一種建筑工人危險(xiǎn)辨識(shí)能力測(cè)試系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于建筑工人安全管理領(lǐng)域，尤其是涉及一種建筑工人危險(xiǎn)辨識(shí)能力測(cè)試 系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)是一種建筑全生命周期的 信息化管理技術(shù)，可以對(duì)項(xiàng)目實(shí)施的全過(guò)程進(jìn)行全過(guò)程的數(shù)字化表達(dá)。該技術(shù)可以將進(jìn)度、 安全等所有資料都在三維模型中展現(xiàn)。眼球追蹤技術(shù)是一項(xiàng)根據(jù)眼球和周邊的特征變化進(jìn) 行追蹤的應(yīng)用技術(shù)。當(dāng)人的眼睛觀察不同角度物體時(shí)，眼球會(huì)有細(xì)微的變化，這些變化可以 通過(guò)如眼動(dòng)儀等設(shè)備進(jìn)行捕獲收集，從而記錄人在處理視覺(jué)信息時(shí)的眼動(dòng)軌跡特征，實(shí)現(xiàn) 眼動(dòng)特征的收集，以此預(yù)測(cè)用戶(hù)的狀態(tài)和需求。該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)廣泛用于網(wǎng)頁(yè)閱讀習(xí)慣、交通 危險(xiǎn)識(shí)別、航空心理學(xué)等領(lǐng)域。傳感技術(shù)是指利用傳感器進(jìn)行基礎(chǔ)信息采集后通過(guò)計(jì)算機(jī) 對(duì)所收集信息進(jìn)行辨識(shí)、比較、分類(lèi)、判斷的科學(xué)技術(shù)。傳感技術(shù)已經(jīng)成為交通安全、資源管 理、醫(yī)療衛(wèi)生、建筑施工安全等諸多領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。
[0003] 建筑業(yè)是推動(dòng)社會(huì)發(fā)展的重要產(chǎn)業(yè)，給我國(guó)提供了眾多就業(yè)機(jī)會(huì)，同時(shí)由于危險(xiǎn) 性大、工作環(huán)境復(fù)雜等原因，建筑生產(chǎn)過(guò)程中安全事故頻發(fā)，給社會(huì)安定、企業(yè)效益造成了 極大的威脅。實(shí)踐證明，大量的施工安全事故與人的不安全行為密切相關(guān)。危險(xiǎn)辨識(shí)能力不 足是造成事故的重要原因。為了提高施工安全管理水平，減少施工安全事故，施工企業(yè)會(huì)對(duì) 建工工人的危險(xiǎn)辨識(shí)能力進(jìn)行測(cè)試，以此進(jìn)行工人篩選或提供針對(duì)性的安全培訓(xùn)。
[0004] 但是，目前該類(lèi)測(cè)試方法局限性較大。一般通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查式、訪談式、圖片信息選 擇判斷式等方式獲取，無(wú)法給受測(cè)者身臨其境的感覺(jué)，缺乏良好的感官感受。且測(cè)試題目涉 及大量文字信息，受測(cè)者的文字理解能力及答案組織能力對(duì)考核結(jié)果干擾性較大。最終考 核結(jié)果很難保證其真實(shí)性及可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在不足，本發(fā)明提供了一種建筑工人危險(xiǎn)辨識(shí)能力測(cè)試系統(tǒng)及 方法，通過(guò)結(jié)合BM技術(shù)、眼動(dòng)跟蹤技術(shù)和傳感技術(shù)等，建立了建筑工人危險(xiǎn)辨識(shí)能力測(cè)試 系統(tǒng)，能夠給受測(cè)者身臨其境的感覺(jué)，進(jìn)而保證測(cè)試結(jié)果的真實(shí)性和可靠性。
[0006] -種建筑工人危險(xiǎn)辨識(shí)能力測(cè)試系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)庫(kù)、眼動(dòng)儀、三軸陀螺儀、液晶顯 示屏、處理器;所述處理器與數(shù)據(jù)庫(kù)、眼動(dòng)儀和三軸陀螺儀連接;所述數(shù)據(jù)庫(kù)連接液晶顯示 屏;所述數(shù)據(jù)庫(kù)用于存儲(chǔ)危險(xiǎn)場(chǎng)景數(shù)據(jù)并接收處理器發(fā)出的切換指令;所述液晶顯示屏用 于調(diào)取、顯示數(shù)據(jù)庫(kù)中危險(xiǎn)場(chǎng)景數(shù)據(jù);所述眼動(dòng)儀用于采集眼動(dòng)特征信息并傳遞至處理器； 所述三軸陀螺儀用于采集頭部特征信息并傳遞至處理器;所述處理器用于將接收到的眼動(dòng) 特征信息和頭部特征信息進(jìn)行分析與處理。
[0007] 進(jìn)一步的，所述眼動(dòng)儀為EyeLinkn型頭戴式眼動(dòng)儀;所述三軸陀螺儀為k-bar k8 三軸陀螺儀。
[0008] 一種建筑工人危險(xiǎn)辨識(shí)能力測(cè)試方法，包含如下步驟：
[0009] (1)收集施工過(guò)程中常見(jiàn)施工安全隱患及以往施工安全事故場(chǎng)景的實(shí)例，通過(guò)匯 總分類(lèi)、結(jié)構(gòu)化處理后形成危險(xiǎn)場(chǎng)景數(shù)據(jù)庫(kù);利用BM三維建模，將預(yù)先選定實(shí)際施工案例 的二維施工圖轉(zhuǎn)化為三維模型，將危險(xiǎn)場(chǎng)景數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)入三維模型后，建立危險(xiǎn)場(chǎng)景模型庫(kù)；
[0010] (2)結(jié)合實(shí)際測(cè)試需要，確定受測(cè)者及所要測(cè)試的危險(xiǎn)場(chǎng)景，處理器從數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ) 的危險(xiǎn)場(chǎng)景模型庫(kù)中調(diào)取相應(yīng)危險(xiǎn)場(chǎng)景模型并通過(guò)液晶顯示屏顯示出危險(xiǎn)場(chǎng)景；
[0011] (3)受測(cè)者佩戴眼動(dòng)儀和三軸陀螺儀觀看液晶顯示屏顯示的危險(xiǎn)場(chǎng)景進(jìn)行危險(xiǎn)識(shí) 別測(cè)試，眼動(dòng)儀采集受測(cè)者的眼動(dòng)特征信息并將信息傳遞至處理器，三軸陀螺儀采集頭部 特征信息并將信息傳遞至處理器;處理器對(duì)接收到的信息分析處理，評(píng)價(jià)受測(cè)者的危險(xiǎn)辨 識(shí)能力并將指令發(fā)送至數(shù)據(jù)庫(kù)切換危險(xiǎn)場(chǎng)景；
[0012] (4)重復(fù)操作步驟(3)受測(cè)者的危險(xiǎn)識(shí)別過(guò)程，直至受測(cè)者完成整個(gè)危險(xiǎn)辨識(shí)能力 測(cè)試。
[0013] 進(jìn)一步的，步驟(1)中所述案例場(chǎng)景包括土建類(lèi)、安裝類(lèi)和市政類(lèi)危險(xiǎn)場(chǎng)景。
[0014] 進(jìn)一步的，步驟(2)中所述液晶顯示屏為多個(gè)顯示屏。
[0015] 進(jìn)一步的，步驟(3)中所述危險(xiǎn)場(chǎng)景切換包括模型放大、模型恢復(fù)、前進(jìn)、后退、左 右變向、加減速指令帶來(lái)的場(chǎng)景變化。
[0016] 進(jìn)一步的，步驟(3)中所述眼動(dòng)特征信息包括注視時(shí)長(zhǎng)、注視次數(shù)、瞳孔直徑和掃 視角度。
[0017] 進(jìn)一步的，所述處理器分析處理眼動(dòng)特征信息過(guò)程如下：?jiǎn)未巫⒁晻r(shí)長(zhǎng)越短，反映 危險(xiǎn)識(shí)別速度越塊，單次注視時(shí)長(zhǎng)越長(zhǎng)，反映危險(xiǎn)識(shí)別速度越慢;注視次數(shù)越多，反映在該 注視區(qū)域內(nèi)危險(xiǎn)搜索效率越低，注視次數(shù)越少，反映在該注視區(qū)域內(nèi)危險(xiǎn)搜索效率越高;瞳 孔直徑越大，反映受測(cè)者的危險(xiǎn)搜索范圍越大，瞳孔直徑越小，反映受測(cè)者的危險(xiǎn)搜索范圍 越小;掃視角度越大，反映其工作經(jīng)驗(yàn)越豐富，掃視角度越小，反映其工作經(jīng)驗(yàn)越缺乏；當(dāng)注 視時(shí)長(zhǎng)2 Is且瞳孔直徑變化時(shí)，危險(xiǎn)場(chǎng)景模型放大。
[0018] 進(jìn)一步的，步驟(3)中所述頭部特征信息包括側(cè)向方向、側(cè)向角度、側(cè)向加速度。
[0019] 進(jìn)一步的，步驟(3)中所述處理器分析處理頭部特征信息過(guò)程如下：當(dāng)側(cè)向角度2 10°時(shí)，危險(xiǎn)場(chǎng)景大幅度轉(zhuǎn)動(dòng)，處理器將頭部特征信息分析處理，并向數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)送前進(jìn)、后 退、左右變向、加減速指令，危險(xiǎn)場(chǎng)景即朝著相應(yīng)方向進(jìn)行運(yùn)動(dòng)且在液晶顯示屏中顯示。
[0020] 本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的的。
[0021] 本發(fā)明的有益效果：
[0022] 本發(fā)明所述建筑工人危險(xiǎn)辨識(shí)能力測(cè)試系統(tǒng)及方法，通過(guò)B頂三維建模將預(yù)先收 集的危險(xiǎn)場(chǎng)景形成危險(xiǎn)場(chǎng)景模型庫(kù)，通過(guò)液晶顯示器實(shí)現(xiàn)施工環(huán)境的場(chǎng)景仿真，向受測(cè)者 展現(xiàn)逼真的施工環(huán)境;利用眼動(dòng)儀、三軸陀螺儀測(cè)試受測(cè)者在模擬施工場(chǎng)景中漫游行走，且 根據(jù)受測(cè)者眼動(dòng)、頭動(dòng)特征來(lái)控制危險(xiǎn)場(chǎng)景模型切換，評(píng)價(jià)受測(cè)者的危險(xiǎn)辨識(shí)能力，滿(mǎn)足人 性化要求，以此提高受測(cè)者的施工感受，讓測(cè)試結(jié)果更加可靠。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1是本發(fā)明所述建筑工人危險(xiǎn)辨識(shí)能力測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
[0024]圖2是本發(fā)明所述建筑工人危險(xiǎn)辨識(shí)能力測(cè)試方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并 不限于此。
[0026]如圖1所示，一種建筑工人危險(xiǎn)辨識(shí)能力測(cè)試系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)庫(kù)、眼動(dòng)儀、三軸陀螺 儀、液晶顯示屏、處理器;所述處理器與數(shù)據(jù)庫(kù)、眼動(dòng)儀和三軸陀螺儀連接;所述數(shù)據(jù)庫(kù)連接 液晶顯示屏;所述數(shù)據(jù)庫(kù)用于存儲(chǔ)危險(xiǎn)場(chǎng)景數(shù)據(jù)并接收處理器發(fā)出的切換指令;所述液晶 顯示屏用于調(diào)取、顯示數(shù)據(jù)庫(kù)中危險(xiǎn)場(chǎng)景數(shù)據(jù);所述眼動(dòng)儀采用EyeLinkn型頭戴式眼動(dòng) 儀，用于采集眼動(dòng)特征信息并傳遞至處理器;所述三軸陀螺儀采用k-bar k8三軸陀螺儀，用 于采集頭部特征信息并傳遞至處理器;所述處理器用于將接收到的眼動(dòng)特征信息和頭部特 征信息進(jìn)行分析與處理。
[0027] 如圖2所示，利用上述測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試方法，具體包含如下步驟：
[0028] (1)收集施工過(guò)程中常見(jiàn)施工安全隱患及以往施工安全事故場(chǎng)景的實(shí)例，具體的 可以包含土建類(lèi)、安裝類(lèi)和市政類(lèi)危險(xiǎn)場(chǎng)景;對(duì)這些場(chǎng)景通過(guò)匯總分類(lèi)、結(jié)構(gòu)化處理后形成 危險(xiǎn)場(chǎng)景數(shù)據(jù)庫(kù);選定實(shí)際施工案例后，利用B頂三維建模，將其二維施工圖轉(zhuǎn)換為三維模 型，搭建模擬施工環(huán)境及場(chǎng)景，建立危險(xiǎn)場(chǎng)景模型庫(kù)，實(shí)現(xiàn)施工場(chǎng)景的三維模擬，以增加模 擬施工場(chǎng)景的逼真性，即除畫(huà)面場(chǎng)景由WM模擬外，其余一切情景與實(shí)際施工過(guò)程無(wú)異；
[0029] (2)結(jié)合實(shí)際測(cè)試需要，確定受測(cè)者及所要測(cè)試的危險(xiǎn)場(chǎng)景，可實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景復(fù)雜程度 和測(cè)試過(guò)程難易程度的人為掌控，處理器從數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)的危險(xiǎn)場(chǎng)景模型庫(kù)中調(diào)取相應(yīng)危險(xiǎn) 場(chǎng)景模型并通過(guò)多個(gè)液晶顯示屏顯示三維展現(xiàn)出危險(xiǎn)場(chǎng)景；
[0030] (3)受測(cè)者佩戴眼動(dòng)儀和三軸陀螺儀觀看液晶顯示屏顯示的危險(xiǎn)場(chǎng)景進(jìn)行危險(xiǎn)識(shí) 別測(cè)試;眼動(dòng)儀采集受測(cè)者的眼動(dòng)特征信息并將信息傳遞至處理器，
[0031] 三軸陀螺儀采集頭部特征信息并將信息傳遞至處理器;處理器對(duì)接收到的信息分 析處理，評(píng)價(jià)受測(cè)者的危險(xiǎn)辨識(shí)能力并將指令發(fā)送至數(shù)據(jù)庫(kù)切換危險(xiǎn)場(chǎng)景；
[0032] 所述眼動(dòng)特征信息包括注視時(shí)長(zhǎng)、注視次數(shù)、瞳孔直徑和掃視角度;在此，為排除 發(fā)呆、開(kāi)小差情況下的眼球不動(dòng)等情況的干擾，規(guī)定對(duì)某一部分眼球停留，且在此過(guò)程中有 瞳孔直徑變化的情況認(rèn)定為注視；
[0033] 注視時(shí)長(zhǎng)是受測(cè)者對(duì)某測(cè)定區(qū)域處對(duì)危險(xiǎn)信息進(jìn)行識(shí)別所需的時(shí)間，即發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn) 或可能的隱患到確認(rèn)危險(xiǎn)所需的時(shí)間；據(jù)此，利用針對(duì)特定目標(biāo)的單次注視時(shí)長(zhǎng)的長(zhǎng)短反 映受測(cè)者的對(duì)該危險(xiǎn)的識(shí)別速度的快慢;單次注視時(shí)長(zhǎng)越短，反映危險(xiǎn)識(shí)別速度越塊，單次 注視時(shí)長(zhǎng)越長(zhǎng)，反映危險(xiǎn)識(shí)別速度越慢。
[0034] 當(dāng)受測(cè)者對(duì)特定目前無(wú)法一次性提取完所有信息時(shí)，會(huì)來(lái)回注視對(duì)其識(shí)別；即受 測(cè)者對(duì)特定目前注視次數(shù)的多少反映者受測(cè)者的信息搜索效率;注視次數(shù)越多，反映在該 注視區(qū)域內(nèi)危險(xiǎn)搜索