CN109800985A - 一种基于vr技术的职工安全行为能力评估系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于VR技术的职工安全行为能力评估系统及方法，实施本发明的有益效果是，将现实作业中的事故通过虚拟现实进行实现，职员在作业过程或事故处理过程中，选定四个一级安全行为能力评估指标：安全生理、安全心理、安全知识和安全应急，通过所述四个指标进一步评估职工的整体安全行为能力。

Description

一种基于VR技术的职工安全行为能力评估系统及方法

技术领域

本发明涉及虚拟与现实领域，更具体地说，涉及一种基于VR技术的职工安全行为能力评估系统及方法。

背景技术

目前，职工安全行为评估指标体系的建立，只是以职工简单的先天秉性或者后天学习来界定，指标的选取也是从日常和紧急状态下避免人身伤亡、财产损失、环境破坏等事故以及职业病发生的稳定的心理和生理特性中选取，指标之间关联性不够，且重复性不明确，评估所得结果误差较大；另外，安全应急能力是职工安全行为能力中所占比重较大的一种能力，属于潜意识，当人遇到某件事情的时候，人的大脑立即根据以往的经验和自我思维来处理这件事情的能力，是属于下意识的反应，目前的评估系统难以直接对其进行评估或评估误差较大，从而影响整体评估结果；其次，指标量化过程较为简单，在职工安全行为指标体系中，大部分指标会随着环境或作业方式的变化而变化，而系统只是通过大量的设备仪器分别检测出职工正常状态不同指标的值，不能很好地评估职工在特定工作环境或事故状态中的安全行为能力。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的评估结果误差较大且指标量化过程较为简单的缺陷，提供一种基于VR技术的职工安全行为能力评估系统及方法。

本发明提出的一种基于VR技术的职工安全行为能力评估系统，所述系统由场景搭建系统、安全行为分析系统、数据库和整合系统构成，其中：

所述场景搭建系统，用于在VR技术搭建的开发系统内模拟评测场景；

所述安全行为测评系统，一方面用于设置若干测评设备，通过测评设备对职工在所述评测场景中即时反应的安全行为，进行安全生理水平、安全心理水平、安全知识应用能力和安全应急能力测评，并得出对应的安全生理分值、安全心理分值、安全知识应用分值和安全应急分值；另一方面开发系统和测评设备将得到的测评数据反馈到数据库；

所述数据库，用于获取和保存安全行为测评系统测得的每项测评结果；

整合系统，用于从数据库中获取测评结果，根据所述测评结果，计算并输出职工的安全行为能力总分。

进一步的，所述评测场景包括特殊应急场景，以及结合安全知识题库构建的目视化场景；所述特殊应急场景包括火灾和/或爆炸事故。

进一步的，所述测评设备包括生理测评设备和设于开发系统内的行为分析设备。

进一步的，所述安全行为测评系统包括生理测评模块、心理测评模块、应用测评模块和应急测评模块；其中：

所述生理测评模块用于通过多个生理测评设备，得到职工在整个测评过程中的多项生理水平分值；根据所述多项生理水平分值，进一步整合得到安全生理分值A；其中：

A＝ζ，κ≤ω；

参数ζ和κ为多项生理水平分值整合得到均值和方差；参数ω为设定的安全生理水平阈值；其中，所述多项生理水平分值包括疲劳值、职工反应时间水平值、手臂灵活性水平值、双臂协调性水平值、运动时反应时间水平值和双手协调性水平值；

所述心理测评模块用于通过在特殊应急场景内搭建的行为分析设备，得到职工在整个测评过程中的心理水平数据，将得到的心理水平数据进一步输入到行为心理分析软件中，通过所述行为心理分析软件分析得出相应的安全心理分值B；

所述应用测评模块用于制定安全应急评测体系，所述安全应急评测体系中，不同的安全隐患处理数目，对应有相应的安全知识应用分值；将多项安全隐患融入到目视化场景中，测评过程中，根据职工处理的安全隐患数目，结合所述安全应急评测体系，进一步得到职工的安全知识应用分值C；

所述应急测评模块，用于通过计时器和职工在测评环境中的坐标点，得到职工处理火灾和/或爆炸事故的完成时间T1和总移动距离T2；结合事故处理的完成度T2，得到职工在当前场景下的安全应急分值D；

其中安全心理分值B、安全知识应用分值C和安全应急分值D均是通过开发系统反馈到数据库。

进一步的，所述生理测评设备包括依次连接的：

反应时间测试仪，所述装置用于测试职工反应时间水平值；

敲击速度测试仪和亮点闪烁测试仪，所述设备用于测试职工疲劳值；

手臂灵活性测试仪，所述设备用于测试职工手臂灵活性水平值；

双臂协调性测试仪，所述设备用于测试职工双臂协调性水平值；

反应式运动时测试仪，所述设备用于测试职工运动时反应时间水平值；

双手能力协调测定仪，所述设备用于测试职工双手协调性水平值；

通过上述生理测评设备，测得职工在所述评测场景中的生理水平数据；并通过所述生理测评设备，进一步将得到的生理水平数据反馈到数据库。

进一步的，在所述整合系统中设定一合格分值M，根据从数据库中获取到的安全生理分值A、安全心理分值B、安全知识应用分值C和安全应急分值D，计算并输出职工的安全行为能力总分Q；其中：

Q＝α×A+β×B+χ×C+δ×D；

且有A≥M、B≥M、C≥M和D≥M，参数α、β、χ和δ是根据多方面因素而确定的权重值；所述多方面因素包括：工种、企业和环境。

本发明提出的一种基于VR技术的职工安全行为能力评估方法，，所述职工安全行为能力评估方法包括以下步骤：

S1、通过所述场景搭建系统搭建评测场景；

S2、在所述评测场景中，对职工即时反应的安全行为，进行安全生理水平、安全心理水平、安全知识应用能力和安全应急能力测评，并得出对应的安全生理分值、安全心理分值、安全知识应用分值和安全应急分值；

S3、根据步骤S2得到的测评结果，进一步整合初步得到职工的安全行为能力总分；

S4、n次重复执行步骤S2-S3，得到n项职工的安全行为能力总分；对n项职工的安全行为能力总分求平均，得到职工的最终安全行为能力总分。

进一步的，步骤S2中还包括生理测评子步骤S21、心理测评子步骤S22、应用测评子步骤S23和应急测评子步骤S24；其中：

生理测评子步骤S21：通过生理测评模块中所设的生理测评设备，分析职工在整个测评过程中的心理水平，得出对应的安全生理分值；

心理测评子步骤S22：通过在评测场景内搭建的行为分析设备，分析职工在整个测评过程中的心理水平，得出对应的安全心理分值；

应用测评子步骤S23：将多项安全隐患融入到评测场景中，测评过程中，根据职工处理的安全隐患数目，进一步得到安全知识应用分值；

应急测评子步骤S24：通过计时器和职工在评测场景中的坐标点，测得职工处理火灾和/或爆炸事故的完成时间和总移动距离；结合事故处理的完成度，将上述3项数据进行整合，进一步得到安全应急分值。

在本发明所述的一种基于VR技术的职工安全行为能力评估系统及方法中，将现实作业中的事故通过虚拟现实进行实现，职员在作业过程或事故处理过程中，选定四个一级安全行为能力评估指标：安全生理、安全心理、安全知识和安全应急，通过所述四个指标进一步评估职工的整体安全行为能力；

实施本发明的一种基于VR技术的职工安全行为能力评估系统及方法，具有以下有益效果：

1、以行为的产生机理为依据，分析了职工在整个火灾和爆炸事故中的各项能力指标，指标的选取十分全面，与现在大多评估系统相比更具有系统性、连贯性，能够更准确的评估职工安全行为的各项能力和整体能力；

2、将职工在事故灾害中的难以分析的、占安全行为能力比重较大的安全应急能力，进行了评测；

3、以安全科学技术理论为基础，结合虚拟现实技术，构建职工的作业场景和事故现场，为职工安全评估提供“沉浸式”体验，将作业现场或事故现场模拟到虚拟场景中，结合事故案例信息设置各种生产环境或事故情况进行模拟操作，使职工能够真实地反映出作业中或事故中的各项能力。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是职工安全行为能力评估系统图；

图2是职工安全行为能力评估方法流程图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

实施例1：

请参考图1，其为职工安全行为能力评估系统图，本发明提供的一种基于VR技术的职工安全行为能力评估系统，包括场景搭建系统L1、安全行为评测系统L2、数据库L3、整合系统L4构成，其中：

需要进一步说明的是，本实施例是基于Unity3d和HTC vive Pro的开发系统，本实施例考虑对在加油站工作的职工进行安全行为能力测评。

所述场景搭建系统L1用于在Unity3d和HTC vive Pro的开发系统内模拟评测场景；所述评测场景包括特殊应急场景，以及结合有关加油站的安全知识题库构建的目视化场景；所述特殊应急场景包括火灾和/或爆炸事故。

所述安全行为测评系统，一方面用于设置若干测评设备，通过测评设备对职工在所述评测场景中即时反应的安全行为，进行安全生理水平、安全心理水平、安全知识应用能力和安全应急能力测评，并得出对应的安全生理分值、安全心理分值、安全知识应用分值和安全应急分值；另一方面所述开发系统和测评设备将得到的测评数据反馈到数据库；其中：

所述测评设备包括生理测评设备和设于开发系统内的行为分析设备。

所述安全行为测评系统包括生理测评模块L21、心理测评模块L22、应用测评模块L23和应急测评模块L24：

所述生理测评模块L21用于通过多个生理测评设备，得到职工在整个测评过程中的多项生理水平分值；根据所述多项生理水平分值，进一步整合得到安全生理分值A；其中：

A＝ζ(κ≤ω)；

参数ζ和κ为多项生理水平分值整合得到均值和方差；参数ω为设定的安全生理水平阈值；其中，所述多项生理水平分值包括疲劳值、职工反应时间水平值、手臂灵活性水平值、双臂协调性水平值、运动时反应时间水平值和双手协调性水平值；其中，所述生理测评设备包括依次连接的：

反应时测试仪，所述装置用于测试职工反应时间；具体的，本实施例中采用EPT202-5反应时装置；

敲击速度测试仪和亮点闪烁测试仪，所述设备用于测试职工疲劳值；具体的，本实施例中采用EPT403亮点闪烁仪；

手臂灵活性测试仪，所述设备用于测试职工手臂灵活性；

双臂协调性测试仪，所述设备用于测试职工双臂协调性；具体的，本实施例中采用EP716双臂灵活性测试仪；

反应式运动时测试仪，所述设备用于测试职工运动时反应时间；

双手能力协调测定仪，所述设备用于测试职工双手协调性的；具体的，本实施例中采用32532双手能力协调测定器；

通过所述生理测评设备，进一步测得职工在所述评测场景中的生理水平数据，并将所述生理水平数据反馈到数据库L3中。

所述心理测评模块L22用于通过在特殊应急场景内搭建的行为分析仪，得到职工在整个测评过程中的心理水平数据，将得到的心理水平数据进一步输入到行为心理分析软件中，通过所述行为心理分析软件分析得出相应的安全心理分值B；

所述应用测评模块L23用于制定安全应急评测体系，所述安全应急评测体系中，不同的安全隐患处理数目，对应有不同的安全知识应用分值；将多项安全隐患融入到目视化场景中，测评过程中，根据职工处理的安全隐患数目，结合所述安全应急评测体系，进一步得到职工的安全知识应用分值C；

所述应急测评模块L24用于通过计时器和职工在测评环境中的坐标点，得到职工处理火灾和/或爆炸事故的完成时间T1和总移动距离T2；结合事故处理的完成度T2，得到职工在当前场景下的安全应急分值D；

需要说明的是，安全心理分值B、安全知识应用分值C和安全应急分值D均是通过开发系统反馈到数据库L3。

数据库L3用于获取并保存安全行为测评系统反馈的测评数据。

整合系统L4用于从数据库中获取的测评结果，根据得到的测评结果，进一步输出职工的安全行为能力总分；在所述整合系统中将合格分值定位70分，根据所述安全行为测评系统得到的安全生理分值A、安全心理分值B、安全知识应用分值C和安全应急分值D，输出职工的安全行为能力总分Q；其中：

Q＝α×A+β×B+χ×C+δ×D；

且有A≥M、B≥M、C≥M和D≥M，参数α、β、χ和δ是加油站对于员工的具体要求而确定的权重值。

实施例2：

请参考图2，其为职工安全行为能力评估方法流程图，本发明提供的一种基于VR技术的职工安全行为能力评估方法，包括以下步骤：

S1、通过场景构建系统构建评测场景；

S2、在所述评测场景中，对职工即时反应的安全行为，进行安全生理水平、安全心理水平、安全知识应用能力和安全应急能力测评，并得出对应的安全生理分值、安全心理分值、安全知识应用分值和安全应急分值；其中，步骤S2中还包括生理测评子步骤S21、心理测评子步骤S22、应用测评子步骤S23和应急测评子步骤S24：

生理测评子步骤S21：通过生理测评设备，分析职工在整个测评过程中的心理水平，得出对应的安全生理分值；

心理测评子步骤S22：通过在评测场景内搭建的行为分析设备，分析职工在整个测评过程中的心理水平，得出对应的安全心理分值；

应用测评子步骤S23：将多项安全隐患融入到评测场景中，测评过程中，根据职工处理的安全隐患数目，进一步得到安全知识应用分值；

应急测评子步骤S24：通过计时器和职工在测评环境中的坐标点，测得职工处理火灾和/或爆炸事故的完成时间和总移动距离；结合事故处理的完成度，将上述3个数值进行整合，并进一步得到安全应急分值。

S3、根据步骤S2得到的测评结果，进一步整合得到职工的安全行为能力总分；在所述整合系统中设定一阈值，根据所述安全行为测评系统得到测评结果，输出职工的安全行为能力总分；

S4、n次重复执行步骤S2-S3，得到n项职工的安全行为能力总分；对n项职工的安全行为能力总分求平均，得到职工的最终安全行为能力总分。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (8)

1.一种基于VR技术的职工安全行为能力评估系统，其特征在于，所述系统由场景搭建系统、安全行为分析系统、数据库和整合系统构成，其中：

所述场景搭建系统，用于在VR技术搭建的开发系统内模拟评测场景；

所述安全行为测评系统，一方面用于设置若干测评设备，通过测评设备对职工在所述评测场景中即时反应的安全行为，进行安全生理水平、安全心理水平、安全知识应用能力和安全应急能力测评，并得出对应的安全生理分值、安全心理分值、安全知识应用分值和安全应急分值；另一方面开发系统和测评设备将得到的测评数据反馈到数据库；

所述数据库，用于获取和保存安全行为测评系统测得的每项测评结果；

整合系统，用于从数据库中获取测评结果，根据所述测评结果，计算并输出职工的安全行为能力总分。

2.根据权利要求1所述的职工安全行为能力评估系统，其特征在于，所述评测场景包括特殊应急场景，以及结合安全知识题库构建的目视化场景；所述特殊应急场景包括火灾和/或爆炸事故。

3.根据权利要求1所述的职工安全行为能力评估系统，其特征在于，所述测评设备包括生理测评设备和设于开发系统内的行为分析设备。

4.根据权利要求1和3所述的职工安全行为能力评估系统，其特征在于，所述安全行为测评系统包括生理测评模块、心理测评模块、应用测评模块和应急测评模块；其中：

所述生理测评模块用于通过多个生理测评设备，得到职工在整个测评过程中的多项生理水平分值；根据所述多项生理水平分值，进一步整合得到安全生理分值A；其中：

A＝ζ，κ≤ω；

参数ζ和κ为多项生理水平分值整合得到均值和方差；参数ω为设定的安全生理水平阈值；其中，所述多项生理水平分值包括疲劳值、职工反应时间水平值、手臂灵活性水平值、双臂协调性水平值、运动时反应时间水平值和双手协调性水平值；

所述心理测评模块用于通过在特殊应急场景内搭建的行为分析设备，得到职工在整个测评过程中的心理水平数据，将得到的心理水平数据进一步输入到行为心理分析软件中，通过所述行为心理分析软件分析得出相应的安全心理分值B；

所述应用测评模块用于制定安全应急评测体系，所述安全应急评测体系中，不同的安全隐患处理数目，对应有相应的安全知识应用分值；将多项安全隐患融入到目视化场景中，测评过程中，根据职工处理的安全隐患数目，结合所述安全应急评测体系，进一步得到职工的安全知识应用分值C；

所述应急测评模块，用于通过计时器和职工在测评环境中的坐标点，得到职工处理火灾和/或爆炸事故的完成时间T1和总移动距离T2；结合事故处理的完成度T2，得到职工在当前场景下的安全应急分值D；

其中安全心理分值B、安全知识应用分值C和安全应急分值D均是通过开发系统反馈到数据库。

5.根据权利要求4所述的职工安全行为能力评估系统，其特征在于，所述生理测评设备包括依次连接的：

反应时间测试仪，所述装置用于测试职工反应时间水平值；

敲击速度测试仪和亮点闪烁测试仪，所述设备用于测试职工疲劳值；

手臂灵活性测试仪，所述设备用于测试职工手臂灵活性水平值；

双臂协调性测试仪，所述设备用于测试职工双臂协调性水平值；

反应式运动时测试仪，所述设备用于测试职工运动时反应时间水平值；

双手能力协调测定仪，所述设备用于测试职工双手协调性水平值；

通过上述生理测评设备，测得职工在所述评测场景中的生理水平数据；并通过所述生理测评设备，进一步将得到的生理水平数据反馈到数据库。

6.根据权利要求1所述的职工安全行为能力评估系统，其特征在于，在所述整合系统中设定一合格分值M，根据从数据库中获取到的安全生理分值A、安全心理分值B、安全知识应用分值C和安全应急分值D，计算并输出职工的安全行为能力总分Q；其中：

Q＝α×A+β×B+χ×C+δ×D；

且有A≥M、B≥M、C≥M和D≥M，参数α、β、χ和δ是根据多方面因素而确定的权重值；所述多方面因素包括：工种、企业和环境。

7.一种基于VR技术的职工安全行为能力评估方法，其特征在于，所述职工安全行为能力评估方法包括以下步骤：

S1、通过所述场景搭建系统搭建评测场景；

S2、在所述评测场景中，对职工即时反应的安全行为，进行安全生理水平、安全心理水平、安全知识应用能力和安全应急能力测评，并得出对应的安全生理分值、安全心理分值、安全知识应用分值和安全应急分值；

S3、根据步骤S2得到的测评结果，进一步整合初步得到职工的安全行为能力总分；

S4、n次重复执行步骤S2-S3，得到n项职工的安全行为能力总分；对n项职工的安全行为能力总分求平均，得到职工的最终安全行为能力总分。

8.根据权利要求7所述的职工安全行为能力评估系统，其特征在于，步骤S2中还包括生理测评子步骤S21、心理测评子步骤S22、应用测评子步骤S23和应急测评子步骤S24；其中：

生理测评子步骤S21：通过生理测评模块中所设的生理测评设备，分析职工在整个测评过程中的心理水平，得出对应的安全生理分值；

心理测评子步骤S22：通过在评测场景内搭建的行为分析设备，分析职工在整个测评过程中的心理水平，得出对应的安全心理分值；

应用测评子步骤S23：将多项安全隐患融入到评测场景中，测评过程中，根据职工处理的安全隐患数目，进一步得到安全知识应用分值；

应急测评子步骤S24：通过计时器和职工在评测场景中的坐标点，测得职工处理火灾和/或爆炸事故的完成时间和总移动距离；结合事故处理的完成度，将上述3项数据进行整合，进一步得到安全应急分值。