浅析VR 技术在安全生产培训的应用效果

湖北中烟工业有限责任公司武汉卷烟厂 李群燕 张凯 宋煜 吕忠闯

在我国社会发展的过程中，国家对于企业的安全生产培训给予了高度重视，只有不断提高企业的安全生产管理力度，才能够使企业获得更多的经济收益，并且可以更好地保护企业中员工的生命安全。当前我国科学技术水平在不断提升，VR 技术在安全生产培训中得到了广泛应用，并且取得了良好的应用效果，所以相关管理人员必须要善于在安全生产培训的过程中引入VR 技术，进而提高VR 技术的应用效果。

近年来，VR 技术在我国各行各业中均得到了广泛应用，并且取得了良好的使用效果。同时在安全生产培训的过程中利用VR 技术，不仅可以提高其培训效率，还能够更好的保护工作人员的生命安全，因此，需要加大对安全生产培训中相关先进技术的引入力度。有关管理人员应该明确VR 技术的重要性，并且要对VR 技术的应用优势和应用原理等进行全面分析，进而保证在安全生产培训的过程中，能够使VR 技术的应用更加顺利。尤其是对于卷烟厂等大型企业来说[1]，提高安全生产培训效果，保证工作人员的生命安全非常必要，因此卷烟厂中的领导人员需要加强安全教育与培训力度，通过使用VR 系统和VR 技术，不断提升培训效果。

1 VR 技术相关概述

1.1 VR 技术类型分析

目前在我国安全生产培训的过程中，使用的VR 技术主要有以下几种：（1）将不同地点的现实环境放置在佩戴者的身上，这样可以使佩戴者能够从第二视觉的角度感受到现实环境的影响，同时也可以达到身临其境的状态，目前此技术在会议和培训过程中的应用较为广泛；（2）为将现实不存在的虚拟环境放置在佩戴者的身上，利用虚构的VR 技术可以使佩戴者能够了解虚拟环境中的相关配置，进而明确相应的培训需求；（3）在安全生产培训过程中，最常用的VR 技术是现实环境和虚拟环境的结合，将其整体应用于培训者的佩戴过程中，进而使培训者能够感受到在安全生产培训过程中的现实环境和虚拟环境。由于实景VR 属于客观存在类型，而虚拟VR 在客观上不存在，需要由开发者进行自主编造，因此可以将一些现阶段厂房内还不具备的机械设备以及场景等，应用于安全生产培训过程中，进而提高整体的培训效果。通过对3 种不同VR 技术进行对比分析，发现虚构VR 的整体创造成本相对较高，并且因为其培训环境为虚构，所以在实际培训的过程中，必须要有专业的团队对其进行量身定制，进而保证在安全生产培训时能够提供更加流畅的动画画面。实景VR 技术在应用的过程中，整体造价成本相对较低，但是由于只可以针对现有的环境进行全面的分析，因此可能会阻碍安全生产培训效果的提升，所以应该根据安全生产培训的具体需求，对两种VR 技术进行有机融合，并且通过优势互补的方式，提高混合VR 技术的应用效果。

1.2 VR 软硬件构成分析

当前，随着我国科学技术水平的不断提升，VR 技术在各行各业中得到了广泛的应用，并且因为VR 技术的科研人员数量在不断增多，科研力度逐渐增大，所以目前与VR 技术应用有关的软硬件设备种类相对较多。为了使VR 技术能够更好地应用于安全生产技术培训的过程中，需要对其硬件设备和软件等进行合理的选择，进而保证VR 技术的应用效果能够得到显著提升。目前常用的硬件设备主要有以下几种：（1）是感应端中包含的VR 摄像头，摄像头的主要作用相当于人类的眼睛，利用摄像头可以完成360°无死角的影像采集工作，并且还可以对采集的数据进行相应的处理和传输，在VR 摄像头上可完成较多的拍摄角度，如图1 所示。随着技术水平的不断提升，可以实现720°全方位的观察与数据获取。（2）还设计了信号传输渠道，通过数据线或者有线网络及无线网络等可以完成相关信息的传输，进而使感应端和体验端能够更好的进行数据的连接和信号的应用。（3）体验端一般会有VR 蛋椅、VR 头盔或者VR 眼镜等不同类型的体验端，对于使用者的要求也具有一定的差别，尤其是在安全生产培训的过程中，因为需要培训的人员相对较多，所以尽量应该使用VR 眼镜或者VR 头盔等造价成本相对较低的硬件设备，这样既可以满足安全生产培训的相关培训需求，又可以降低整体的培训成本，进而为卷烟厂经济效益的提升奠定良好的基础。同时对于管理人员来说，为了让其更好的体验VR 技术的应用优势，并且明确在安全生产培训过程中的注意事项，可以使用VR 蛋椅作为其体验端。

图1 VR 眼镜Fig.1 VR glasses

目前VR 技术在应用的过程中，其软件主要包含3种不同的类型：（1）实景软件，需要由感应端对安全生产培训所需要的实景环境进行全面的图像拍摄和数据收集，然后将其转化为体验端可以接收到的信号，通过信号传输渠道对相关信息进行全面的传输，进而保证体验端的工作人员可以对实景环境进行全面的了解和真实的观察。（2）渲染软件，在实景软件的基础上，可以使用渲染软件对其环境进行全面的虚构。目前通过对卷烟厂的安全生产培训过程进行分析发现在实际培训的过程中还有很多现场无法直接观看的大型机械设备，或者对机械设备的内部结构等无法进行仔细的描述，在此背景下，可以通过渲染软件将其构造成虚拟的环境，将虚拟的数据放置在实景软件中，与其进行结合使用，进而可以使体验端的培训人员感受到更加真实的机械内部结构。（3）虚拟软件，编程者可以根据安全生产培训的具体需求，对其虚拟环境进行全面的构造，并且要按照管理人员的实际培训要求完成虚拟环境的构造过程，进而保证在培训的过程中可以满足其相关情景的展示需求。在VR 技术软硬件构成分析的过程中，必须要为其选择更加合适的软硬件设备，既要保证根据安全生产培训的需求，选择合理的实景软件或者虚构软件，又要增加硬件的使用效果，避免在VR技术应用过程中出现硬件故障等问题。

软件开发流程如下：（1）设置“360°视图”，创建一个可以代表360°视图的画布，在Sketch 中打开一个新文档，并创建一个画板：3600×1800 像素；（2）设置画板，“UI 视图”是“360°视图”的裁剪版本，仅限于VR 界面，保留一个裁剪版本的背景；（3）设计界面，将在“UI 视图”画布上设计界面，在上面添加一排图块，然后在资源包中找到名为tile.png 的文件，将其拖拽到UI 视图的中间，进行复制，并创建3 个一排的图块。

2 VR 技术的应用优势分析

目前在卷烟厂等大型企业的安全生产培训过程中，VR技术具有较大的应用优势，其主要体现在以下几个方面：

（1）能够不断丰富其整体的教学内容，并且使教学方式更加生动，进而使员工在安全生产培训的过程中具有更高的兴趣，提高安全生产培训的整体效果。利用VR 技术可以使培训人员对事故场景进行真实的模拟，并且还可以使培训人员的触觉、听觉和视觉等得到充分的应用，进而使其感官体验能够不断改善。同时VR 技术在实际应用过程中还融合了各种先进的软件及硬件设备，进而形成了多终端的管理平台，因此可以让培训人员直观的感受到自己在违规操作以后产生的严重后果，通过增加效果的逼真程度，能够使培训人员的感受更加深刻，进而在后期实际操作过程中，可以严格按照规范要求完成自身的操作过程。利用场景模拟的方式，可以真实的还原相关操作流程，并且也可以更加真实的考验学员在面临突发情况时所作出的临床反应情况。VR 技术还可以对所有参加培训的人员进行相关信息的录入，进而通过针对性的培训以及自动分配等流程，使学员可以提高应急处理操作能力，通过自动记录学员在每台设备上的实际学习时间长短以及具体的考试成绩等，生成最终的学员培训档案，进而为管理人员的安全生产培训管理工作提供更多的参考依据[2]。

（2）利用VR 技术可以使整体的安全培训效果得到显著的提升，利用VR 技术可以由专业的技术人员对其真实事故画面进行全面的模拟，并且也可以对一些现实场景进行全面的还原，通过使用不同的功能模块，可以使各类仿真场景事故现场更加逼真。例如目前在卷烟厂安全生产培训的过程中，可能会出现物体打击或者触电事故，以及设备起火等严重的安全事故，通过VR 技术可以将这些事故现场以及因为误操作行为造成的事故类型进行全面的展示，进而使培训人员可以真实的感受到相应的事故场景，这样在后期工作的过程中，可以以更加严格的要求约束自己的行为。通过亲身体验，能够使员工切身的感受到在事故发生以后造成的严重后果，同时也可以从内心深处对整个事故的产生原因以及产生过程等进行全面的了解，进而产生更加深刻的敬畏心理，树立起强烈的安全生产意识。对于卷烟厂来说，如果发生火灾事故，将会严重影响卷烟厂的经济效益，同时因为火灾蔓延趋势较为迅速，也会对员工的生命安全造成威胁，在此背景下，必须要加大安全生产培训力度，确保员工可以通过VR 技术能够真实的感受到在事故发生以后的剧烈场面，进而从整体上提升培训的效果。

3 VR 技术的具体应用流程分析

3.1 在现实实操培训中的应用分析

目前在安全生产培训的过程中，包含很多现实实操培训，通过提高现实实操培训力度可以使所有工作人员均能够掌握正确的操作规范流程，进而避免出现操作失误问题，引起安全隐患。通过VR 技术可以使现实实操培训效果得到显著提升，并且通过三维建模以及多媒体设备和实时视频显示等方式，能够对相关场景进行全面的数据收集和展示。目前VR 技术可以和特征标识技术以及地图构建技术等进行有机融合，进而能够实时的展示出员工原本无法体验到的相关实体信息。在卷烟厂安全培训的过程中需要让员工体会到灼烧和跌落的各种痛感，利用VR 技术能够将虚拟的信息应用于真实的世界中，进而借助人类感官上的感知需求，对其进行真实的仿真模拟，进而使各感官可以得到真实的体验。尤其是对一些新入职的员工来说，因为其还没有真正的了解卷烟厂在生产操作过程中的相关流程[3]，并且对安全事故发生以后造成的后果也没有亲身感受，所以通过VR 技术可以让新入职员工在视觉和触觉上均有亲身的感受，进而能够不断提升自身的安全防范意识。可以将VR 技术和相关软件应用于岗前的培训过程中，让员工能够在入职之前明确安全生产事故带来的危害。

3.2 在虚拟实操培训系统中的应用

VR 技术在虚拟实操培训系统中也得到了广泛的应用，通过增强式的显示屏可以将一些虚拟的场景应用于实操培训过程中，进而可以利用个人电脑或者智能手机等设备，与其平台进行关联，完成相关图像的共享过程，可以给培训员工提供更加真实的体验。目前虚拟实操培训系统，主要将教学过程和虚拟实操过程以及科学分析过程等进行有机的融合，培训人员可以将需要教学的相关内容通过信息数据的方式传输到虚拟实操培训系统中，然后对事先模拟好的虚拟场景进行全面的设置，通过对虚拟实操场景以及教学内容等进行讲解和分析，使培训人员可以在虚拟实操培训系统中明确自身在工作过程中的相关注意事项。同时还要指挥员工对虚拟实操培训系统进行全面的操作，并且要保证其手部和头部能够配合设备的使用。通过虚拟实操培训系统，可以给员工带来更加新奇的体验，进而吸引员工的培训注意力，避免对安全生产培训出现麻木或者不认真等问题。

3.3 在混合现实交互系统中的应用

目前混合现实交互系统也广泛引用到了VR 技术，其主要原理是将数字世界和物理世界进行有机结合，进而能够将计算机设备以及自然环境等形成3D 交互系统。这样培训人员可以在固定的位置，通过计算机设备即可以了解到相应的数字环境和物理环境，通过视觉上的冲击，能够使培训人员对虚拟场景进行全面的了解，并且可以将虚拟场景与现实情景进行全面的结合，通过搭建交互的信息回路，使用户获得更加真实的体验[4]。目前在混合现实交互系统的应用过程中，无需借助相应的屏幕，即可展示出多种不同的介质，并且也可以利用3D 图像造影技术等让观看人员非常真实的感受到相应的三维图像，利用这种系统，无需使用立体眼镜或者VR 头盔等进行辅助。同时混合现实交互系统在应用的过程中还可以使观看人员与图像之间进行全面的交流与互动，进而使整个系统的趣味化得到不断的改善，增加了系统的应用效果。

4 结语

综上所述，现阶段在针对VR 技术应用流程进行分析时发现，其在安全生产培训的过程中得到了广泛应用。通过明确其应用优势和应用流程，提升VR 技术在现实实操培训过程、虚拟实操培训系统以及混合现实交互系统的作用，充分发挥VR 技术的应用优势，进而为提升VR 技术的应用效果奠定良好的基础，促进安全培训工作质量的不断改善。