一种基于BIM和VR技术的施工安全教育装置的制作方法

本实用新型属于建筑施工安全管理技术领域，具体涉及一种基于BIM和VR技术的施工安全教育装置。

背景技术：
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建筑信息模型BIM是以建筑工程项目中的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息，其具有可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性五大特点。虽然BIM完成了建筑图形从平面向三维的转变，但其三维模型信息量冗杂，动画效果也较为简单，多应用于设计人员根据客户需求进行模型修改，而无法在施工人员中进行大范围应用。

虚拟现实VR是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，通过三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。其具有多感知性、存在感、交互感和自主性的特点，弥补了BIM在动态呈现上的不足，同时在市场中有较为完善的体验设备及配套硬件，为相关施工安全管理培训的程序开发与推广使用提供了良好的前提条件。

建筑施工安全教育有利于保证整个建筑工程的正常稳定施工以及提高施工人员在施工过程中的安全意识，但是，目前国内的建筑施工安全教育形式粗浅单一，无法有效地对施工人员进行建筑施工安全教育，而通过VR设备将轻量化的BIM模型展现给施工人员，能更直观有效地进行安全教育和施工培训，达到预期效果。

技术实现要素：
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本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于BIM和VR技术的施工安全教育装置，该基于BIM和VR技术的施工安全教育装置具有保证整个建筑工程的正常且高质量的施工和提高施工人员在施工过程中的安全意识的优点。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种基于BIM和VR技术的施工安全教育装置，包括计算机、VR设备和电源，还包括周围环境模拟装置，计算机包括BIM模型创建模块、模型数据库模块、VR模型转换平台和场景模拟控制平台，VR设备、周围环境模拟装置分别与计算机相连接，VR设备、周围环境模拟装置、计算机分别与电源相连接。

计算机具有建立和储存BIM模型的功能，有完整的数据库，数据库包括各个建设项目的BIM模型，包含BIM模型对应参数、对应可视化数据以及各种可装卸部件的部件库，每个独立工程项目BIM模型下均有其主要危险源与危险区域的划分、重点施工操作、用电安全与火灾逃生路线等具体子目录，管理者可以在数据库中调取相应的工程BIM模型，进行工序操作演示、危险事故模拟等培训内容；

VR设备给体验者尤其是施工人员带来视觉感受；

周围环境模拟装置构成一个环绕型密闭空间，在密闭空间内安装一些设备，让体验者除了有来自VR设备的视觉感受外，还有其他感官的体验。

电源是给VR设备、周围环境模拟装置和计算机提供电力，以维持设备的正常工作；

BIM模型创建模块具有建立BIM模型的功能；

模型数据库模块具有可随时读取通过Revit等建模软件建立的BIM模型并储存BIM模型的功能；

VR模型转换平台具有在计算机上进行操作，将原BIM模型转换为适用于VR设备的三维模型，转换得到的VR模型保留原BIM模型的外观、尺寸、材质、施工、负责人等相关信息；

场景模拟控制平台具有在体验者尤其是施工人员体验、感受不同危险事故的情景时，可根据设定好的场景及模拟装置，开启相关装置进行配合的功能；

进一步地，所述VR设备包括VR头戴显示器、控制手柄和定位器。

进一步地，所述周围环境模拟装置包括触电模拟装置、烟雾模拟装置、地震模拟装置和音响设备。

进一步地，所述周围环境模拟装置还包括失重模拟装置。

进一步地，所述周围环境模拟装置还包括温度模拟装置。

进一步地，所述周围环境模拟装置还包括喷淋模拟装置。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

1.本实用新型中所述VR设备包括VR头戴显示器、控制手柄和定位器；VR头戴显示器可以让体验者进行沉浸式的直观感受；控制手柄可以让体验者进行自由切换视角、查看模型相关工程信息等操作；定位器可以获取体验者的姿态变化信息和空间位置信息。

2.本实用新型中所述周围环境模拟装置包括触电模拟装置、烟雾模拟装置、地震模拟装置和音响设备；触电模拟装置可以让体验者体验到触电的感觉；烟雾模拟装置可以让体验者嗅到到烟雾，主要是模拟火灾的场景；地震模拟装置可以让体验者体验到震感，主要是模拟地震的场景；音响设备可以让体验者在听觉得到真实的体验。

3.本实用新型中所述周围环境模拟装置还包括失重模拟装置，失重模拟装置可以让体验者体验坠落失重的感觉。

4.本实用新型中所述周围环境模拟装置还包括温度模拟装置，温度模拟装置可以让体验者体验高温或低温环境，主要是模拟在夏季、冬季施工或者发生火灾的场景。

5.本实用新型中所述周围环境模拟装置还包括喷淋模拟装置，喷淋模拟装置可以让体验者体验漏水的感觉，主要是模拟雨季地下室等出现漏水的场景。

6.本实用新型通过建立BIM模型和数据库，并由VR模型转换平台得到适用于VR设备的三维模型，借助VR设备和周围环境模拟装置，可以构造出真实感强烈的虚拟环境，让施工人员体验到各种危险事故的发生，可以有效加强安全意识，以及对于危险因子的规避和紧急应对方法，对于施工过程中常见的高空坠物、火灾逃生等危险情况提前模拟演练，有更好的教育效果，能够减少施工中出现的安全问题，提高施工质量。

附图说明：

附图用来提供对本实用新型进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为实施例1中本实用新型的结构示意图；

图2为实施例2中本实用新型的结构示意图；

附图标记：1、计算机；11、BIM模型创建模块；12、模型数据库模块；13、VR模型转换平台；14、场景模拟控制平台；2、VR设备；21、VR头戴显示器；22、控制手柄；23、定位器；3、电源；4、周围环境模拟装置；41、触电模拟装置；42、烟雾模拟装置；43、地震模拟装置；44、音响设备；45、失重模拟装置；46、温度模拟装置；47、喷淋模拟装置。

具体实施方式：

实施例1

如图1所示，一种基于BIM和VR技术的施工安全教育装置，包括计算机1、VR设备2和电源3，还包括周围环境模拟装置4，计算机1包括BIM模型创建模块11、模型数据库模块12、VR模型转换平台13和场景模拟控制平台14，VR设备2、周围环境模拟装置4分别与计算机1相连接，VR设备2、周围环境模拟装置4、计算机1分别与电源3相连接。

VR设备2、周围环境模拟装置4与计算机1的连接方式根据实际情况可采取电线连接或者无线通信的方式来达到相互传递信息的目的。

计算机1具有建立和储存BIM模型的功能，有完整的数据库，数据库包括各个建设项目的BIM模型，包含BIM模型对应参数、对应可视化数据以及各种可装卸部件的部件库，每个独立工程项目BIM模型下均有其主要危险源与危险区域的划分、重点施工操作、用电安全与火灾逃生路线等具体子目录，管理者可以在数据库中调取相应的工程BIM模型，进行工序操作演示、危险事故模拟等培训内容；

VR设备2给体验者尤其是施工人员带来视觉感受；

周围环境模拟装置4构成一个环绕型密闭空间，在密闭空间内安装一些设备，让体验者除了有来自VR设备2的视觉感受外，还有其他感官的体验。

电源3是给VR设备2、周围环境模拟装置4和计算机1提供电力，以维持设备的正常工作；

BIM模型创建模块11具有建立BIM模型的功能；

模型数据库模块12具有可随时读取通过Revit等建模软件建立的BIM模型并储存BIM模型的功能；

VR模型转换平台13具有在计算机1上进行操作，将原BIM模型转换为适用于VR设备2的三维模型，转换得到的VR模型保留原BIM模型的外观、尺寸、材质、施工、负责人等相关信息；

场景模拟控制平台14具有在体验者尤其是施工人员体验、感受不同危险事故的情景时，可根据设定好的场景及模拟装置，开启相关装置进行配合的功能；

VR设备2包括VR头戴显示器21、控制手柄22和定位器23；VR头戴显示器21可以让体验者进行沉浸式的直观感受；控制手柄22可以让体验者进行自由切换视角、查看模型相关工程信息等操作；定位器23可以获取体验者的姿态变化信息和空间位置信息。

周围环境模拟装置4包括触电模拟装置41、烟雾模拟装置42、地震模拟装置43和音响设备44；触电模拟装置41可以让体验者体验到触电的感觉；烟雾模拟装置42可以让体验者嗅到到烟雾，主要是模拟火灾的场景；地震模拟装置43可以让体验者体验到震感，主要是模拟地震的场景；音响设备44可以让体验者在听觉得到真实的体验。

实施例2

如图2所示，与上述实施例1有如下区别：

周围环境模拟装置4还包括失重模拟装置45，失重模拟装置45可以让体验者体验坠落失重的感觉；

周围环境模拟装置4还包括温度模拟装置46，温度模拟装置46可以让体验者体验高温或低温环境，主要是模拟在夏季、冬季施工或者发生火灾的场景；

周围环境模拟装置4还包括喷淋模拟装置47，喷淋模拟装置47可以让体验者体验漏水的感觉，主要是模拟雨季地下室等出现漏水的场景。

本实用新型通过建立BIM模型和数据库，并由VR模型转换平台13得到适用于VR设备2的三维模型，借助VR设备2和周围环境模拟装置4，可以构造出真实感强烈的虚拟环境，让施工人员体验到各种危险事故的发生，可以有效加强安全意识，以及对于危险因子的规避和紧急应对方法，对于施工过程中常见的高空坠物、火灾逃生等危险情况提前模拟演练，有更好的教育效果，能够减少施工中出现的安全问题，提高施工质量。

本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征等同替换所组成的技术方案。本实用新型的未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。