一种基于虚拟现实的建筑工地安全培训方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于虚拟现实的建筑工地安全培训方法及系统，本发明专利技术用于对在建筑工地中工作的建筑工人进行安全知识培训，其中，建筑工地安全培训方法是基于虚拟现实技术的，建筑工地安全培训系统，包括：监视器模块、场景管理模块、任务管理模块、规则管理模块、用户信息管理模块、图形渲染模块、用户交互模块。本发明专利技术借由虚拟现实带来的沉浸式体验，让参与安全培训的建筑工人能够深刻体会忽视工地安全所带来的危险后果，警示作用强，采用仿真的虚拟工地场景，体验效果好，培训内容形象直观，易于工人掌握理解，对提升建筑工地安全培训效率，降低建筑施工安全事故发生率是非常有效的。

A method and system of construction site safety training based on virtual reality

【技术实现步骤摘要】
一种基于虚拟现实的建筑工地安全培训方法及系统
本专利技术属于虚拟现实
，涉及一种建筑工地安全培训方法及系统，尤其涉及一种基于虚拟现实的建筑工地安全培训方法及系统。
技术介绍
虚拟现实技术，简称VR，是以沉浸性、交互性和想象性为基本特征的计算机高级人机界面。它综合利用了计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人工智能技术、计算机网络技术、并行处理技术和多传感器技术，模拟人的视觉、听觉、触觉等感觉器官功能，使人能够沉浸在计算机生成的虚拟境界中，并能通过语言、手势等自然的方式与之进行实时交互，创建了一种适人化的多维信息空间。近年来，我国的经济建设发展愈发迅速，城镇化进程不断加快，基础设施建设规模也不断扩大。建筑业成为拉动国民经济发展的重要产业，在国民经济中的支柱地位不断加强。由于建筑施工生产过程和作业环境复杂多变，并有多方人员参与其中，管理难度大，极易发生安全事故。传统上，对建筑工地工人的安全培训方法主要有：召开每日安全早会、召开识别危险情况活动会议、召开安全施工协调及检讨会议、张贴宣传展板、举行实地安全体验活动。以召开会议和张贴展板为主要内容的传统建筑工地安全培训方法，由于无法让建筑工人亲身体会忽视工地安全所带来的危险后果，所起到的警示作用往往较为有限，同时也有重理论轻实践、内容抽象、实用性较差等诸多问题。以举行实地安全体验活动为主要内容的传统建筑工地安全培训方法，也存在着诸如实物模型较为简陋，体验效果较差而成本较高，占用场地较大，很多工地没有足够的空间建设安全体验区等问题。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于虚拟现实的建筑工地安全培训方法及系统。本专利技术的方法所采用的技术方案是：1.一种基于虚拟现实的建筑工地安全培训方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：用户选择自身角色，所述角色包括建筑工人或建筑工地管理员；若选择建筑工人，则进入步骤2；若选择建筑工地管理员，则进入步骤12；步骤2：用户在用户信息管理模块中填写个人信息，之后记录用户所填写的个人信息；步骤3：用户选择是否开始新一轮安全培训；若是，则在场景管理模块提供的虚拟工地场景列表中选择进入一个虚拟工地场景，并执行步骤4；若否，则本流程结束；步骤4：任务管理模块从施工任务列表中分配一项施工任务给用户；步骤5：用户信息管理模块初始化，清空用户错误操作列表；步骤6：用户交互模块接受来自用户佩戴的虚拟现实头盔和手持的虚拟现实控制手柄的输入信号，并根据所接收到的信号，对当前虚拟工地场景中虚拟物体的状态以及用户在当前虚拟工地场景中的位置和视角进行更改；步骤7：图形渲染模块根据用户在虚拟工地场景中的位置和视角，实时地将用户在当前位置和视角所能看到的当前虚拟工地场景中的虚拟物体渲染显示到用户佩戴的虚拟现实头盔的屏幕上；步骤8：监视器模块根据任务管理模块中所记录的分配给用户的施工任务的完成条件，结合当前虚拟工地场景中虚拟物体的状态以及用户在当前虚拟工地场景中的位置和视角来判断用户是否完成了施工任务；若是，则进入步骤11，若否，则进入步骤9；步骤9：监视器模块根据当前虚拟工地场景中虚拟物体的状态以及用户在当前虚拟工地场景中的位置和视角来判断用户的施工流程是否符合规则管理模块中存储的建筑工地安全规范；若是，则返回步骤6；若否，则进入步骤10；步骤10：监视器模块根据当前虚拟工地场景中虚拟物体的状态，用户在当前虚拟工地场景中的位置和视角，以及规则管理模块中存储的建筑工地安全规范，判断用户的不符合规则管理模块中存储的建筑工地安全规范的施工流程是否会导致严重后果；若是，则立即终止用户在虚拟工地场景中的施工行为，之后用户交互模块将上述不符合规则管理模块中存储的建筑工地安全规范的施工流程会导致的严重后果和用户错误操作列表中的所有记录一并反馈给用户，待用户确认后，本轮安全培训即告结束，用户信息管理模块将用户的个人信息、上述不符合规则管理模块中存储的建筑工地安全规范的施工流程会导致的严重后果和用户错误操作列表中的所有记录一并存储到工人参与记录列表中，返回步骤3；若否，则用户信息管理模块将上述不符合规则管理模块中存储的建筑工地安全规范的施工流程记录到用户错误操作列表中，返回步骤6；步骤11：用户交互模块将用户错误操作列表中的所有记录反馈给用户，待用户确认后，本轮安全培训即告结束，用户信息管理模块将用户的个人信息和用户错误操作列表中的所有记录一并存储到工人参与记录列表中，返回步骤3；步骤12：用户信息管理模块提示用户填写个人信息，之后对用户填写的个人信息进行核对，确认用户确实为建筑工地管理员后，进入步骤13，否则本流程结束；步骤13：用户对场景管理模块中存储的虚拟工地场景列表、任务管理模块中存储的施工任务列表、规则管理模块中存储的建筑工地安全规范进行修改操作，查看工人参与记录列表。本专利技术的系统所采用的技术方案是：一种基于虚拟现实的建筑工地安全培训系统，其特征在于：包括监视器模块、场景管理模块、任务管理模块、规则管理模块、用户信息管理模块、图形渲染模块、用户交互模块；所述监视器模块，用于在每轮安全培训过程中，根据任务管理模块中所记录的分配给用户的施工任务的完成条件，结合当前虚拟工地场景中虚拟物体的状态以及用户在当前虚拟工地场景中的位置和视角来判断用户是否完成了施工任务；所述监视器模块，还用于在每轮安全培训过程中，判断用户的施工流程是否符合规则管理模块中存储的建筑工地安全规范；所述监视器模块，还用于在每轮安全培训过程中，判断用户的不符合规则管理模块中存储的建筑工地安全规范的施工流程是否会导致严重后果，是则立即终止用户在虚拟工地场景中的施工行为；所述场景管理模块，用于存储虚拟工地场景列表；每轮安全培训开始时，用户从所述场景管理模块提供的虚拟工地场景列表中选择进入一个虚拟工地场景；所述任务管理模块，用于存储施工任务列表；用户选择进入一个虚拟工地场景后，所述任务管理模块会从施工任务列表中分配一项施工任务给用户；所述规则管理模块，用于存储建筑工地安全规范；所述用户信息管理模块，用于在用户选择自身角色后，提示用户填写个人信息；当用户角色为建筑工人时，用于记录下用户所填写的个人信息；当用户角色为建筑工地管理员时，用于对用户填写的个人信息进行核对，判断用户是否确实为建筑工地管理员；所述用户信息管理模块，还用于管理用户错误操作列表；任务管理模块从施工任务列表中分配一项施工任务给用户后，所述用户信息管理模块会清空用户错误操作列表；如果监视器模块判断用户存在不符合规则管理模块中存储的建筑工地安全规范的施工流程，但该流程不会导致严重后果，则所述用户信息管理模块将上述不符合规则管理模块中存储的建筑工地安全规范的施工流程记录到用户错误操作列表中；所述用户信息管理模块，还用于管理工人参与记录列表；每轮安全培训结束后，如果之前监视器模块判断用户存在不符合规则管理模块中存储的建筑工地安全规范的施工流程，且该流程会导致严重后果，则所述用户信息管理模块会将用户的个人信息、上述不符合规则管理模块中存储的建筑工地安全规范的施工流程会导致的严重后果和用户错误操作列表中的所有记录一并存储到工人参与记录列表中，否则所述用户信息管理模块会将用户的个人信息和用户错误操作列表中的所有记录一并存储到工人参与记录列表中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于虚拟现实的建筑工地安全培训方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：用户选择自身角色，所述角色包括建筑工人或建筑工地管理员；若选择建筑工人，则进入步骤2；若选择建筑工地管理员，则进入步骤12；步骤2：用户在用户信息管理模块中填写个人信息，之后记录用户所填写的个人信息；步骤3：用户选择是否开始新一轮安全培训；若是，则在场景管理模块提供的虚拟工地场景列表中选择进入一个虚拟工地场景，并执行步骤4；若否，则本流程结束；步骤4：任务管理模块从施工任务列表中分配一项施工任务给用户；步骤5：用户信息管理模块初始化，清空用户错误操作列表；步骤6：用户交互模块接受来自用户佩戴的虚拟现实头盔和手持的虚拟现实控制手柄的输入信号，并根据所接收到的信号，对当前虚拟工地场景中虚拟物体的状态以及用户在当前虚拟工地场景中的位置和视角进行更改；步骤7：图形渲染模块根据用户在虚拟工地场景中的位置和视角，实时地将用户在当前位置和视角所能看到的当前虚拟工地场景中的虚拟物体渲染显示到用户佩戴的虚拟现实头盔的屏幕上；步骤8：监视器模块根据任务管理模块中所记录的分配给用户的施工任务的完成条件，结合当前虚拟工地场景中虚拟物体的状态以及用户在当前虚拟工地场景中的位置和视角来判断用户是否完成了施工任务；若是，则进入步骤11，若否，则进入步骤9；步骤9：监视器模块根据当前虚拟工地场景中虚拟物体的状态以及用户在当前虚拟工地场景中的位置和视角来判断用户的施工流程是否符合规则管理模块中存储的建筑工地安全规范；若是，则返回步骤6；若否，则进入步骤10；步骤10：监视器模块根据当前虚拟工地场景中虚拟物体的状态，用户在当前虚拟工地场景中的位置和视角，以及规则管理模块中存储的建筑工地安全规范，判断用户的不符合规则管理模块中存储的建筑工地安全规范的施工流程是否会导致严重后果；若是，则立即终止用户在虚拟工地场景中的施工行为，之后用户交互模块将上述不符合规则管理模块中存储的建筑工地安全规范的施工流程会导致的严重后果和用户错误操作列表中的所有记录一并反馈给用户，待用户确认后，本轮安全培训即告结束，用户信息管理模块将用户的个人信息、上述不符合规则管理模块中存储的建筑工地安全规范的施工流程会导致的严重后果和用户错误操作列表中的所有记录一并存储到工人参与记录列表中，返回步骤3；若否，则用户信息管理模块将上述不符合规则管理模块中存储的建筑工地安全规范的施工流程记录到用户错误操作列表中，返回步骤6；步骤11：用户交互模块将用户错误操作列表中的所有记录反馈给用户，待用户确认后，本轮安全培训即告结束，用户信息管理模块将用户的个人信息和用户错误操作列表中的所有记录一并存储到工人参与记录列表中，返回步骤3；步骤12：用户信息管理模块提示用户填写个人信息，之后对用户填写的个人信息进行核对，确认用户确实为建筑工地管理员后，进入步骤13，否则本流程结束；步骤13：用户对场景管理模块中存储的虚拟工地场景列表、任务管理模块中存储的施工任务列表、规则管理模块中存储的建筑工地安全规范进行修改操作，查看工人参与记录列表。...

【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟现实的建筑工地安全培训方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：用户选择自身角色，所述角色包括建筑工人或建筑工地管理员；若选择建筑工人，则进入步骤2；若选择建筑工地管理员，则进入步骤12；步骤2：用户在用户信息管理模块中填写个人信息，之后记录用户所填写的个人信息；步骤3：用户选择是否开始新一轮安全培训；若是，则在场景管理模块提供的虚拟工地场景列表中选择进入一个虚拟工地场景，并执行步骤4；若否，则本流程结束；步骤4：任务管理模块从施工任务列表中分配一项施工任务给用户；步骤5：用户信息管理模块初始化，清空用户错误操作列表；步骤6：用户交互模块接受来自用户佩戴的虚拟现实头盔和手持的虚拟现实控制手柄的输入信号，并根据所接收到的信号，对当前虚拟工地场景中虚拟物体的状态以及用户在当前虚拟工地场景中的位置和视角进行更改；步骤7：图形渲染模块根据用户在虚拟工地场景中的位置和视角，实时地将用户在当前位置和视角所能看到的当前虚拟工地场景中的虚拟物体渲染显示到用户佩戴的虚拟现实头盔的屏幕上；步骤8：监视器模块根据任务管理模块中所记录的分配给用户的施工任务的完成条件，结合当前虚拟工地场景中虚拟物体的状态以及用户在当前虚拟工地场景中的位置和视角来判断用户是否完成了施工任务；若是，则进入步骤11，若否，则进入步骤9；步骤9：监视器模块根据当前虚拟工地场景中虚拟物体的状态以及用户在当前虚拟工地场景中的位置和视角来判断用户的施工流程是否符合规则管理模块中存储的建筑工地安全规范；若是，则返回步骤6；若否，则进入步骤10；步骤10：监视器模块根据当前虚拟工地场景中虚拟物体的状态，用户在当前虚拟工地场景中的位置和视角，以及规则管理模块中存储的建筑工地安全规范，判断用户的不符合规则管理模块中存储的建筑工地安全规范的施工流程是否会导致严重后果；若是，则立即终止用户在虚拟工地场景中的施工行为，之后用户交互模块将上述不符合规则管理模块中存储的建筑工地安全规范的施工流程会导致的严重后果和用户错误操作列表中的所有记录一并反馈给用户，待用户确认后，本轮安全培训即告结束，用户信息管理模块将用户的个人信息、上述不符合规则管理模块中存储的建筑工地安全规范的施工流程会导致的严重后果和用户错误操作列表中的所有记录一并存储到工人参与记录列表中，返回步骤3；若否，则用户信息管理模块将上述不符合规则管理模块中存储的建筑工地安全规范的施工流程记录到用户错误操作列表中，返回步骤6；步骤11：用户交互模块将用户错误操作列表中的所有记录反馈给用户，待用户确认后，本轮安全培训即告结束，用户信息管理模块将用户的个人信息和用户错误操作列表中的所有记录一并存储到工人参与记录列表中，返回步骤3；步骤12：用户信息管理模块提示用户填写个人信息，之后对用户填写的个人信息进行核对，确认用户确实为建筑工地管理员后，进入步骤13，否则本流程结束；步骤13：用户对场景管理模块中存储的虚拟工地场景列表、任务管理模块中存储的施工任务列表、规则管理模块中存储的建筑工地安全规范进行修改操作，查看工人参与记录列表。2.一种基于虚拟现实的建筑工地安全培训系统，其特征在于：包括监视器模块、场景管理模块、任务管理模块、规则管理模块、用户信息管理模块、图形渲染模块、用...

【专利技术属性】
技术研发人员：章成凯，徐杨，宋来熙，郭泓，周前锟，宋鼎宏，周国梁，李秉峰，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42