VR虛擬系統在施工管理中的應用

李強，吳曜曜，杜高民

VR虛擬系統在施工管理中的應用

李強，吳曜曜，杜高民

（國網山西送變電工程有限公司，山西 太原 030006）

隨著中國特高壓工程建設任務增加，施工安全帶來的風險也隨之增加。特高壓換流站不同于常規變電工程，尤其是近年來柔性直流電網的建設，有著施工單位多、施工人員數量大、施工作業復雜等特點，在現有安全教育培訓資源下很難做到面面俱到，給工程現場安全管理帶來了巨大壓力。施工單位常常因為怕耽誤時間導致部分安全教育培訓記錄流于形式，甚至存在偽造現象，造成施工現場個人違章時有發生，為現場安全管理帶來很大風險。通過VR虛擬系統的應用，使員工安全意識得到提高，公司效益進一步增加。

施工管理；VR虛擬系統；違章率；安全教育培訓

據分析，95%的安全事故都是由違章造成的，違章是事故發生的導火索，因此，降低施工人員的違章率是工程安全穩健建設的根本。違章作業破壞了企業安全生產管理的規章制度，影響了企業生產經營的正常秩序，而且極易發生工傷事故，帶來人身傷害和財產損失，甚至付出生命，造成嚴重的社會影響，破壞了企業形象。傳統的安全教育培訓通常采用視頻、宣講、考試等方式，培訓內容以傳達為主，施工人員信息反饋欠缺，容易產生消極應付心理，所以可以考慮運用VR等科技手段讓施工人員身臨其境地感受違章的危害，從而養成規范作業的習慣。

1 主要用途

對于VR的應用，在國內電網柔性直流工程項目中，屬于富有特色，系統化、全面性的研究。參照和吸取以往換流站工程安全教育培訓模式，結合科技手段實現智能化、信息化的安全管控手段，進一步提升安全管理效果，保障施工作業人員安全。

結合國網直流公司面臨的大規模直流工程建設項目的開展，探索和形成較為全面、規范的施工安全教育培訓系統，以此降低工程現場施工人員個人違章行為發生的頻率。

2 VR虛擬系統的搭建

VR虛擬系統是將現場安全教育培訓與虛擬現實技術相結合，建立起一個集視覺、聽覺、體感、交互于一體的安全作業體驗館，主要組成平臺包括綜合用電體驗區、安全帶使用體驗區、安全帽撞擊體驗區、鋼絲繩使用方法教學平臺、安全視頻監控系統。通過構筑具有強烈真實感和沉浸感的事故、高風險作業、緊急事件場景等，讓施工人員在身臨其境的體驗中獲得安全教育知識。在體驗館中，一線作業人員可以將所有可能發生的安全事故以及工作中必備的技能、應急知識都真真實實地體驗一次。與傳統的“讀規章制度、看事故視頻、簽名”老三樣相比，VR安全體驗館更生動有趣，更具有包容性，真正使施工人員“親身”經歷工程建設施工中各種安全事故，讓安全生產觀念深入人心。

VR虛擬系統的搭建如圖1所示。

圖1 VR虛擬系統的搭建

安全教育培訓室中配備用于系統開發及運行的服務器、VR定位舞臺、VR虛擬眼鏡、VR手持遙控。服務器將編輯好的軟件展示在大屏幕上，可使觀看者和體驗者同時接受安全教育；VR定位舞臺精確校正體驗者位置，模擬出最真實的安全事故現場；安全體驗室內共設置5套VR眼鏡及操作手柄，可使體驗者從視覺、觸覺、聽覺共同感受安全事故帶來的嚴重后果，代入感強烈；同時配置有安規題庫，施工人員在虛擬體驗結束后再進行考核，加深印象，安全教育作用顯著。

VR安全體驗可無限模擬各類安全事故場景：傳統安全體驗設施簡單，對于重大安全事故如基坑坍塌、吊裝機械傾覆等無法用金錢量化出來；豐寧換流站VR交互式設備平臺搭設費用約8萬元，通過建模及渲染，可模擬各種風險及安全事故，其經濟成本節約量不言而喻。

3 VR虛擬系統的應用

通過綜合用電電氣體驗項目，模擬施工現場常見的過電流、漏電等用電事故，培訓體驗者有效應對施工現場臨時用電引起的火災及人員觸電事故。將觸電急救措施融合于體驗教育活動中，增強施工現場觸電事故的應急處置能力，減少觸電傷亡事故。

綜合用電體驗房如圖2所示。

圖2 綜合用電體驗房

搭建安全帶使用體驗平臺，正確穿好安全帶后，高掛低用。使施工人員在上升和下落的過程中體驗不同恐怖感受和不良感受，從而認識到正確使用安全帶的重要性，達到安全教育培訓的目的。

通過搭建安全帽撞擊體驗平臺，讓施工人員熟知安全帽的正確佩戴方法以及佩戴安全帽的重要性和必要性，體驗佩戴安全帽對物體打擊所減輕的效果。先根據體驗人的身高選擇體驗位置，讓體驗者站在指定的位置（不可抬頭朝上看），在這個特殊的環境里，體驗在真實或想象的危險中的不安不良狀態；用不經意的約3 kg的撞擊力，讓每個人深刻感受到安全帽被撞擊的力量，感受到一種強烈而壓抑的情感狀態，其表現為神經高度緊張，內心充滿害怕，注意力無法集中，腦子里一片空白，不能正確判斷或控制自己的舉止，變得容易沖動等，認識到不戴安全帽帶來的極大危害，從而養成正確戴安全帽的好習慣。

安全帽撞擊體驗設施如圖3所示。

通過搭建一個全面的學習教育平臺，展示鋼絲繩幾種常見的錯誤使用方法和正確的處理方法，讓施工人員掌握鋼絲繩錯誤使用帶來的危害，順便拓展展示鋼絲繩報廢標準，使施工人員充分了解鋼絲繩的注意事項和鋼絲繩斷絲后的正確處理辦法。

鋼絲繩使用方法宣傳欄如圖4所示。

在重要的安全隱患區域設置視頻監控系統，利用網絡技術將安裝在施工區域內的施工人員視頻、音頻等監控系統連接起來，通過中控電腦的處理將有用信息保存并發送到項目部安全員終端電腦上，當安全員發現施工人員違章作業時，運用對講機聯系現場班組指揮員，實現違規作業的及時制止，有效降低現場施工人員個人違章的發生率。

視頻監控系統如圖5所示。

圖3 安全帽撞擊體驗設施

圖4 鋼絲繩使用方法宣傳欄

圖5 視頻監控系統

4 推廣應用前景

隨著中國經濟的快速發展，電力行業也處于高速發展的階段，特高壓工程成為電力建設行業的重要組成部分，安全問題是工程建設的管控重點。隨著VR虛擬平臺的應用，在安全意識、問題意識、團隊合作意識、改進意識、個人能力等各個方面，公司員工的安全意識得到了極大提高，提升了公司隊伍的整體水平和安全意識。同時，滿足了特高壓變電站建設的要求，實現了經濟效益與社會效益的統一。

F426.92

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.02.045

2095－6835（2020）02－0116－02

〔編輯：張思楠〕