从业人员基本要求之一。安全教育虽然得到各级部门重视，但安全事故仍不断发生。全行业都在致力于安全培训方式手段的改革。目前利用现代虚拟仿真技术开发的安全教育系统已经进入实际应用。多年追踪安全教育，在此对当前虚拟仿真安全教育系统开发的应用状况提出一些建议。

关键词：建筑安全;教育;虚拟仿真

中图分类号：TB 文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2020.02.096

建筑行业是安全事故多发行业，根据国家安全监管总局周报数据统计，2018年1-12月，全国房屋市政工程共发生生产安全事故700起、死亡806人。而2019年5月份，据不完全统计，全国有25个省市自治区发生安全事故56起，死亡人数达70多人，特别是上海市某厂房坍塌事故，一次伤亡20多人，安全形势不容乐观。这些事故中，坠落事故伤亡28人、坍塌25事故伤亡人。

1 我国建筑行业从业人员安全教育现状

目前的安全工作从管理体制上、检查监督上、制度制定上、落实实施、宣传教育上其实已经比较成熟，如完整的管理体制，从政府部门有专门部门负责安全监督管理检查，各企业均设有相应的安全负责人员、管理人员，管理制度健全;安全宣传、安全检查都按要求进行，安全培训也做到人人过关。特种工种持证上岗。安全岗位设置、安全员监督也很到位，日常安全检查记录详尽。在工艺设计上也将安全放主要位置，安全设施也能按要求配备，安全宣传更是醒目的布满每一处。

安全教育从体制上、管理上、實施上也较到位，安全内容、培训要求、考核、证件，包括培训手段上也进行了升级更新。传统的安全培训，以讲座、手册等为主，效果较差，随着新技术的引入，宣传视频、教育影片等声像制品的成为安全培训的新手段，笔者曾在几年前提出过的利用虚拟仿真增强技术手段，进行建筑安全培训等的设想，在国内许多地方已成为现实。

2 虚拟仿真建筑安全培训系统产品

国家历来重视安全工作，安全工作、防范第一、教育先行。安全教育工作者将关注点放在了引入新技术更新教学手段、改变教学模式、拓宽教学途径上，已经有很大进展，如近期的虚拟仿真建筑安全培训系统，国内已有一些高等院校自行开发，也有高校与专业公司联合的培训系统进入了使用。

虚拟仿真安全教育体验系统，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，多源信息融合、交互式三维动态视景和实体行为仿真，使使用者沉浸到该环境中，身临其境的学习感受如何执行安全规定、条例，以及违反安全条例可能产生的事故及其严重后果，从而建立起安全意识、强化安全职责，效果非同以往。由于采用新技术开发的建筑安全教育产品拥有其他教育方式不可比拟的先进性和超强效果，一些从事虚拟仿真产品开发的商业公司也开始介入建筑安全教育，推出自己的产品，国内报道和已经上线推出的各类建筑安全教育产品如以下几点。

2.1 郑州宜怛电子

郑州宜怛电子是一家主营VR安全设备的公司，产品包括VR工地安全体验馆、VR消防安全体验馆、VR地震安全体验馆、VR安全教育，涉及消防安全，地震安全，交通安全，公共安全，校园安全，工业安全，建筑安全等多种安全教育。

通过VR技术，创建了工作场景中存在的高处坠落、机械伤害和触电事故等10多种危险情况。

2.2 云艺化科技公司

公司的建筑施工安全体验馆，通过VR头盔显示设备，让体验者如置身于基础施工、主体施工、装修施工等作业场景，身临其境的感受事故伤害的后果，提高安全意识，主动掌握安全技能，学习事故产生的原因及防范措施的采取等。

场景包括高空坠落、物体打击、机械伤害、坍塌伤害等建筑工地较多发的伤害事故。

此外还开发有消防、交通、电力安全和党建教育培训等VR安全体验系统。

2.3 湖南汉坤公司

公司以经营安全器材为主，开发有各种实体安全体验区，如安全帽撞击、安全用电、安全防护用品展示、洞口坠落、安全带使用、现场急救、墙体倾倒、灭火器演示、栏杆倾倒、安全鞋撞击、吊运、钢丝绳使用、重物搬运、平衡木、平衡桥体验等数十种安全体验设施。

同时开发有VR安全体验馆，利用VR、AR、3D技术，结合VR设备、电动机械，以三维动态的形式全真模拟工地施工真实场景、安全隐患和险情，体验高空坠落、洞口坠落、灭火器演示等，实现施工安全教育交底和培训演练，掌握相应的防范知识及应急措施。已有多家企业用户使用。

2.4 福建农林大学建筑施工安全虚拟仿真实验教学项目

福建农林大学建筑施工安全虚拟仿真实验教学项目，是福建农林大学建筑施工安全虚拟仿真实验教学项目之一，由交通学院开发，主要用于土木工程、工程管理等建筑工程类专业学生安全实训，目前有向社会企业转让。

项目采用虚拟仿真、人机交互、网络通讯等技术，整合信息化实验教学资源，建立以建筑施工安全为主题的虚拟仿真实验教学项目。

项目主要目标：将虚拟仿真技术与建筑施工安全教育相结合，改变传统参观式安全教育的实训形式，提高体验式安全教育的开展效率和教育效果，填补传统建筑安全教育无法体验或体验不深刻的空白，解决实训过程中潜在的安全隐患，满足了学生的感知需求，真正地实现了学生不出校门即可体验施工现场环境，深刻感受安全事故带来的巨大危害，提高安全意识，掌握从业技能作用。

如高空坠落模块包括以下步骤：

接受安全教育培训、佩戴安全帽、系安全绳。正确乘坐施工电梯、正确开启及关闭施工电梯入口大门、安全门，不违规通过非安全通道。

2.5 江苏大学

江苏大学与维启科技联合开发的“装配式建筑施工与安全管理虚拟仿真实验教学系统”是教育部产学协同育人项目。包括安全事故体验等多个模块，可提供电脑端学习和VR头盔端学习，已经上线进入教学学习使用。

此外，还有许多公司和高校也进行了建筑安全教育虚拟仿真系统的开展和利用：如东莞富华智能科技有限公司的VR安全施工模拟系统;如佰佰安全网[建筑安全虚拟现实]专区;如第8感VR工地安全教育体验系统;西安万维的虚拟仿真等。

3 建筑安全教育虚拟仿真系统综汇

笔者多年来一直关注于建筑安全教育，也曾提出过虚拟仿真技术应用于安全教育的开发，时至目前，各种类型的虚拟仿真安全教育系统已经实现并应用于安全培训。汇总这些系统，有这样一些特点：

（1）系统开发主体。

相当多的公司企业发现领域商机，进行投入并开发出自己的产品，其中有专业从事安全设备和器材的公司、业务涉及建筑安全的企业，以虚拟仿真游戏为主营产品的公司业务拓展到建筑安全培训领域。

高等院校已开始将虚拟仿真技术引入教学，教育部2017-2020年虚拟仿真教学项目，对多个学科的研究项目进行科研立项，其中有建筑安全项目入选。

高校与企业公司联合进行开发，用于学校教学。

（2）体验项目内容选择上。

项目内容选择上，以安全基本知识培训为主，大多以建筑施工中常见的高空坠落、墜物打击以及机械伤害等防范为主，安全装备用品使用、灭火器械、安全操作等。高校开发的系统内容较细腻全面。商业开发产品多少不一。

（3）体验方式。

有头盔式、屏幕式，人机交互等。

（4）体验场地空间。

有些不需要较大的空间，一般电脑即可，有些需要一定的场地。

（5）用户情况。

自行开发使用的并向社会推广的，如高校。部分较大的建筑企业购买引入以上建筑安全教育产品用于本企业安全培训，一些公司将自己的产品对外开放，供用户以单位或者个人体验形式上门体验。

（6）费用。

费用包括系统和设备，由于许多产品的购买价格属于商业机密，也鉴于产品的模块内容选择不一，但一般包含有几个主要模块内容的，约在几十万计。

4 意见和建议

对以上情况的汇总、分析，笔者认为，虚拟仿真技术应用于建筑安全教育，为长期以来使用的传统、单调、被动式、效果不佳的培训，提供了一个全新的、具有特殊效果的培训模式，将成为主流，目前情况无论是产品还是均处于初期阶段，产品还不规范，为使其更健康的发展，一些问题应尽早引起重视。

（1）规范开发。

未来的安全培训，新技术高科技产品一定是主流，目前系统开发管理部门还不明确，各开发者按对安全培训理解各自进行，不能保证符合培训目标要求，应有统一部门管理，并制定相应的规范标准。

（2）产品内容有待丰富健全。

目前产品，内容上基本按建筑安全培训大纲，较简单，而效果考核标准上并无统一要求，特别是商业开发软件，面对用户群和目标要求定位不确切，模块开发还较窄。

（3）用户群上。

部分高校、大型企业开始使用，而数量众多的中小企业，一般高校还处于空白，应有一定措施让更广大的从业群体能接受至新模式的安全培训。

（4）价格和费用。

目前的系统价格针对小型企业过高，且购买后利用率低，影响推广。

（5）开发商的管理。

目前多家商业公司介入，资质如何，研发能力如何，公司能否长期存在，不断更新产品，保证系统维护运行等，仍是一隐在问题，如不能解决，购入系统存在后续使用维护更新隐患。

（6）建议。

数量众多的中小企业，在安全管理和安全培训上力量薄弱，最需要使用新技术提高培训效果，但各方面条件不具备上系统，是否可以由政府相关部门与企业或高校结合开发系统，规范产品、保证教育质量。将每年安全培训的投入转用于虚拟仿真系统建设，成立培训中心，供小企业集中使用，不仅能提高利用率，也帮扶了小企业的安全教育。

参考文献

[1]徐东升.基于建筑信息模型技术的建筑工程施工安全管理研究[D].天津：天津工业大学，2017，（7）.

[2]龚宏.再论建筑安全教育效果的提升[J].建筑安全，2017，（8）

[3]李晓磊.建筑施工安全管理中虚拟仿真技术的应用[J].低碳世界，2017，（19）.