羅 綱 朱 霞

（成都紡織高等?？茖W校機械工程學院 四川成都 610023 ）

引 言

隨著我國國家實力的增長和經(jīng)濟水平的快速發(fā)展，城市中高層住宅數(shù)量不斷增加，且樓層高度也越來越高，對電梯的需求量隨之快速增長。目前我國電梯在保有量、年產(chǎn)量、增長絕對值等數(shù)據(jù)上已位列世界第一。由此，電梯行業(yè)對電梯從業(yè)人員的需求量逐年增加。目前我國電梯從業(yè)人員數(shù)量與實際需求上還存在很大的缺口。如何保質(zhì)保量地完成從業(yè)人員的安全培訓是關(guān)系整個行業(yè)發(fā)展的重要問題， 而電梯從業(yè)人員從業(yè)環(huán)境有其特殊性，它具有動態(tài)性、高空作業(yè)、高危性。無論是設(shè)備本身狀態(tài)的不可預知性，還是現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境的復雜性都存在著諸多潛在的危險因素，如果從業(yè)人員缺乏規(guī)范的職業(yè)行為和安全風險意識，很容易造成安裝及檢修檢驗過程中的自身傷害，因此加強電梯行業(yè)從業(yè)人員的安全培訓工作意義重大。

1 存在的問題

目前在電梯從業(yè)人員安全培訓中培訓素材較少，多數(shù)局限于PPT、圖片、普通視頻等，很多培訓機構(gòu)的安全培訓多數(shù)存在教條式的說教，只是簡單將事故陳述一下，程序性羅列幾點造成事故的原因和違反安全準則的條款，很難深入培訓人員內(nèi)心，形成深刻印象。部分人員培訓過后就遺忘了，在實際現(xiàn)場工作中很有可能違反相關(guān)安全準則及條款，造成事故重演。如何提升從業(yè)人員安全意識，在現(xiàn)場操作中自覺遵守安全行為準則，是電梯行業(yè)安全培訓中急需解決的問題。

VR（虛擬現(xiàn)實技術(shù)Virtual Reality Technique，簡 稱 VR)作為一門新 興的技術(shù)，其應用已從游戲機和主題游樂園擴展到 了工業(yè)、商業(yè)、醫(yī)學和軍事等多個領(lǐng)域。 虛擬現(xiàn)實，并不是真實的世界，而是一種可交 互的環(huán)境，人們可通過計算機等各種媒介進入該環(huán) 境與之交流和互動。從超脫不同的應用背景來看，VR技術(shù)是把抽象、復雜的計算機數(shù)據(jù)空間轉(zhuǎn)化為直觀的、用戶熟悉的事物。它的技術(shù)實質(zhì)在于提供一種高級的人機接口。利用 V R 技術(shù)所產(chǎn)生的局部世界是人造和虛構(gòu)的，并非是真實的，但當用戶進入這一局部世界時，在感覺上與現(xiàn)實世界卻是基本相同的。因此，虛擬現(xiàn)實技術(shù)改變了人與計算機之間枯燥、生硬和被動的現(xiàn)狀，給用戶提供了一個趨于人性化的虛擬信息空間[1]。

2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在電梯從業(yè)安全培訓中的優(yōu)勢

在電梯從業(yè)人員培訓中將VR技術(shù)與電梯結(jié)構(gòu)認識及安全培訓相結(jié)合，將這項技術(shù)的優(yōu)勢發(fā)揮出來并讓人們體驗到非常逼真的現(xiàn)實效果，對提升培訓人員的感知度及記憶力，具有積極意義。

2.1 良好的沉浸性

VR利用計算機產(chǎn)生的三維立體圖像，讓人置身于一種虛擬環(huán)境中，就像在真實的客觀世界中一樣，能給人一種身臨其境的感覺，這對在電梯從業(yè)安全培訓中提高學員認知度，形成深刻記憶具有極大的幫助。試想學員置身于一個全真的虛擬環(huán)境，親眼看見因自身不規(guī)范的操作行為導致的安全事故，以及事故所帶來的嚴重后果，必然能在學員腦海中形成難以抹去的印象。

2.2 有效交互性

在計算機生成的這種虛擬環(huán)境中，學員可以利用一些傳感設(shè)備進行交互，感覺就像是在真實客觀世界中一樣[2]。比如：當用戶用手去抓取虛擬環(huán)境中的物體時，手就有握東西的感覺，而且可感覺到物體的重量；學員可以利用如數(shù)據(jù)手套等設(shè)備虛擬現(xiàn)場操作，在虛擬環(huán)境中完成諸如電梯安裝、日常維護、故障維修等現(xiàn)場操作。這既能提升學員現(xiàn)場操作的熟練程度，還可防范新學員因業(yè)務(wù)不熟悉在培訓中造成安全事故。

2.3 良好的想象力

虛擬環(huán)境可使學員沉浸其中并且獲取新的知識，提高感性和理性認識，從而使學員深化概念和萌發(fā)新的聯(lián)想[3]，因而可以說，虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以啟發(fā)人的創(chuàng)造性思維。并且系統(tǒng)可以建立數(shù)據(jù)云庫，各地學員均可在數(shù)據(jù)云庫中上傳及下載在虛擬現(xiàn)場操作中生成的安全事故數(shù)據(jù)，做到數(shù)據(jù)共享、經(jīng)驗共享。

3 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在電梯從業(yè)安全培訓中的應用方案

3.1 交互式安全培訓系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

交互式電梯從業(yè)安全培訓系統(tǒng)實現(xiàn)過程為，學員戴上VR頭盔，首先進入交互界面系統(tǒng)，學員可按需求選擇學習項目。如果只是認識電梯結(jié)構(gòu)可進入數(shù)字化電梯全景展示目錄中，以全景模式觀看電梯零部件結(jié)構(gòu)及全數(shù)字三維結(jié)構(gòu)。并可使用數(shù)據(jù)手套選擇其中任何零部件單獨分析及研究。學員若選擇自我仿真操作模式，則進入電梯工作項目操作模塊，可選擇電梯的安裝、故障檢修、日常維保等項工作環(huán)境進行仿真操作。在操作過程中學員利用數(shù)據(jù)手套虛擬進行電梯安裝、維護保養(yǎng)、故障檢修等現(xiàn)場操作，系統(tǒng)通過推演機對學員的操作過程進行評定，若有違反安全操作規(guī)程的地方，則系統(tǒng)將該動作計入違規(guī)操作庫中，操作正確的計入正確操作庫中，操作完成后，再由系統(tǒng)推理機進行總體操作評估；若操作完全正確則系統(tǒng)判定完成該項操作任務(wù)； 若推理機評估為違規(guī)，則推理機分析將造成的電梯安全事故，并告知學員。學員選擇體驗事故，則系統(tǒng)將模擬事故環(huán)境播放事故VR視頻，讓學員體驗全真的事故場景，讓學員模擬感受事故造成的危害等。學員還可回放自身操作過程，并由推理機給出錯誤操作列表，從而加深學員對安全操作規(guī)范的認識。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)放入數(shù)據(jù)云庫，各地培訓機構(gòu)均可通過安全密碼從數(shù)據(jù)云庫中下載和上傳數(shù)據(jù)，各地培訓機構(gòu)只需安裝終端操作系統(tǒng)即可。

圖1 交互式電梯從業(yè)安全培訓系統(tǒng)架構(gòu)

3.2 軟件實現(xiàn)

系統(tǒng)軟件的開發(fā)可采用Unity3D進行開發(fā)，Unity3D是由Unity Technologies開發(fā)創(chuàng)建諸如三維視頻游戲、建筑可視化[4]、實時三維動畫等類型互動內(nèi)容的多平臺的綜合型游戲開發(fā)工具，是一個全面整合的專業(yè)游戲引擎，完全可實現(xiàn)系統(tǒng)要求的功能選項。

3.3 硬件配置

（1）虛擬現(xiàn)實頭盔 虛擬現(xiàn)實頭盔是利用人的左右眼獲取信息差異，引導用戶產(chǎn)生一種身在虛擬環(huán)境中的感覺的一種頭盔立體顯示器[5]。其顯示原理是左右眼屏幕分別顯示左右眼的圖像，人眼獲取這種帶有差異的信息后在腦海中產(chǎn)生立體感。虛擬現(xiàn)實頭盔作為虛擬現(xiàn)實的顯示設(shè)備，具有小巧和封閉性強的特點，在軍事訓練、虛擬駕駛、虛擬城市等項目中具有廣泛的應用。學員戴上頭盔可身臨其境體驗全真的現(xiàn)場操作環(huán)境，及體驗事故危害。

（2）數(shù)據(jù)手套 數(shù)據(jù)手套是一種多模式的虛擬現(xiàn)實硬件，通過軟件編程，可進行虛擬場景中物體的抓取、移動、旋轉(zhuǎn)等動作[6]。這種結(jié)合手指彎曲度測試和空間定位測試的數(shù)據(jù)手套被稱為“真實手套”，可以為用戶提供一種非常真實自然的三維交互手段。學員戴上數(shù)據(jù)手套可以在虛擬系統(tǒng)中進行諸如電梯安裝、日常維護、故障檢修等現(xiàn)場操作。

（3）高性能計算機 VR需要高級的硬件配置來呈現(xiàn)逼真和精致的畫面?；疽鬄榭犷5-4590及以上8GB以上內(nèi)存，NVIDIA GTX 970（桌面PC）或GTX 980（筆記本）以上Windows 7 SP1及更高2 × USB， 3.01 × HDMI 1.3高清接口。

結(jié) 論

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是一門具有很大潛力的前瞻性科學技術(shù)[7]，雖然目前已在一些領(lǐng)域?qū)嶋H應用中比較成功，但總體上仍處于初級發(fā)展階段，隨著相關(guān)技術(shù)的新發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術(shù)將會在未來的各個領(lǐng)域發(fā)揮更大的影響和作用。結(jié)合其技術(shù)特性，在電梯從業(yè)安全培訓領(lǐng)域?qū)袠O大發(fā)展前景。