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　　生产安全是安全管理工作的重要环节。生产安全教育的目的是提高全员的安全意识和安全管理水平并防止事故发生，实现安全生产。通过安全教学体验，提高企业各级生产管理人员和广大职工搞好安全工作的责任感和自觉性，增强安全意识，掌握安全生产的科学知识，不断提高安全管理水平和安全操作水平，增强自我防护能力。

　　本方案立足于安全生产为前提，一方面运用三维仿真技术再现安全生产过程，身临其境地体验事故的灾害和风险，反复测试并通过不同的解决方案避免安全事故的发生或最大程度减缓安全事故造成的事故灾害。另一方面，运用混合现实的技术，让用户带上mr装备，亲临生产现场，混合现实技术通过识别生产设备的特征信息，再现设备设计的日常安全检测和检修的流程，用户可通过手势及语音的交互方式进行实际安全生产的教学。

　　运用生产安全教育及运维教学软件可实现基础的运维监测

　　1.本方案的应用领域

　　石油化工、工业生产、城市管理、航空航天等行业，对日常安全生产、安全教育培训的需求就非常大，石油化工行业，企业生产经营的物品具有易腐、易燃、易爆以及毒性不安全特征，生产过程中容易引发安全事故，威胁到国家以及人民的生命财产安全，因而其对安全生产的要求较高。工业生产过程中，对设备设施的日常运维检修监测必不可少，通过运用生产安全教育及运维教学软件，可实现基础的运维监测教学工作，对于日常企业技术人员的培训必不可少，诸如此类城市安全教育，都有着非常必要的作用。

　　2.本方案的创新性

　　时代的发展，创新的科技成果被运用到安全生产教育领域。利用混合结合的方式进行安全教育让我们置身于火灾、洪水和地震这些“真实的”灾害场景中，可以最大程度地让人们从心底认识到灾害预防的重要性，并掌握相应的防范知识及应急措施。

　　（1）技术创新－手势识别

　　手势识别是计算机科学和语言技术中的一个主题，目的是通过数学算法来识别人类手势。用户带上混合现实的设备，通过识别不同的手势动作，触发软件系统的交互流程。

　　（2）技术创新－混合现实

　　mr设备可通过识别生产设备的特征信息，再现设备设计的日常安全检测和检修的流程，系统在基于现实场景的基础上实时叠加三维互动交互功能，诸如可以实际展示设备设施的运作原理，某个设备日常检修的实际流程，以及叠加在真实场景中的事故灾害，通过一系列的操作体验，实现生产安全的教育教学过程，同时用户可在实际的场景中通过mr设备查看相关设备的运营状态及基础数据，实现基础的生产监测作用。

　　（3）趣味性，摒弃了传统视频培训的枯燥感

　　真实的安全培训主要是视频培训及实操培训，实操培训在传统的培训方式中可以算是最有效的一种方式。混合现实安全教育培训是结合视频培训与实操培训课程的一种最新的培训形式，混合现实安全教育利用其全沉浸感的优势同时结合了两者有效和低成本的优点，达到安全培训最大化效果。

　　

　　（图1 解决方案架构图）

　　【应用案例】全面落实安全生产是稳定发展的基本方针

　　某石化炼化基地，未使用本项目前通过一些安全相关事故预案进行生产安全培训，以二维平面电子地图为基础，但二维电子地图对真实世界表达并不充分，因此培训效果较差。在实际的数据监控运维中，传统的运维方式通过dcs监控系统，该方式采用2d形式，对于监控信息的查看多采用信息图标等方式，无法直观查看对应设备的实时运行数据。

　　为此，本项目研发了基于虚拟仿真引擎vrarmr硬件设备的交互体验式混合现实安全生产教育平台，利用混合现实技术、ar定位技术、信息化、数字化等高新技术，将虚拟的事故效果叠加在生产、制造等环境的仿真沙盘上，展现事故危害性的同时也将提供正确的操作过程，进一步提高员工安全意识。具体措施为：

　　1.介质状态展示

　　mr场景支持显示正常以及异常工况下管道介质状态。选择原料油缓冲罐－加热炉－加氢反应器之间连接的主要工艺管道，管道中显示介质的颜色变化和流动方向。

　　2.设备内物料状态展

　　mr场景中支持显示设备内部物料流动状态、热状态，包括原料油缓冲罐、加热炉、加氢反应器设备内部物料的流动状态、颜色变化。

　　3.设备内部结构展示

　　mr场景支持显示设备内部结构，包括原料油缓冲罐、加热炉、加氢反应器内部刨切结构展示。

　　4.数字图表展示

　　支持显示多样化的数字趋势图，包括仪表趋势对比图（曲线图）、仪表实时数据显示图（条形图）、设备内部温度/压力/密度变化图（百分比堆积柱状图）。

　　5.设备介绍展示

　　支持显示设备简介面板，包括：通过文字介绍展示加氢工艺简介，重点监控单元安全控制的基本要求，以及主要设备的操作要点；通过多段视频加音频介绍的方式分别展示原料油缓冲罐、加热炉、加氢反应器在化工现场的实际装备情况以及工艺操作过程中的危险特点；相关资料通过数据库写入、支持在外部修改或增加其内容。

　　6.事故场景展示

　　mr场景支持显示缓冲罐爆炸全过程动态效果，包括：爆炸前管道介质流动状态由正向流动变为逆向流动的变化过程；爆炸前缓冲罐内部物料液位逐渐升高罐内剩余储存空间逐渐变小，罐压逐渐升高的变化过程；爆炸发生瞬间设备炸裂效果、设备内部物料喷溅、流淌效果；爆炸后物料燃烧效果。爆炸后形成热力场、可以显示出伤害半径。mr场景支持通过接收数据改变流淌速度、液池大小以及产生的火焰高度、火焰面积。

　　7.应急处置操作

　　mr场景支持相关应急处置操作，事故发生后进行紧急情况汇报、场景中设置虚拟的消防水炮，发生火灾后，可进行开启消防水炮以及调整消防水炮方向进行操作、消防水炮喷射出的效果要求接近真实、并根据消防水炮对事故的覆盖面积大小不同、可向系统发射不同参数。

　　生产安全教育及运维管理方案的应用成效

　　1.打破时间限制可以反复训练

　　举行一次安全生产演练不仅需要大量的人力物力，而且还收效甚微。混合现实可以在真实场景的基础上建造出所需的特殊场景，并在教学任务培训中提供即时的反馈。比如说，vr可以评估人群在面对地震时应急预案的成效，反过来，根据提供的即时数据找出差距和需要改进的地方，并进行反复训练。既节约成本又提升了演习的效果。

　　2.节约培训成本

　　从培训成本上说，混合现实安全生产教育专注于培训内容的完善，节省了培训需要的各种费用。只需要消耗一定量的资金去购买设备就可以在不同的虚拟环境中重复练习，最大程度模拟真实场景下的安全事故，且避免了材料、人工的浪费。

　　3.经济及社会效益：

　　安全事故造成的财产损毁直接导致创造性资本的减少，而生产事故使生产力中最核心的因素－劳动力受损，生产设备设施受损，直接导致产能产量减少。因此，生产安全事故控制对企业经济效益的影响巨大，重大生产事故很有可能一定程度上影响综合国力的提高。通过对员工职业安全卫生和安全技术的教育培训，使培训员工掌握事故规律，提高员工的安全能力和素质，使其在生产过程中具有较强的事故防范意识和能力，减少工伤事故的发生，降低职业病的发生，职业伤害使公众的健康水平下降，导致人力资本的减少。

　　同时，运用该项目进行生产安全教育能够弥补传统实地场地演练带来许多的问题，如演练场地构建及人员耗费较高，演练的时间和次数往往难以确定，演练的危险性极高，部分安全演练会造成环境污染等；该系统不仅可以节省大量的训练开支，摆脱实际场地造成的污染及风险，而且有助于建立有效的生产防控机制，提高生产安全水平。

　　【企业简介】

　　上海形拓科技有限公司成立于2014年，是一家坐落于漕河泾开发区的高新技术企业，公司拥有50余项软件著作证书，并拥有完整的售前、售中和售后服务。公司以计算机仿真技术、虚拟现实技术、网络技术为依托，致力于教育教学软件的研究、开发、集成和服务，产品应用领域涉及高校教学、应急演练、工业制造等等，并已成功服务于全国各大高校、石油化工、能源核电、高端制造等各个行业。形拓科技秉承以用户需求为优先，雄厚的技术实力为支撑，结合技术创新，开发出了多项先进的虚拟现实系统、产品和仿真应用软件。在虚拟现实领域有深厚的技术积累和客户群体。

　　【专家点评语】

　　上海形拓科技在生产安全教育领域采用了创新的混合现实技术手段，可以高保真地仿真各类事故出现时的物理现象。此技术不但可以对操作人员进行常规培训，还可以演练异常情况的应急处置，对确保工业企业的安全生产有重要意义。其基于物理机理的火灾和爆炸的仿真功能具有一定技术创新，在行业内处于领先水平。

　　——京东工业互联网技术总监 宋震

　　上观号作者：上海企业服务