摘 ?要：隨著建筑工程規(guī)模、建筑面積、建筑高度的增高，安全事故和傷亡人數都出現了反彈增長。VR技術能夠將采集到的環(huán)境信息構建成符合人體五維體驗的虛擬環(huán)境，實現了對環(huán)境信息的動態(tài)仿真模擬和協同交互。這項技術與BIM技術在建筑領域的融合應用，可以將建筑工程的信息以數字化的形式仿真模擬出來，使得管理者更直觀的識別各類潛在安全風險，為建筑工程施工安全管理提供了全新的管理路徑。

關鍵詞：VR技術;建筑工程;施工安全管理

1VR技術的特點

VR技術用電子模擬的方式顯示客觀世界，使用戶有身臨其境之感，人在其中，處于動態(tài)的變化中，實際上就是使用高科技建立虛擬又逼真的人工環(huán)境[1]。從90年代開始，VR技術逐漸受到關注，與傳感器技術、數字圖像處理、多媒體技術等相融合，促進了計算機虛擬技術以及智能工程的發(fā)展，同時為數據可視化提供新的描述方法，為人機交互提供新的研究方向。VR技術具有交互性、沉浸感、多感知性、構想性。1）交互性。在仿真環(huán)境中，對于物體用戶得到回應程度、可掌控程度，就是交互性。通過必要的操控，虛擬環(huán)境的用戶可以獲得與真實環(huán)境一樣的反應，利用多維化信息、各類傳感器交互作用。2）沉浸感。也稱為臨場感，利用計算機構造逼真的虛幻世界。使用者在三維虛擬世界中，視覺和聽覺與真實的一樣。3）多感知性。在虛擬環(huán)境中，不僅有一般的視覺感知性，并且有聽覺、觸覺，甚至嗅覺、味覺的沖擊。4）構想性。相比過去，虛擬現實技術涉及的領域和手段更多，設想空間更為寬廣，不僅僅是真實環(huán)境的還原，也有創(chuàng)新設想的環(huán)境，甚至是現有技術無法達到的環(huán)境。

2基于VR技術的建筑工程施工安全管控方案

2.1識別建筑工程施工階段安全管理關鍵點

作為安全事故的高發(fā)行業(yè)，建筑工程大多屬于露天高空作業(yè)，施工現場人員、設備、材料密集分布，且人工操作項目繁多，使得安全風險始終處于動態(tài)變化當中，具有安全事故發(fā)生頻次高，安全管理難度大等特點。根據常見的安全事故類型分析來看，高處墜落、物體打擊以及起重傷害等建筑工程施工階段常見的事故類型，占比超過總安全事故的76.4%。因此，在建筑工程施工安全管理階段，必須重視以上關鍵部位的安全管理制度的落實和措施的執(zhí)行?；谧〗ú?7號令《危險性較大的分部分項工程安全管理規(guī)定》，常見施工不安全管理關鍵點具有以下特點：1）高風險、高事故率：不安全管理關鍵點涉及到建筑工程的基坑施工、模板施工、腳手架工程以及機械安拆等細部施工，大多屬于高空露天作業(yè)環(huán)境，施工空間狹小且屬于人、機械、材料的交叉作業(yè)集中區(qū)域，極易發(fā)生安全事故。2）事故關聯性強：事故的發(fā)生大多并非受到單方面的環(huán)境、人員等影響，往往因為某個環(huán)節(jié)不到位關聯其他影響因素發(fā)生，不同因素之間形成因果聯系，且發(fā)生的時間、地點差異化，這些都會影響安全事故致因的分析，不利于建筑工程的施工安全管理。

2.2建筑工程施工安全管理控制路徑及實施框架

VR技術又稱為虛擬現實技術，在建筑領域，可以運用BIM技術來獲取建筑工程的關鍵信息，再由VR技術生成建筑工程管理者可以看到、聽到和觸摸到的逼真虛擬建筑環(huán)境，讓管理人員可以預先感知整個建筑工程的實際情況，從而識別出潛在的安全風險，采取有效的管理手段彌補傳統(tǒng)安全管理中存在的缺陷，提升項目安全管理的效率。具體路徑如下：1）利用VR技術對建筑工程的現場布置、作業(yè)環(huán)境、施工組織、施工方案以及管理范圍進行模擬分析，找出以上存在的安全問題并制定安全防控預案。2）將建筑工程安全管理人員發(fā)現的安全問題輸入到BIM模型當中，關聯對應的建筑模型，輸入安全監(jiān)管類措施，利用VR技術的安全感知功能，查看安全問題的整改效果，并優(yōu)化安全監(jiān)管措施。3）為了降低因為人的“安全技能”“安全意識”“安全投入”等不達標造成的安全事故，可以運用VR技術沉浸式的交互功能，讓相關施工人員、安全管理者可以在安全培訓中掌握必要的安全技能，同時還能親身感受違反安全管理制度后產生的安全后果，進而提高相關人員的安全意識和安全技能。

3實例分析基于VR技術的建筑工程施工安全管理體系

3.1 某商業(yè)建筑工程，建筑總面積約為7.8萬m2，其中地面建筑面積約5.4萬m2，地下建筑面積約2.4萬m2。作為城市的地標性建筑，本商業(yè)建筑工程項目具有施工規(guī)模大、周期長、作業(yè)面交叉頻繁等特點，為了確保按進度、按質量完成工程的交付，在建筑施工現場應用了BIM技術和VR技術實現建筑工程施工的動態(tài)化模擬，以降低安全風險。

3.2安全動態(tài)模擬

結合本工程的總施工要求，在平面圖的基礎上，利用BIM技術將整個工程的所有建筑信息進行可視化輸入，實現了施工現場布置的三維模型建立，包括車輛流線、施工區(qū)域、材料儲藏區(qū)、材料加工區(qū)、機械設備區(qū)域。然后利用VR技術對三維模型進行動態(tài)模擬，查看不同機械設備作業(yè)過程中是否存在相互影響，材料的流線運輸是否會與施工人員產生交叉。一方面優(yōu)化整個工程的現場布置，另外一方面通過優(yōu)化作業(yè)順序和作業(yè)分布，對施工方案進行安全優(yōu)化，從而避免安全事故的發(fā)生。

3.3安全監(jiān)督反饋

由于本工程施工規(guī)模大、協同安全管理難度高。因此，在落實安全管理過程中，首先安全管理部門明確了施工安全管理的安全評分表，并對不同類型的安全風險進行等級評定，以此作為安全管理的監(jiān)督反饋評價體系。然后相關安全管理者在現場監(jiān)督過程中，將對應的安全評分制輸入到BIM模型中，可以獲得對應的安全評分結果。對于存在安全風險的施工區(qū)域，最后，運用VR技術對安全警示區(qū)域進行模擬分析，找出安全事故發(fā)生的具體原因，并制定對應的整改措施，并以文字、視頻等方式存儲到系統(tǒng)中并關聯到對應的施工工序，標注具體的安全風險內容、處理情況以及時間等要素信息，形成本工程的安全管理細項，為后期的安全控制提供參考。

3.4安全教育培訓

以VR技術為核心，創(chuàng)建的互動式模擬安全培訓教育體系，有效的加強了本工程管理人員和施工人員的安全意識和安全技能。具體表現如下：1）安全關鍵點施工模擬學習：對于本工程安全風險較大的施工工序，運用BIM技術獲取了關鍵施工工序的構件、設備信息，通過模擬該工序施工，并輔助以語音、圖片、文字等安全指導，讓施工人員可以學習正確的施工操作，避免安全風險的發(fā)生。腳手架工程在安裝過程中，為避免發(fā)生高空墜物風險，運用VR技術模擬腳手架安裝施工，讓施工人員掌握了橫桿與各立桿之間的施工要點。2）警示案例教育學習：在安全教育過程中，為了提高施工人員的安全意識，本工程還運用VR技術對常見的安全事故場景進行了還原，讓施工人員可以直觀的感受到安全施工的重要性。通過沉浸交互式體驗，施工人員不僅能夠了解違規(guī)施工的后果，而且還會學習到安全事故發(fā)生的具體原因以及如何規(guī)避安全事故發(fā)生的操作事項，實現了安全警示和安全教育的融合。例如：因為依靠欄桿導致的高空墜落安全事故，就明確了施工過程中嚴禁依靠欄桿，并重視對欄桿的檢修與維護。

4結語

建筑施工安全問題是社會各界關注的熱點話題，傳統(tǒng)安全管理措施僅是從安全風險的識別和管控方面控制安全事故發(fā)生，存在安全信息判斷滯后、管控存在盲區(qū)等問題。本文以VR技術為切入點，建立了安全動態(tài)模擬、安全監(jiān)督反饋、安全教育為核心的安全管理體系，在實踐中取得了良好的應用效果，為建筑工程施工安全管理提供了全新的管理路徑。

參考文獻

[1] 彭玲茜，潘瑜，范自盛.基于VR技術的建筑施工安全教育系統(tǒng)構建及應用[J].福建建筑，2020，263（5）：146-150.

[2] 朱鋒.BIM+VR/AR工程建設與管理體系的建構[J].建筑設計管理，2018，35（6）：87-89.

作者簡介

馬國興，男，北京市人，研究方向：建筑工程

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