在隧道施工現(xiàn)場,一旦發(fā)生隧道工作面塌方,往往會(huì)造成嚴(yán)重的事故。為盡量避免這種情況的發(fā)生,不少企業(yè)都在研發(fā)各種類型的隧道工作面監(jiān)測系統(tǒng)。但這些系統(tǒng)的現(xiàn)場有效性如何?系統(tǒng)監(jiān)測和人工目測是否能形成互補(bǔ)?這些問題都是需要召集人員進(jìn)行現(xiàn)場測試才能得到答案。而隨著VR技術(shù)的發(fā)展,使用大型VR設(shè)施來高效進(jìn)行這類測試似乎變成了一個(gè)可行的方案。

技術(shù)概況

為了減少隧道工作面塌方事故的發(fā)生,日本清水建設(shè)聯(lián)合長岡技術(shù)大學(xué)和日本國立職業(yè)安全衛(wèi)生研究所開發(fā)了一套基于圖像識別的隧道工作面監(jiān)測系統(tǒng)。

這套系統(tǒng)主要是利用人工智能攝像頭幫助現(xiàn)場工人快速找到并識別隧道表面的裂縫,根據(jù)初步的現(xiàn)場測試,這套系統(tǒng)對實(shí)際裂縫已經(jīng)具有足夠的檢測精度,有能力即時(shí)識別已開始發(fā)展成為坍塌前兆的裂縫并報(bào)警。該系統(tǒng)想要投入使用,還需要進(jìn)行更多的現(xiàn)場測試,其中包含諸多人類行為學(xué)方面的測試。例如: 現(xiàn)場工人多久能對設(shè)備形成認(rèn)可,形成認(rèn)可后多久會(huì)形成依賴,系統(tǒng)的指示模式是否能快速引導(dǎo)現(xiàn)場工人通過目視發(fā)現(xiàn)裂縫。

為了更高效地進(jìn)行這些測試,清水建設(shè)在美國國家職業(yè)安全與健康研究所的模擬設(shè)施中使用VR技術(shù)進(jìn)行了一場試驗(yàn)。

VR現(xiàn)場試驗(yàn)

測試現(xiàn)場共有8名受試者,他們都是在隧道行業(yè)的現(xiàn)場工作人員,工作年限為2～26年,年齡在25～48歲。

受試者們佩戴頭戴式VR顯示器,左手和右手分別拿著1個(gè)可以公布和記錄裂縫位置的控制器。他們進(jìn)入的VR場景是一個(gè)虛擬的隧道工作現(xiàn)場。受試者們被告知他們需要在隧道工作面監(jiān)測系統(tǒng)的幫助下,快速辨識出工作面上的裂縫。虛擬現(xiàn)場的工作面上會(huì)出現(xiàn)多種不同的裂縫,甚至“假裂縫”。監(jiān)測系統(tǒng)會(huì)對假裂縫報(bào)警,但受試者們是看不到這些“假裂縫”的。安排這些“假裂縫”是為了測試受試者們對監(jiān)測系統(tǒng)的依賴性,測試他們會(huì)不會(huì)因?yàn)榭吹奖O(jiān)測系統(tǒng)報(bào)警,而謊稱自己目視檢查也看到了裂縫。

使用VR進(jìn)行測試的優(yōu)勢之一,是可以通過眼動(dòng)儀等設(shè)備記錄下受試者們視線和身體移動(dòng)模式。在VR現(xiàn)場試驗(yàn)中,通過身體移動(dòng)記錄發(fā)現(xiàn),受試者們會(huì)優(yōu)先去檢查監(jiān)測系統(tǒng)的攝像頭未在拍攝的區(qū)域,這說明他們已對監(jiān)測系統(tǒng)形成了一定的信任; 但大部分受試者都能成功地識別出“假裂縫”報(bào)警(94%的假裂縫報(bào)警被忽略),這表明受試者并沒有完全相信系統(tǒng)的裂縫檢測結(jié)果。

最終的測試數(shù)據(jù)顯示: 在監(jiān)測系統(tǒng)的幫助下,發(fā)現(xiàn)裂縫的效率提升了28%; 現(xiàn)場人員沒有因?yàn)閹状巍凹倭芽p”報(bào)警而失去對監(jiān)測系統(tǒng)的信任,同樣也沒有形成完全的依賴。在VR現(xiàn)場試驗(yàn)中獲取的受試者視線和身體移動(dòng)模式數(shù)據(jù)也將進(jìn)行進(jìn)一步研究。