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北京排水集團(tuán)是北京市國(guó)資委所屬市政公用基礎(chǔ)設(shè)施一級(jí)企業(yè)，是集排水和再生水投融資、規(guī)劃設(shè)計(jì)、技術(shù)研發(fā)、工程建設(shè)、設(shè)施運(yùn)營(yíng)、裝備制造于一體的綜合環(huán)境服務(wù)企業(yè)。在北京地區(qū)，集團(tuán)運(yùn)營(yíng)管理中心城區(qū)9923公里的排水及再生水管線、11座大型污水處理和再生水處理廠、102座雨污水泵站、5座大型污泥無(wú)害化處理設(shè)施，處理能力6128噸/日，每年可生產(chǎn)12億立方米的高品質(zhì)再生水。在多年的發(fā)展歷程中，北京排水集團(tuán)比肩國(guó)際先進(jìn)水平，對(duì)標(biāo)世界先進(jìn)企業(yè)經(jīng)營(yíng)理念，積極落實(shí)政府部署和要求，推進(jìn)能力增容、深化經(jīng)營(yíng)管理、提升產(chǎn)業(yè)協(xié)同、構(gòu)建商業(yè)模式、加大市場(chǎng)開發(fā)和企業(yè)文化建設(shè)，首都水環(huán)境質(zhì)量、水資源利用以及防汛保障工作得到了提質(zhì)飛躍，水生態(tài)環(huán)境改善效果明顯。

一、實(shí)施背景

從眾多有限空間作業(yè)事故案例來看，人的不安全行為是造成事故的主要因素。針對(duì)有限空間作業(yè)危險(xiǎn)較大、事故多發(fā)、后果嚴(yán)重等特點(diǎn)和當(dāng)前安全培訓(xùn)的不足，北京排水集團(tuán)緊緊抓住員工安全技能培訓(xùn)這個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，依據(jù)法律法規(guī)，創(chuàng)新培訓(xùn)方式，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)構(gòu)建了以“一窗口、兩模式、兩場(chǎng)景、三模塊”為主要內(nèi)容的有限空間作業(yè)安全培訓(xùn)系統(tǒng)，讓員工沉浸虛擬空間，體驗(yàn)真實(shí)作業(yè)環(huán)境和真實(shí)操作流程，感受錯(cuò)誤操作引發(fā)事故的沖擊性后果，從源頭上增強(qiáng)員工安全意識(shí)，從根本上提升員工作業(yè)技能，從本質(zhì)上規(guī)范有限空間作業(yè)安全管理。該技術(shù)在安全培訓(xùn)中的應(yīng)用具有提升培訓(xùn)效果、節(jié)約時(shí)間和成本、增強(qiáng)安全可靠性以及豐富課堂教學(xué)形式等特點(diǎn)，從而使授課更輕松、培訓(xùn)更高效、實(shí)訓(xùn)更便捷、體驗(yàn)更真實(shí)，為提高有限空間作業(yè)安全培訓(xùn)效果提供了新途徑。

二、主要做法和核心特征

（一）主要做法

北京排水集團(tuán)將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于安全培訓(xùn)領(lǐng)域過程中，以應(yīng)急管理部發(fā)布的《有限空間作業(yè)安全指導(dǎo)手冊(cè)》和北京市地方標(biāo)準(zhǔn)《有限空間作業(yè)安全技術(shù)規(guī)范》（DB11/T 852—2019）為開發(fā)設(shè)計(jì)主要依據(jù)，基于3D MAX、PhtotoShop、MySQL、JAVA、Unity多種平臺(tái)技術(shù)的融合開發(fā)了構(gòu)建了有限空間作業(yè)虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）安全培訓(xùn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)以“一窗口、兩模式、兩場(chǎng)景、三模塊”為主要內(nèi)容的，設(shè)置2個(gè)版本（手柄版、數(shù)據(jù)手套版）。其中，數(shù)據(jù)手套版本為升級(jí)版，實(shí)現(xiàn)了通過數(shù)據(jù)手套在虛擬場(chǎng)景中實(shí)現(xiàn)移動(dòng)、抓取、旋轉(zhuǎn)等實(shí)用性的功能，為操作人員提供了一種更加真實(shí)自然的三維交互手段。

該系統(tǒng)主要內(nèi)容：

“一窗口”主要集中展示北京排水集團(tuán)整體情況和安全文化，同時(shí)用于普及有限空間作業(yè)安全基礎(chǔ)知識(shí)。

“兩場(chǎng)景”包括管道清淤作業(yè)虛擬場(chǎng)景和再生廠格柵維修有限空間作業(yè)虛擬場(chǎng)景，涵蓋了北京排水集團(tuán)有限空間作業(yè)的主要范圍；兩模式為練習(xí)模式和考核模式，既可以模擬訓(xùn)練，又可以量化考核。

“三模塊”包括氣體檢測(cè)、下井作業(yè)、應(yīng)急救援，培訓(xùn)內(nèi)容涉及到有限空間作業(yè)安全的方方面面。此系統(tǒng)既有宣傳教育的功能，又覆蓋了全部作業(yè)環(huán)節(jié)，經(jīng)過練習(xí)和考核合格的學(xué)員，可確保掌握有限空間作業(yè)所有崗位的安全操作，達(dá)到上崗安全作業(yè)的要求。

（二）核心特征

1、先進(jìn)性

該系統(tǒng)主要應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，與傳統(tǒng)模擬技術(shù)相比，將模擬環(huán)境、視景系統(tǒng)和仿真系統(tǒng)合三為一，并利用頭盔顯示器、定位系統(tǒng)、數(shù)據(jù)手套等傳感裝置實(shí)現(xiàn)交互操作。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)在于計(jì)算機(jī)產(chǎn)生一種人為虛擬的環(huán)境，而虛擬環(huán)境是通過計(jì)算機(jī)圖形構(gòu)成的三維數(shù)字模型，并編制到計(jì)算機(jī)中去生成一個(gè)以視覺感受為主的人工環(huán)境，從而在視覺上產(chǎn)生一種沉浸于這個(gè)環(huán)境的感覺，可以直接觀察、操作、觸摸，檢測(cè)周圍環(huán)境及事物的內(nèi)在變化，并能與之發(fā)生“交互”作用，使人和計(jì)算機(jī)很好地“融為一體”，給人一種“身臨其境”的感覺。

2、全面性

方式上，既有有限空間作業(yè)安全基礎(chǔ)知識(shí)動(dòng)畫介紹，還有虛擬作業(yè)場(chǎng)景沉浸式體驗(yàn)。

模式上，既有豐富引導(dǎo)功能的練習(xí)模式，還有嚴(yán)謹(jǐn)評(píng)判功能的考核模式。

內(nèi)容上，既有氣體檢測(cè)、下井作業(yè)常規(guī)作業(yè)流程體驗(yàn)，還有發(fā)生事故后如何應(yīng)急救援的體驗(yàn)。

感官上，既有設(shè)備真實(shí)聲音的體驗(yàn)，還有高處墜落、中毒窒息、火災(zāi)爆炸等后果的沖擊性體驗(yàn)。

3、專業(yè)性

整個(gè)系統(tǒng)是以標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范為主要依據(jù)進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)。如檢測(cè)儀預(yù)警值和報(bào)警值設(shè)置、“1-8-1”檢測(cè)點(diǎn)設(shè)置、作業(yè)級(jí)別判定、呼吸器面罩氣密性檢查、氣瓶壓力和報(bào)警哨檢查等均可通過系統(tǒng)進(jìn)行模擬操作。

4、智能性

系統(tǒng)擁有自動(dòng)語(yǔ)音提示、自動(dòng)考核統(tǒng)計(jì)、自動(dòng)數(shù)據(jù)分析三大功能。自動(dòng)語(yǔ)音提示功能是指在體驗(yàn)者不知如何進(jìn)行下一步操作情況下，系統(tǒng)可以提示如何正確操作；自動(dòng)考核統(tǒng)計(jì)功能是指每一個(gè)模塊體驗(yàn)結(jié)束后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)評(píng)判操作得分，并顯示錯(cuò)誤點(diǎn)；自動(dòng)數(shù)據(jù)分析功能是指系統(tǒng)能分析體驗(yàn)者用時(shí)情況，錯(cuò)誤點(diǎn)集中在哪方面等。

北京排水集團(tuán)歷時(shí)2年，引入數(shù)據(jù)手套升級(jí)了有限空間作業(yè)安全虛擬現(xiàn)實(shí)培訓(xùn)系統(tǒng)。目前，培訓(xùn)系統(tǒng)已獲得國(guó)家版權(quán)局頒發(fā)的計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)登記證書，同時(shí)也正式上線運(yùn)行。本系統(tǒng)已在集團(tuán)15家下屬單位進(jìn)行了巡回體驗(yàn)培訓(xùn)，并先后在科博會(huì)、全國(guó)安全生產(chǎn)咨詢?nèi)盏冗M(jìn)行了經(jīng)驗(yàn)推廣，獲得了領(lǐng)導(dǎo)、廣大職工和市民的廣泛好評(píng)。此外，已在北京城市排水集團(tuán)技術(shù)培訓(xùn)中心部署應(yīng)用，進(jìn)一步服務(wù)于北京地區(qū)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)單位有限空間作業(yè)安全培訓(xùn)。