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1、第27卷第4期南京工业大学学报Vol.27No.42005年7月JOURNALOFNANJINGUNIVERSITYOFTECHNOLOGYJuly2005虚拟现实在安全评价中的应用张丽,张礼敬,孟亦飞,陶刚,臧铁柱(南京工业大学城市建设与安全环境学院,江苏南京210009)摘要:探讨了虚拟现实技术在安全评价中的应用。通过介绍虚拟现实技术(VirtualReality)的概念、基本原理、应用范围,结合虚拟现实的发展趋势,提出了安全评价中应用虚拟现实技术的体系结构、方法及关键技术。最后应用实例,证明虚拟现实系统应用于化工安全评价是可行的。关键词:安全评价;虚拟现实;化工
2、安全3中图分类号:X91314;TP39119文献标识码:A文章编号:1671-7643(2005)04-0096-05随着我国制造业步伐的加快,各种在役和在建计算机辅助技术及其传感装置所创建的模拟真实环的项目日益增多。与此同时我国成为世界上安全事境,被业界广泛接受并称之为虚拟现实。VR是一故最多的国家之一,人们对安全生产的要求日益提门新兴的交叉学科,是当今科学界广泛关注的一个[2]高,因而对项目进行安全评价的重要性日益彰显。热点。安全评价是一项比较抽象的工作,目前通常使111虚拟现实的定义用的评价方法是由各国研究人员经过长时间的实践虚拟现实是利用信息及多媒体技术生成
3、一种模和试验总结得出的工程应用方法,一般难以从理论拟现实的环境(如生产现场、自然环境等),通过各上严格推导,这就使得评价方法较难理解,评价手段种传感设备使用户“沉浸”到该环境中,给用户同时也显得不很客观,结果更不够直观。提供产生逼真的视、听、说、触、力等三维感觉的环随着计算机、信息技术的飞速发展,国内相关机境,形成一种虚拟世界,实现用户与虚拟世界直接进[3]构的研究人员探讨将计算机辅助技术应用于安全工行自然交互的技术。程中。在国外,相关技术应用较早,特别是随着虚拟虚拟现实是在众多的相关技术(如图形学、仿现实技术在90年代兴起,虚拟现实在安全工程中的真技术、多媒体技术、
4、传感技术等)基础上发展起来[1]应用日益广泛。的,它包括以下关键技术:动态环境建模技术;快速本文探讨将虚拟现实技术(Virtualreality,VR)三维图形生成技术;立体显示和传感器技术;系统集应用于安全评价中,对评价项目流程及其可能发生成技术;用户的适应性分析;应用系统开发工具。但的灾害后果进行VR仿真,直观形象地描述评价项VR技术强调系统的集成性,它考虑软件之间及软目的危险程度。根据评价结果提出整改措施后,再件与硬件的集成,使各组成部分形成一个有机的整[3,4]对整改后的系统进行VR仿真,清晰直观地检验整体,从而达到系统整体性能的最优。改措施的有效性,从而全方
5、位地辅助安全评价取得112虚拟现实的分类及其特征成功。虚拟现实有3个特征,分别为:交互性(Interac2tivity)、沉浸感(Illusionofimmersion)和想象(Imagi2[4,5]1虚拟现实简介nation)。其中沉浸感是VR技术最主要的特征。虚拟现实系统按硬件条件可分为桌面式虚拟现1989年,美国VPLResearch公司的创始人实系统(DesktopVR)、沉浸式虚拟现实系统(Lm2JaronLanier提出了VR的概念,用以定义通过各种mersiveVR)、分布式虚拟现实系统(DistributedVR)3收稿日期:2004-11-25作者简
6、介:张丽(1979-),女,江苏连云港人,硕士生,主要研究方向为安全工程及计算机模拟;张礼敬(联系人),教授,Email:zhanglj@njut.edu.cn。第4期张丽等:虚拟现实在安全评价中的应用97[4,6]和遥现系统(Telepresence)。虚拟现实所需的硬件系统随项目的要求而定,桌面式VR系统由高性能计算机、立体眼镜、数据手2虚拟现实在安全评价中的应用套组成。而其他VR系统硬件还包括数据头盔、数据背心、立体眼镜、位置跟踪器、大视角投影系[2～4]211安全评价的定义及分类统等。安全评价以实现系统安全为目的,应用安全系为实现上述功能所构建的VR系统的体系
7、结构统工程原理和方法,对系统中存在的危险、有害因素如图2。进行辨识与分析,判断系统发生事故和职业危害的可能性及其严重程度,从而为制定防范措施和管理决策提供科学依据。通常,根据工程、系统生命周期和评价的目的,安全评价分为安全预评价、安全验收评价、安全现状[7]综合评价和专项安全评价等4种。212安全评价中的虚拟现实系统的体系结构虚拟现实技术可以很好地应用于安全评价过程(图1),用以改进:(1)过程安全说明的清晰程度;(2)评价报告结果的直观性;(3)安全评价提出整改措施的可实施性和有效性;(4)安全评价报告对生产指导的准确性。图2虚拟现实的体系结构Fi
