CN108694872A - 一种基于虚拟现实的一体化安全实训系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出基于虚拟现实的一体化安全实训系统，涉及虚拟现实技术领域，包括虚拟现实头盔及其配套手柄，所述虚拟现实头盔及其配套手柄与主控计算机连接，其特征在于，所述主控计算机部件内置有高空安全模拟模块、防火安全模拟模块及用电安全模拟模块，所述高空安全模拟模块、防火安全模拟模块及用电安全模拟模块通过Max或Maya或Zbush建模，通过Substance Designer制作贴图，内容使用专业引擎Unreal Engine4制作。本发明将将传统的“说教式”教育转变为“体验式”教育，通过将施工现场安全事故形式模拟VR体验，让施工人员亲身感受违规操作带来的危害，强化安全防范意识，熟练掌握安全操作技能。在工程管理及规范上，能带来立竿见影的效果。

Description

一种基于虚拟现实的一体化安全实训系统
技术领域
本发明涉及虚拟现实技术领域，尤其是一种基于虚拟现实的一体化安全实训系统。
背景技术
工程施工中的事故往往由人的不安全行为引起，如不严格履行技术方案、缺少安全知识培训、缺乏安全事故防范意识等。因此国家要求对施工作业人员必须进行安全教育培训。然而目前工程施工的安全培训教育大多数为纸面、口头教育，而操作者文化水平参差不齐，造成培训效果较差，成为工程施工安全管理、安全事故预防、安全教育的难题。
现有的工程安全教育一般注重理论轻实践，从理论的角度对工程施工过程的拟出现的事故进行教育，使施工人员仅仅从认识上提升了安全事故的预防。因此设计一套整体能够模拟各种工程事故并对施工人员进行切身的教育实践，使之成为实践教育的重要保障。
发明内容
本发明旨在提供一种基于虚拟现实的一体化安全实训系统，虚拟的仿真环境当中，从而取得身临其境的体验。为此，本发明采用的具体技术方案如下：
一种基于虚拟现实的一体化安全实训系统，包括虚拟现实头盔及其配套手柄，所述虚拟现实头盔及其配套手柄与主控计算机连接，其特征在于，所述主控计算机部件内置有高空安全模拟模块、防火安全模拟模块及用电安全模拟模块，所述高空安全模拟模块、防火安全模拟模块及用电安全模拟模块通过Max或Maya或Zbush建模，通过SubstanceDesigner制作贴图，内容使用专业引擎Unreal Engine4制作。
作为优选，所述高空安全模拟模块内置高空场景，通过所述手柄选择高空作业装备，根据任务提示进入相应高空场景，根据住建部颁布的安全规范操作，完成任务，未根据安全规范操作，模拟高空坠落。
作为优选，所述防火安全模拟模块内置易燃材料区，模拟材料意外失火，通过所述手柄根据火情大小选择正确的消防设备，根据住建部颁布的安全规范操作，成功扑灭火焰，未成功扑灭火焰，模拟被火焰包围的场景。
作为优选，所述用电安全模拟模块内置电气设备意外漏电场景，通过所述手柄选择维修工具，根据住建部颁布的安全规范操作，完成电气设备修复，操作错误，模拟触电场景。
作为优选，所述高空安全模拟模块、防火安全模拟模块及用电安全模拟模块均包括相机模块、提示牌模块及工具模块。
作为优选，所述相机模块基于UE4自带的VR相机进行蓝图类的插入修改，作为呈现视觉效果的平台，通过所述工具模块传送过来的id信息选择装备进行显示或者隐藏，工具成像和动画播放都通过所述相机模块进行。
作为优选，所述提示牌模块用于指示用户的下一步动作，进一步触发场景的动画开关。
作为优选，所述工具模块与用户进行交互，根据选择的工具在所述相机模块里面的成像不同，选择工具进行一个id在模块之间的传递。
本发明提供的一种基于虚拟现实的一体化安全实训系统，其有益效果在于：将传统的“说教式”教育转变为“体验式”教育，通过将施工现场安全事故形式模拟VR体验，让施工人员亲身感受违规操作带来的危害，强化安全防范意识，熟练掌握安全操作技能。在工程管理及规范上，能带来立竿见影的效果。
附图说明
图1是本发明安全实训系统的原理框图；
图2是高空安全模拟模块的流程图；
图3是防火安全模拟模块的流程图；
图4是用电安全模拟模块的流程图；
图5是场景程序框架三大模块之间的关系；
图6是相机模块的运作流程图。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
本实施例提供的基于虚拟现实的一体化安全实训系统，根据实际建筑施工项目中特别常见的事故(如高空坠落，用电安全，防火安全等)进行三维场景还原，并加入体验者角度，在模拟操作上，对画面及第一视角的体验感有着非常高的要求，系统对体验者的操作也需要做出准确的判断并实时相应。
如图1所示，本实施例提供的基于虚拟现实的一体化安全实训系统，包括虚拟现实头盔及其配套手柄，虚拟现实头盔及其配套手柄与主控计算机连接，主控计算机部件内置有高空安全模拟模块、防火安全模拟模块及用电安全模拟模块，高空安全模拟模块、防火安全模拟模块及用电安全模拟模块通过Max或Maya或Zbush建模，通过Substance Designer制作贴图，内容使用专业引擎Unreal Engine4制作，虚拟现实头盔及其配套手柄才有HTC的硬件设备。
如图2所示，高空安全模拟模块内置高空场景，通过手柄选择高空作业装备，根据任务提示进入相应高空场景，根据住建部颁布的安全规范操作，完成任务，未根据安全规范操作，模拟高空坠落。
如图3所示，防火安全模拟模块内置易燃材料区，模拟材料意外失火，通过手柄根据火情大小选择正确的消防设备，根据住建部颁布的安全规范操作，成功扑灭火焰，未成功扑灭火焰，模拟被火焰包围的场景。
如图4所示，用电安全模拟模块内置电气设备意外漏电场景，通过手柄选择维修工具，根据住建部颁布的安全规范操作，完成电气设备修复，操作错误，模拟触电场景。
高空安全模拟模块、防火安全模拟模块及用电安全模拟模块均包括相机模块、提示牌模块及工具模块，如图5所示，基本程序流在这三个模块之间跳转，数据的交互也是在三大模块和整个关卡的蓝图类里面进行的，这样方便管理，而且，不容易出现destory后的信息不干净导致的冗余问题，还有内存溢出问题。其中，相机模块基于UE4自带的VR相机进行蓝图类的插入修改，作为呈现视觉效果的平台，通过所述工具模块传送过来的id信息选择装备进行显示或者隐藏，工具成像和动画播放都通过所述相机模块进行；提示牌模块用于指示用户的下一步动作，进一步触发场景的动画开关；工具模块与用户进行交互，根据选择的工具在所述相机模块里面的成像不同，选择工具进行一个id在模块之间的传递。
VR框架主题是相机模块，基于UE4自带的VR相机BP进行了蓝图类的插入修改，运作流程如图6所示。主要功能的实现是线性渐进，在生存周期内，不断读取记录的工具并且显示在相机框前。任何时期都可以退出场景并且置零。进入场景后会有三段条件判定，每一段都是递进的，实时更新id和记录的工具信息，根据不同的定义id信息，进行相机呈像的选择，可以流畅的在三个关卡之间不断的切换。条件一的触发器就是是否能达到已经记录的id的准确值，否则则进如下一次循环选项中。
本系统拥有高空安全，防火安全，用电安全三大体验项目，从工作前的装备选择，到过程中的操作规范与否，均有一一对应的交互反应，只有在正确的操作步骤下，才能保证实训的安全。在未规范施工的情况下，极有可能遭遇触电，坠落，火灾等高危风险，将安全规范教育与实训相结合，在具体施工的应急事件中做好提前准备。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于虚拟现实的一体化安全实训系统，包括虚拟现实头盔及其配套手柄，所述虚拟现实头盔及其配套手柄与主控计算机连接，其特征在于，所述主控计算机部件内置有高空安全模拟模块、防火安全模拟模块及用电安全模拟模块，所述高空安全模拟模块、防火安全模拟模块及用电安全模拟模块通过Max或Maya或Zbush建模，通过Substance Designer制作贴图，内容使用专业引擎Unreal Engine4制作。
2.如权利要求1所述的一种基于虚拟现实的一体化安全实训系统，其特征在于，所述高空安全模拟模块内置高空场景，通过所述手柄选择高空作业装备，根据任务提示进入相应高空场景，根据住建部颁布的安全规范操作，完成任务，未根据安全规范操作，模拟高空坠落。
3.如权利要求2所述的一种基于虚拟现实的一体化安全实训系统，其特征在于，所述防火安全模拟模块内置易燃材料区，模拟材料意外失火，通过所述手柄根据火情大小选择正确的消防设备，根据住建部颁布的安全规范操作，成功扑灭火焰，未成功扑灭火焰，模拟被火焰包围的场景。
4.如权利要求1所述的一种基于虚拟现实的一体化安全实训系统，其特征在于，所述用电安全模拟模块内置电气设备意外漏电场景，通过所述手柄选择维修工具，根据住建部颁布的安全规范操作，完成电气设备修复，操作错误，模拟触电场景。
5.如权利要求1所述的一种基于虚拟现实的一体化安全实训系统，其特征在于，所述高空安全模拟模块、防火安全模拟模块及用电安全模拟模块均包括相机模块、提示牌模块及工具模块。
6.如权利要求5所述的一种基于虚拟现实的一体化安全实训系统，其特征在于，所述相机模块基于UE4自带的VR相机进行蓝图类的插入修改，作为呈现视觉效果的平台，通过所述工具模块传送过来的id信息选择装备进行显示或者隐藏，工具成像和动画播放都通过所述相机模块进行。
7.如权利要求5所述的一种基于虚拟现实的一体化安全实训系统，其特征在于，所述提示牌模块用于指示用户的下一步动作，进一步触发场景的动画开关。
8.如权利要求5所述的一种基于虚拟现实的一体化安全实训系统，其特征在于，所述工具模块与用户进行交互，根据选择的工具在所述相机模块里面的成像不同，选择工具进行一个id在模块之间的传递。
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