淺析VR 技術在安全生產培訓的應用效果

湖北中煙工業有限責任公司武漢卷煙廠 李群燕 張凱 宋煜 呂忠闖

在我國社會發展的過程中，國家對于企業的安全生產培訓給予了高度重視，只有不斷提高企業的安全生產管理力度，才能夠使企業獲得更多的經濟收益，并且可以更好地保護企業中員工的生命安全。當前我國科學技術水平在不斷提升，VR 技術在安全生產培訓中得到了廣泛應用，并且取得了良好的應用效果，所以相關管理人員必須要善于在安全生產培訓的過程中引入VR 技術，進而提高VR 技術的應用效果。

近年來，VR 技術在我國各行各業中均得到了廣泛應用，并且取得了良好的使用效果。同時在安全生產培訓的過程中利用VR 技術，不僅可以提高其培訓效率，還能夠更好的保護工作人員的生命安全，因此，需要加大對安全生產培訓中相關先進技術的引入力度。有關管理人員應該明確VR 技術的重要性，并且要對VR 技術的應用優勢和應用原理等進行全面分析，進而保證在安全生產培訓的過程中，能夠使VR 技術的應用更加順利。尤其是對于卷煙廠等大型企業來說[1]，提高安全生產培訓效果，保證工作人員的生命安全非常必要，因此卷煙廠中的領導人員需要加強安全教育與培訓力度，通過使用VR 系統和VR 技術，不斷提升培訓效果。

1 VR 技術相關概述

1.1 VR 技術類型分析

目前在我國安全生產培訓的過程中，使用的VR 技術主要有以下幾種：（1）將不同地點的現實環境放置在佩戴者的身上，這樣可以使佩戴者能夠從第二視覺的角度感受到現實環境的影響，同時也可以達到身臨其境的狀態，目前此技術在會議和培訓過程中的應用較為廣泛；（2）為將現實不存在的虛擬環境放置在佩戴者的身上，利用虛構的VR 技術可以使佩戴者能夠了解虛擬環境中的相關配置，進而明確相應的培訓需求；（3）在安全生產培訓過程中，最常用的VR 技術是現實環境和虛擬環境的結合，將其整體應用于培訓者的佩戴過程中，進而使培訓者能夠感受到在安全生產培訓過程中的現實環境和虛擬環境。由于實景VR 屬于客觀存在類型，而虛擬VR 在客觀上不存在，需要由開發者進行自主編造，因此可以將一些現階段廠房內還不具備的機械設備以及場景等，應用于安全生產培訓過程中，進而提高整體的培訓效果。通過對3 種不同VR 技術進行對比分析，發現虛構VR 的整體創造成本相對較高，并且因為其培訓環境為虛構，所以在實際培訓的過程中，必須要有專業的團隊對其進行量身定制，進而保證在安全生產培訓時能夠提供更加流暢的動畫畫面。實景VR 技術在應用的過程中，整體造價成本相對較低，但是由于只可以針對現有的環境進行全面的分析，因此可能會阻礙安全生產培訓效果的提升，所以應該根據安全生產培訓的具體需求，對兩種VR 技術進行有機融合，并且通過優勢互補的方式，提高混合VR 技術的應用效果。

1.2 VR 軟硬件構成分析

當前，隨著我國科學技術水平的不斷提升，VR 技術在各行各業中得到了廣泛的應用，并且因為VR 技術的科研人員數量在不斷增多，科研力度逐漸增大，所以目前與VR 技術應用有關的軟硬件設備種類相對較多。為了使VR 技術能夠更好地應用于安全生產技術培訓的過程中，需要對其硬件設備和軟件等進行合理的選擇，進而保證VR 技術的應用效果能夠得到顯著提升。目前常用的硬件設備主要有以下幾種：（1）是感應端中包含的VR 攝像頭，攝像頭的主要作用相當于人類的眼睛，利用攝像頭可以完成360°無死角的影像采集工作，并且還可以對采集的數據進行相應的處理和傳輸，在VR 攝像頭上可完成較多的拍攝角度，如圖1 所示。隨著技術水平的不斷提升，可以實現720°全方位的觀察與數據獲取。（2）還設計了信號傳輸渠道，通過數據線或者有線網絡及無線網絡等可以完成相關信息的傳輸，進而使感應端和體驗端能夠更好的進行數據的連接和信號的應用。（3）體驗端一般會有VR 蛋椅、VR 頭盔或者VR 眼鏡等不同類型的體驗端，對于使用者的要求也具有一定的差別，尤其是在安全生產培訓的過程中，因為需要培訓的人員相對較多，所以盡量應該使用VR 眼鏡或者VR 頭盔等造價成本相對較低的硬件設備，這樣既可以滿足安全生產培訓的相關培訓需求，又可以降低整體的培訓成本，進而為卷煙廠經濟效益的提升奠定良好的基礎。同時對于管理人員來說，為了讓其更好的體驗VR 技術的應用優勢，并且明確在安全生產培訓過程中的注意事項，可以使用VR 蛋椅作為其體驗端。

圖1 VR 眼鏡Fig.1 VR glasses

目前VR 技術在應用的過程中，其軟件主要包含3種不同的類型：（1）實景軟件，需要由感應端對安全生產培訓所需要的實景環境進行全面的圖像拍攝和數據收集，然后將其轉化為體驗端可以接收到的信號，通過信號傳輸渠道對相關信息進行全面的傳輸，進而保證體驗端的工作人員可以對實景環境進行全面的了解和真實的觀察。（2）渲染軟件，在實景軟件的基礎上，可以使用渲染軟件對其環境進行全面的虛構。目前通過對卷煙廠的安全生產培訓過程進行分析發現在實際培訓的過程中還有很多現場無法直接觀看的大型機械設備，或者對機械設備的內部結構等無法進行仔細的描述，在此背景下，可以通過渲染軟件將其構造成虛擬的環境，將虛擬的數據放置在實景軟件中，與其進行結合使用，進而可以使體驗端的培訓人員感受到更加真實的機械內部結構。（3）虛擬軟件，編程者可以根據安全生產培訓的具體需求，對其虛擬環境進行全面的構造，并且要按照管理人員的實際培訓要求完成虛擬環境的構造過程，進而保證在培訓的過程中可以滿足其相關情景的展示需求。在VR 技術軟硬件構成分析的過程中，必須要為其選擇更加合適的軟硬件設備，既要保證根據安全生產培訓的需求，選擇合理的實景軟件或者虛構軟件，又要增加硬件的使用效果，避免在VR技術應用過程中出現硬件故障等問題。

軟件開發流程如下：（1）設置“360°視圖”，創建一個可以代表360°視圖的畫布，在Sketch 中打開一個新文檔，并創建一個畫板：3600×1800 像素；（2）設置畫板，“UI 視圖”是“360°視圖”的裁剪版本，僅限于VR 界面，保留一個裁剪版本的背景；（3）設計界面，將在“UI 視圖”畫布上設計界面，在上面添加一排圖塊，然后在資源包中找到名為tile.png 的文件，將其拖拽到UI 視圖的中間，進行復制，并創建3 個一排的圖塊。

2 VR 技術的應用優勢分析

目前在卷煙廠等大型企業的安全生產培訓過程中，VR技術具有較大的應用優勢，其主要體現在以下幾個方面：

（1）能夠不斷豐富其整體的教學內容，并且使教學方式更加生動，進而使員工在安全生產培訓的過程中具有更高的興趣，提高安全生產培訓的整體效果。利用VR 技術可以使培訓人員對事故場景進行真實的模擬，并且還可以使培訓人員的觸覺、聽覺和視覺等得到充分的應用，進而使其感官體驗能夠不斷改善。同時VR 技術在實際應用過程中還融合了各種先進的軟件及硬件設備，進而形成了多終端的管理平臺，因此可以讓培訓人員直觀的感受到自己在違規操作以后產生的嚴重后果，通過增加效果的逼真程度，能夠使培訓人員的感受更加深刻，進而在后期實際操作過程中，可以嚴格按照規范要求完成自身的操作過程。利用場景模擬的方式，可以真實的還原相關操作流程，并且也可以更加真實的考驗學員在面臨突發情況時所作出的臨床反應情況。VR 技術還可以對所有參加培訓的人員進行相關信息的錄入，進而通過針對性的培訓以及自動分配等流程，使學員可以提高應急處理操作能力，通過自動記錄學員在每臺設備上的實際學習時間長短以及具體的考試成績等，生成最終的學員培訓檔案，進而為管理人員的安全生產培訓管理工作提供更多的參考依據[2]。

（2）利用VR 技術可以使整體的安全培訓效果得到顯著的提升，利用VR 技術可以由專業的技術人員對其真實事故畫面進行全面的模擬，并且也可以對一些現實場景進行全面的還原，通過使用不同的功能模塊，可以使各類仿真場景事故現場更加逼真。例如目前在卷煙廠安全生產培訓的過程中，可能會出現物體打擊或者觸電事故，以及設備起火等嚴重的安全事故，通過VR 技術可以將這些事故現場以及因為誤操作行為造成的事故類型進行全面的展示，進而使培訓人員可以真實的感受到相應的事故場景，這樣在后期工作的過程中，可以以更加嚴格的要求約束自己的行為。通過親身體驗，能夠使員工切身的感受到在事故發生以后造成的嚴重后果，同時也可以從內心深處對整個事故的產生原因以及產生過程等進行全面的了解，進而產生更加深刻的敬畏心理，樹立起強烈的安全生產意識。對于卷煙廠來說，如果發生火災事故，將會嚴重影響卷煙廠的經濟效益，同時因為火災蔓延趨勢較為迅速，也會對員工的生命安全造成威脅，在此背景下，必須要加大安全生產培訓力度，確保員工可以通過VR 技術能夠真實的感受到在事故發生以后的劇烈場面，進而從整體上提升培訓的效果。

3 VR 技術的具體應用流程分析

3.1 在現實實操培訓中的應用分析

目前在安全生產培訓的過程中，包含很多現實實操培訓，通過提高現實實操培訓力度可以使所有工作人員均能夠掌握正確的操作規范流程，進而避免出現操作失誤問題，引起安全隱患。通過VR 技術可以使現實實操培訓效果得到顯著提升，并且通過三維建模以及多媒體設備和實時視頻顯示等方式，能夠對相關場景進行全面的數據收集和展示。目前VR 技術可以和特征標識技術以及地圖構建技術等進行有機融合，進而能夠實時的展示出員工原本無法體驗到的相關實體信息。在卷煙廠安全培訓的過程中需要讓員工體會到灼燒和跌落的各種痛感，利用VR 技術能夠將虛擬的信息應用于真實的世界中，進而借助人類感官上的感知需求，對其進行真實的仿真模擬，進而使各感官可以得到真實的體驗。尤其是對一些新入職的員工來說，因為其還沒有真正的了解卷煙廠在生產操作過程中的相關流程[3]，并且對安全事故發生以后造成的后果也沒有親身感受，所以通過VR 技術可以讓新入職員工在視覺和觸覺上均有親身的感受，進而能夠不斷提升自身的安全防范意識。可以將VR 技術和相關軟件應用于崗前的培訓過程中，讓員工能夠在入職之前明確安全生產事故帶來的危害。

3.2 在虛擬實操培訓系統中的應用

VR 技術在虛擬實操培訓系統中也得到了廣泛的應用，通過增強式的顯示屏可以將一些虛擬的場景應用于實操培訓過程中，進而可以利用個人電腦或者智能手機等設備，與其平臺進行關聯，完成相關圖像的共享過程，可以給培訓員工提供更加真實的體驗。目前虛擬實操培訓系統，主要將教學過程和虛擬實操過程以及科學分析過程等進行有機的融合，培訓人員可以將需要教學的相關內容通過信息數據的方式傳輸到虛擬實操培訓系統中，然后對事先模擬好的虛擬場景進行全面的設置，通過對虛擬實操場景以及教學內容等進行講解和分析，使培訓人員可以在虛擬實操培訓系統中明確自身在工作過程中的相關注意事項。同時還要指揮員工對虛擬實操培訓系統進行全面的操作，并且要保證其手部和頭部能夠配合設備的使用。通過虛擬實操培訓系統，可以給員工帶來更加新奇的體驗，進而吸引員工的培訓注意力，避免對安全生產培訓出現麻木或者不認真等問題。

3.3 在混合現實交互系統中的應用

目前混合現實交互系統也廣泛引用到了VR 技術，其主要原理是將數字世界和物理世界進行有機結合，進而能夠將計算機設備以及自然環境等形成3D 交互系統。這樣培訓人員可以在固定的位置，通過計算機設備即可以了解到相應的數字環境和物理環境，通過視覺上的沖擊，能夠使培訓人員對虛擬場景進行全面的了解，并且可以將虛擬場景與現實情景進行全面的結合，通過搭建交互的信息回路，使用戶獲得更加真實的體驗[4]。目前在混合現實交互系統的應用過程中，無需借助相應的屏幕，即可展示出多種不同的介質，并且也可以利用3D 圖像造影技術等讓觀看人員非常真實的感受到相應的三維圖像，利用這種系統，無需使用立體眼鏡或者VR 頭盔等進行輔助。同時混合現實交互系統在應用的過程中還可以使觀看人員與圖像之間進行全面的交流與互動，進而使整個系統的趣味化得到不斷的改善，增加了系統的應用效果。

4 結語

綜上所述，現階段在針對VR 技術應用流程進行分析時發現，其在安全生產培訓的過程中得到了廣泛應用。通過明確其應用優勢和應用流程，提升VR 技術在現實實操培訓過程、虛擬實操培訓系統以及混合現實交互系統的作用，充分發揮VR 技術的應用優勢，進而為提升VR 技術的應用效果奠定良好的基礎，促進安全培訓工作質量的不斷改善。