劉淑芹

摘 要：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步和其它各項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，VR技術(shù)的巨大發(fā)展前景逐漸引起高度重視和關(guān)注。中國(guó)在安全領(lǐng)域方面也對(duì)VR技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了思考探察和嘗試。本文分析安全領(lǐng)域應(yīng)用VR技術(shù)后的優(yōu)勢(shì)與當(dāng)前應(yīng)用狀況不佳的原因。

關(guān)鍵詞：VR技術(shù);安全;虛擬現(xiàn)實(shí)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）13-0029-02

1 VR技術(shù)的概念

所謂VR，是Virtual Reality的縮寫(xiě)，中文意思就是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，具體來(lái)說(shuō)就是采用計(jì)算機(jī)人機(jī)交互手段生成三維動(dòng)態(tài)視景，實(shí)現(xiàn)其核心建模與仿真的理念，逐步使計(jì)算機(jī)“適應(yīng)”人，創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界，能夠使用戶(hù)具有身臨其境的沉浸感。

2 VR技術(shù)應(yīng)用于安全領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)顯而易見(jiàn)

中國(guó)在安全領(lǐng)域方面也對(duì)VR技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了思考探察和嘗試。安全無(wú)小事，生命大于天。未雨綢繆，防微杜漸，防患于未然，每個(gè)企事業(yè)單位都把安全放在第一位。行業(yè)中生產(chǎn)操作具有一定危險(xiǎn)性的更是把安全記在心里，時(shí)刻提醒自己小心謹(jǐn)慎。尤其是石油、礦山、消防、電力等安全風(fēng)險(xiǎn)較大的行業(yè)，安全更是重中之重，特別關(guān)注，每年都在安全設(shè)備器材、安全教育培訓(xùn)、安全實(shí)訓(xùn)演練等方面投入大量資金。VR技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用，令安全從業(yè)人員興味盎然。據(jù)了解，火災(zāi)、地震、自然災(zāi)害等逃生演練，毒氣泄漏、溺水救援安全實(shí)訓(xùn)，交通安全教育培訓(xùn)，用電、用氣安全教育培訓(xùn)等等，都可用VR技術(shù)進(jìn)行模擬實(shí)訓(xùn)演練。隨著VR技術(shù)的進(jìn)步，將來(lái)在安全領(lǐng)域占有的份量會(huì)更多、更重，因?yàn)?，?yīng)用VR技術(shù)后，優(yōu)勢(shì)顯而易見(jiàn)。

（1）應(yīng)用VR技術(shù)于安全教育實(shí)訓(xùn)演練，可跨地域空間進(jìn)行，高效率低成本，便捷普及，可常態(tài)化，利用率高。? ? 一旦事故發(fā)生，如何將損失降到最低限度，最大可能的保障員工的生命安全，是企業(yè)一直殫精竭慮在思考的問(wèn)題。若能定期進(jìn)行應(yīng)急演練倒是一種有效的防患方式，不過(guò)其中弊端也非常明顯。每次實(shí)訓(xùn)演練都意味著大量人力物力的損耗，投入成本相當(dāng)高，而且影響正常的生產(chǎn)工作，因而注定不可能頻繁進(jìn)行。大型演練一個(gè)季度能舉行一次已是難能可貴。有時(shí)受地域、空間、時(shí)間影響，想進(jìn)行某些實(shí)訓(xùn)演練卻不得實(shí)行。而在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)達(dá)的情況下，VR安全教育實(shí)訓(xùn)演練可將各種事故現(xiàn)場(chǎng)仿真模擬，不但大大降低成本，而且未來(lái)可期待跨地域進(jìn)行實(shí)訓(xùn)演練。同時(shí)演練時(shí)間靈活機(jī)動(dòng)，可常態(tài)化，方便工人在不影響正常工作的空閑時(shí)間多次進(jìn)行多種場(chǎng)景的安全應(yīng)急演練，還可針對(duì)自己的短板或工種，對(duì)遭遇可能性大、較生疏的場(chǎng)景進(jìn)行重復(fù)演練，確保記住關(guān)鍵點(diǎn)、要點(diǎn)。如此，不僅能保障人們學(xué)會(huì)事故突發(fā)時(shí)應(yīng)對(duì)災(zāi)難險(xiǎn)情的技能技巧，還可打破時(shí)間空間的限制組織大家進(jìn)行多次實(shí)訓(xùn)演練，提高了演練實(shí)訓(xùn)時(shí)間。高效率低成本，利用率高，為應(yīng)急實(shí)訓(xùn)演練推出了一種令人耳目一新的開(kāi)展模式。據(jù)說(shuō)這種案例已有企事業(yè)單位在應(yīng)用，隨著技術(shù)的成熟與提升，此種模式將成為未來(lái)安全應(yīng)急實(shí)訓(xùn)演練的大勢(shì)所趨。

（2）應(yīng)用VR技術(shù)于安全教育實(shí)訓(xùn)演練，可盡情嘗試，大為降低風(fēng)險(xiǎn)。安全實(shí)訓(xùn)演練中出現(xiàn)安全事故，這在實(shí)際中并不罕見(jiàn)。但應(yīng)用VR技術(shù)于安全教育實(shí)訓(xùn)演練后，既可身臨其境的體驗(yàn)生動(dòng)逼真的毒氣泄漏、火災(zāi)、爆炸、地震、溺水、用電、交通等災(zāi)難及安全隱患場(chǎng)景，又無(wú)需接觸真實(shí)危險(xiǎn)有害物質(zhì)，不必承擔(dān)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)可能遭遇的安全風(fēng)險(xiǎn)。因?yàn)樘摂M現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景比真實(shí)場(chǎng)景安全得多，即使不小心做出誤操作，現(xiàn)實(shí)中可能已經(jīng)闖下大禍釀成惡果，但虛擬實(shí)訓(xùn)演練能令參訓(xùn)人員在得知誤操作的嚴(yán)重后果的同時(shí)，也確保參訓(xùn)人員的生命安全，降低高危操作的安全風(fēng)險(xiǎn)。如此一來(lái)，參訓(xùn)人員盡可以放心大膽地在虛擬場(chǎng)景中嘗試自己所思考的各種應(yīng)對(duì)方案，縱然錯(cuò)了，也只是演練評(píng)定的分?jǐn)?shù)受影響，不必?fù)?dān)心人身安全而束手束腳。VR安全實(shí)訓(xùn)演練，能卸掉參訓(xùn)者的安全風(fēng)險(xiǎn)包袱，解放思想，盡情演練嘗試，不厭其煩反復(fù)練習(xí)，極端操作也無(wú)安全之虞。虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的失誤卻可保證印象深刻技能提升，到了真實(shí)現(xiàn)場(chǎng)不犯錯(cuò)，安全操作，正確實(shí)施。對(duì)于安全風(fēng)險(xiǎn)事故多發(fā)的行業(yè)，如油氣、消防、航空、航天、礦山、機(jī)械、電力、交通等部門(mén)來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)培訓(xùn)演練效果有限，因而VR安全實(shí)訓(xùn)演練特別適用，異常重要。

（3）應(yīng)用VR技術(shù)于安全教育實(shí)訓(xùn)演練，沉浸式親身體驗(yàn)，專(zhuān)業(yè)高仿，體系服務(wù)，印象深刻，記憶恒久。

VR場(chǎng)景模擬現(xiàn)實(shí)需要演練的環(huán)境搭建，針對(duì)訓(xùn)練內(nèi)容或教育要求進(jìn)行系統(tǒng)和內(nèi)容情景開(kāi)發(fā)，可以模擬任何事故、災(zāi)難場(chǎng)景及實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。全場(chǎng)景仿真，使參訓(xùn)者地理位置不變而輕松置身于各種突發(fā)環(huán)境和意外復(fù)雜狀況接受相應(yīng)教育和訓(xùn)練，提升緊急情況下的應(yīng)變能力和處理技巧，避免一些不必要錯(cuò)誤的發(fā)生造成的人身危險(xiǎn)和財(cái)物損失。為保證全方位調(diào)動(dòng)參訓(xùn)者的視覺(jué)、觸覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)和運(yùn)動(dòng)感知等，VR安全教育實(shí)訓(xùn)演練配備相應(yīng)的設(shè)備設(shè)施以實(shí)現(xiàn)身體和精神感受的聯(lián)結(jié)，其中的操作規(guī)程和交互規(guī)則也立足于實(shí)際操作規(guī)范和現(xiàn)實(shí)物理定律，力求參訓(xùn)者進(jìn)入后達(dá)到身臨其境的沉浸感。VR安全教育實(shí)訓(xùn)演練還可以結(jié)合評(píng)估測(cè)試系統(tǒng)，成為體系化的完整系統(tǒng)，監(jiān)控教育實(shí)訓(xùn)演練過(guò)程，對(duì)單人實(shí)訓(xùn)、多人聯(lián)合演練的結(jié)果進(jìn)行分?jǐn)?shù)評(píng)定和考核，不達(dá)標(biāo)的提出重新訓(xùn)練，或參訓(xùn)者根據(jù)自身情況進(jìn)行多次重復(fù)練習(xí)，實(shí)現(xiàn)一體化的服務(wù)流程。VR技術(shù)真正實(shí)現(xiàn)理想的狀態(tài)下，甚至可以達(dá)成虛擬和現(xiàn)實(shí)難辨真?zhèn)蔚牧悴罹喑潭?。因而VR安全教育實(shí)訓(xùn)演練，可以使參訓(xùn)者如同親身經(jīng)歷真實(shí)場(chǎng)景一般印象深刻、記憶恒久。

3 VR技術(shù)現(xiàn)今在安全領(lǐng)域的應(yīng)用狀況

VR技術(shù)的優(yōu)勢(shì)受到普遍認(rèn)同，被視為未來(lái)21世紀(jì)最具市場(chǎng)前景和應(yīng)用價(jià)值的技術(shù)之一?；蛟S任何能促進(jìn)偉大變革、劃時(shí)代的東西，前期都要經(jīng)歷幼稚的階段，正如嬰兒的蹣跚學(xué)步，不斷重復(fù)著跌倒和爬起。VR技術(shù)應(yīng)用于安全領(lǐng)域可預(yù)期的前景無(wú)限美好，但VR技術(shù)現(xiàn)今在中國(guó)安全領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用狀況并不喜人。

3.1 VR技術(shù)現(xiàn)今在中國(guó)安全領(lǐng)域應(yīng)用狀況不佳的原因

細(xì)細(xì)思考之下，原因是多方面的。

（1）當(dāng)前中國(guó)的VR技術(shù)遠(yuǎn)未成熟，安全領(lǐng)域的應(yīng)用、內(nèi)容開(kāi)發(fā)受到較大局限，效果不盡如意。理想的VR技術(shù)應(yīng)具備一切正常人的感知功能，即不只視覺(jué)，還包括聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、味覺(jué)、嗅覺(jué)、運(yùn)動(dòng)感知等等，能虛擬所有的現(xiàn)實(shí)特征，具有多感知性，可以達(dá)到使模擬環(huán)境中的用戶(hù)真假難辨的真實(shí)程度。并且，理想的VR技術(shù)還應(yīng)該能使模擬環(huán)境中的物體依據(jù)現(xiàn)實(shí)世界的物理運(yùn)動(dòng)定律進(jìn)行自主動(dòng)作，用戶(hù)可對(duì)物體進(jìn)行操作并得到相應(yīng)反饋。要實(shí)現(xiàn)上述理想的VR技術(shù)效果，硬件、軟件都要跟得上要求。

首先，我國(guó)當(dāng)前開(kāi)發(fā)的VR硬件設(shè)備，處理速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿(mǎn)足虛擬現(xiàn)實(shí)大數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?，存在使用不便、效果不佳的顯著問(wèn)題。目前VR技術(shù)的主要硬件就是頭顯裝置，但我國(guó)VR還在技術(shù)摸索發(fā)展時(shí)期，頭顯清晰度不夠，場(chǎng)景切換慢，控制不靈活等等，各種問(wèn)題難以避免，大大影響體驗(yàn)效果，和用戶(hù)預(yù)期效果有著不小的差距。

同時(shí)，我國(guó)VR技術(shù)在相關(guān)的語(yǔ)言、算法、技術(shù)處理、輔助設(shè)備設(shè)計(jì)方面也尚需進(jìn)一步提高。例如：三維建模技術(shù)需要完善和提高，高速圖形圖像處理、集合與物理建模方法還有很多疑難沒(méi)研究透徹，人工智能等領(lǐng)域、新型傳感機(jī)理存在諸多問(wèn)題急需解決。又因?yàn)槭苡布窒扌缘耐侠?，VR軟件在開(kāi)發(fā)上雖然耗費(fèi)不菲卻效果無(wú)多，可用性差。

而且，目前VR技術(shù)的多感知性和交互性尚未完全完善，安全領(lǐng)域的內(nèi)容開(kāi)發(fā)不足?，F(xiàn)在的VR技術(shù)虛擬感知多重在視覺(jué)合成，投放在運(yùn)動(dòng)感知、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)方面的關(guān)注不多，嗅覺(jué)、味覺(jué)方面的設(shè)備還未能配套和商品化。另外，語(yǔ)音識(shí)別尚需提高，人工智能也有待加強(qiáng)，交互方面還無(wú)法達(dá)到讓人滿(mǎn)意程度，所以用戶(hù)離身臨其境的沉浸感還有不小的距離。

雖然在熱潮時(shí)期，VR技術(shù)的魅力已可真切體驗(yàn)到，其輝煌前景也能初步窺探，但上升到行業(yè)層面，即使未來(lái)趨勢(shì)毋庸置疑，卻也必須承認(rèn)，我國(guó)的VR技術(shù)仍處于稚嫩期，無(wú)論硬件、軟件都亟待成長(zhǎng)，缺乏統(tǒng)一的規(guī)范，核心專(zhuān)利、底層專(zhuān)利都是國(guó)外的。因?yàn)槭艿揭陨戏N種限制，VR技術(shù)在安全領(lǐng)域的應(yīng)用、內(nèi)容開(kāi)發(fā)舉步維艱，效果不盡如意。

（2）當(dāng)前VR技術(shù)設(shè)備昂貴，在安全領(lǐng)域的應(yīng)用、內(nèi)容開(kāi)發(fā)價(jià)格十分高，推廣受到限制。當(dāng)前VR技術(shù)的硬件設(shè)備，在視覺(jué)方面多為頭盔式立體顯示儀或VR眼鏡等;觸覺(jué)、位置感方面有操作手柄、數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)服、空間定位基站等，如果是多人協(xié)作方式，還包括激光定位光塔、追蹤器、定位與動(dòng)作捕捉器、聽(tīng)覺(jué)方面則為立體音響;另外還有語(yǔ)音識(shí)別、眼球運(yùn)動(dòng)檢測(cè)方面的裝置。不久的未來(lái)，還會(huì)逐漸開(kāi)發(fā)出模擬味覺(jué)和嗅覺(jué)的設(shè)備。而VR相關(guān)設(shè)備里，僅一個(gè)頭盔式顯示器再加上配置電腦主機(jī)，其成本就達(dá)上萬(wàn)元，更別提高端設(shè)備。

而要開(kāi)發(fā)安全領(lǐng)域應(yīng)用方面的VR內(nèi)容，其成本也十分高昂。據(jù)了解，僅僅是系了安全帶后高空墜落效果的VR內(nèi)容開(kāi)發(fā)，不到一分鐘時(shí)間的體驗(yàn)，某家公司就為此付費(fèi)百萬(wàn)。若想要更加具體、豐富、規(guī)模更大的安全領(lǐng)域方面VR內(nèi)容，費(fèi)用將是天文數(shù)字，一般公司承擔(dān)困難。

設(shè)備和內(nèi)容開(kāi)發(fā)的昂貴價(jià)格，使得VR技術(shù)在安全領(lǐng)域的應(yīng)用推廣感受到強(qiáng)大阻力。而應(yīng)用、開(kāi)發(fā)少，VR技術(shù)在安全領(lǐng)域方面難以發(fā)展提高，又使用戶(hù)滿(mǎn)意度無(wú)法提升，令得VR技術(shù)在安全方面的發(fā)展更加艱難。

3.2 VR技術(shù)在中國(guó)安全領(lǐng)域應(yīng)用狀況將得到改善

雖然VR技術(shù)應(yīng)用于安全領(lǐng)域目前還存在不少問(wèn)題，但縱觀歷史長(zhǎng)河，無(wú)數(shù)先例告知我們，只要給予時(shí)間，隨著VR技術(shù)在發(fā)展中不斷改善進(jìn)步趨向成熟，不只在其它各行各業(yè)會(huì)得到更加廣闊更加深遠(yuǎn)的利用，在安全領(lǐng)域原有的問(wèn)題也將如日出雪融，不再是問(wèn)題。但我們需要等待多長(zhǎng)時(shí)間呢？據(jù)資料可知，VR技術(shù)的發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)，已經(jīng)在航空、衛(wèi)星、空間站建立了VR訓(xùn)練系統(tǒng)，建立了供全國(guó)使用的VR教育系統(tǒng)，在軍事領(lǐng)域也有各種形式和環(huán)境的VR戰(zhàn)場(chǎng)模擬訓(xùn)練。美國(guó)的VR技術(shù)遙遙領(lǐng)先于中國(guó)，擁有絕對(duì)的話(huà)語(yǔ)權(quán)，能有如此發(fā)展，除了比我國(guó)先起步，有更多時(shí)間研究開(kāi)發(fā)以外，與國(guó)家的重視與大力扶助分不開(kāi)。中國(guó)在80年代才引進(jìn)VR技術(shù)，在前兩年雖曾興起熱潮，但無(wú)論環(huán)境還是產(chǎn)業(yè)鏈都只初具雛形，軟硬件技術(shù)都還很稚嫩，特別是核心技術(shù)與專(zhuān)利都是國(guó)外的。好在中國(guó)已經(jīng)認(rèn)識(shí)到自身的落后，開(kāi)始奮勇追趕，近兩年VR技術(shù)發(fā)展平穩(wěn)。對(duì)于VR技術(shù)，中國(guó)政策上已經(jīng)有明確的鼓勵(lì)，若能有強(qiáng)力的資金支持和完善的專(zhuān)利保護(hù)，相信中國(guó)的VR技術(shù)也會(huì)有喜人的進(jìn)步。到那時(shí)，安全領(lǐng)域的VR技術(shù)應(yīng)用想必也能讓我們大為驚喜！

4 結(jié)語(yǔ)

安全是發(fā)展的基礎(chǔ)，生命是希望的源泉。當(dāng)安全攜手VR技術(shù)，我們的生命就如戰(zhàn)士披上了堅(jiān)實(shí)鎧甲，可以更加安心地勇往直前，開(kāi)拓中國(guó)的輝煌明天！

參考文獻(xiàn)

[1] 鄒湘軍，孫健，何漢武，等.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的演變發(fā)展與展望[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2004，16（9）：1905-1909.

[2] 蘇永紅.網(wǎng)絡(luò)教育中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)械學(xué)科的應(yīng)用[J].山西廣播電視大學(xué)學(xué)報(bào)，2016（2）：36-38.

[3] 郭占濤，李紅麗.淺析虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)[J].科研信息化技術(shù)與應(yīng)用，2018，9（3）：79-83.