一种建筑工人危险辨识能力测试系统及方法
一种建筑工人危险辨识能力测试系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于建筑工人安全管理领域，尤其是涉及一种建筑工人危险辨识能力测试 系统及方法。
【背景技术】
[0002] 建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)是一种建筑全生命周期的 信息化管理技术，可以对项目实施的全过程进行全过程的数字化表达。该技术可以将进度、 安全等所有资料都在三维模型中展现。眼球追踪技术是一项根据眼球和周边的特征变化进 行追踪的应用技术。当人的眼睛观察不同角度物体时，眼球会有细微的变化，这些变化可以 通过如眼动仪等设备进行捕获收集，从而记录人在处理视觉信息时的眼动轨迹特征，实现 眼动特征的收集，以此预测用户的状态和需求。该项技术已经广泛用于网页阅读习惯、交通 危险识别、航空心理学等领域。传感技术是指利用传感器进行基础信息采集后通过计算机 对所收集信息进行辨识、比较、分类、判断的科学技术。传感技术已经成为交通安全、资源管 理、医疗卫生、建筑施工安全等诸多领域的研究重点。
[0003] 建筑业是推动社会发展的重要产业，给我国提供了众多就业机会，同时由于危险 性大、工作环境复杂等原因，建筑生产过程中安全事故频发，给社会安定、企业效益造成了 极大的威胁。实践证明，大量的施工安全事故与人的不安全行为密切相关。危险辨识能力不 足是造成事故的重要原因。为了提高施工安全管理水平，减少施工安全事故，施工企业会对 建工工人的危险辨识能力进行测试，以此进行工人筛选或提供针对性的安全培训。
[0004] 但是，目前该类测试方法局限性较大。一般通过问卷调查式、访谈式、图片信息选 择判断式等方式获取，无法给受测者身临其境的感觉，缺乏良好的感官感受。且测试题目涉 及大量文字信息，受测者的文字理解能力及答案组织能力对考核结果干扰性较大。最终考 核结果很难保证其真实性及可靠性。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种建筑工人危险辨识能力测试系统及 方法，通过结合BM技术、眼动跟踪技术和传感技术等，建立了建筑工人危险辨识能力测试 系统，能够给受测者身临其境的感觉，进而保证测试结果的真实性和可靠性。
[0006] -种建筑工人危险辨识能力测试系统，包括数据库、眼动仪、三轴陀螺仪、液晶显 示屏、处理器;所述处理器与数据库、眼动仪和三轴陀螺仪连接;所述数据库连接液晶显示 屏;所述数据库用于存储危险场景数据并接收处理器发出的切换指令;所述液晶显示屏用 于调取、显示数据库中危险场景数据;所述眼动仪用于采集眼动特征信息并传递至处理器； 所述三轴陀螺仪用于采集头部特征信息并传递至处理器;所述处理器用于将接收到的眼动 特征信息和头部特征信息进行分析与处理。
[0007] 进一步的，所述眼动仪为EyeLinkn型头戴式眼动仪;所述三轴陀螺仪为k-bar k8 三轴陀螺仪。
[0008] 一种建筑工人危险辨识能力测试方法，包含如下步骤：
[0009] (1)收集施工过程中常见施工安全隐患及以往施工安全事故场景的实例，通过汇 总分类、结构化处理后形成危险场景数据库;利用BM三维建模，将预先选定实际施工案例 的二维施工图转化为三维模型，将危险场景数据库导入三维模型后，建立危险场景模型库；
[0010] (2)结合实际测试需要，确定受测者及所要测试的危险场景，处理器从数据库存储 的危险场景模型库中调取相应危险场景模型并通过液晶显示屏显示出危险场景；
[0011] (3)受测者佩戴眼动仪和三轴陀螺仪观看液晶显示屏显示的危险场景进行危险识 别测试，眼动仪采集受测者的眼动特征信息并将信息传递至处理器，三轴陀螺仪采集头部 特征信息并将信息传递至处理器;处理器对接收到的信息分析处理，评价受测者的危险辨 识能力并将指令发送至数据库切换危险场景；
[0012] (4)重复操作步骤(3)受测者的危险识别过程，直至受测者完成整个危险辨识能力 测试。
[0013] 进一步的，步骤(1)中所述案例场景包括土建类、安装类和市政类危险场景。
[0014] 进一步的，步骤(2)中所述液晶显示屏为多个显示屏。
[0015] 进一步的，步骤(3)中所述危险场景切换包括模型放大、模型恢复、前进、后退、左 右变向、加减速指令带来的场景变化。
[0016] 进一步的，步骤(3)中所述眼动特征信息包括注视时长、注视次数、瞳孔直径和扫 视角度。
[0017] 进一步的，所述处理器分析处理眼动特征信息过程如下：单次注视时长越短，反映 危险识别速度越块，单次注视时长越长，反映危险识别速度越慢;注视次数越多，反映在该 注视区域内危险搜索效率越低，注视次数越少，反映在该注视区域内危险搜索效率越高;瞳 孔直径越大，反映受测者的危险搜索范围越大，瞳孔直径越小，反映受测者的危险搜索范围 越小;扫视角度越大，反映其工作经验越丰富，扫视角度越小，反映其工作经验越缺乏；当注 视时长2 Is且瞳孔直径变化时，危险场景模型放大。
[0018] 进一步的，步骤(3)中所述头部特征信息包括侧向方向、侧向角度、侧向加速度。
[0019] 进一步的，步骤(3)中所述处理器分析处理头部特征信息过程如下：当侧向角度2 10°时，危险场景大幅度转动，处理器将头部特征信息分析处理，并向数据库发送前进、后 退、左右变向、加减速指令，危险场景即朝着相应方向进行运动且在液晶显示屏中显示。
[0020] 本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
[0021] 本发明的有益效果：
[0022] 本发明所述建筑工人危险辨识能力测试系统及方法，通过B頂三维建模将预先收 集的危险场景形成危险场景模型库，通过液晶显示器实现施工环境的场景仿真，向受测者 展现逼真的施工环境;利用眼动仪、三轴陀螺仪测试受测者在模拟施工场景中漫游行走，且 根据受测者眼动、头动特征来控制危险场景模型切换，评价受测者的危险辨识能力，满足人 性化要求，以此提高受测者的施工感受，让测试结果更加可靠。
【附图说明】
[0023]图1是本发明所述建筑工人危险辨识能力测试系统结构框图。
[0024]图2是本发明所述建筑工人危险辨识能力测试方法流程图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并 不限于此。
[0026]如图1所示，一种建筑工人危险辨识能力测试系统，包括数据库、眼动仪、三轴陀螺 仪、液晶显示屏、处理器;所述处理器与数据库、眼动仪和三轴陀螺仪连接;所述数据库连接 液晶显示屏;所述数据库用于存储危险场景数据并接收处理器发出的切换指令;所述液晶 显示屏用于调取、显示数据库中危险场景数据;所述眼动仪采用EyeLinkn型头戴式眼动 仪，用于采集眼动特征信息并传递至处理器;所述三轴陀螺仪采用k-bar k8三轴陀螺仪，用 于采集头部特征信息并传递至处理器;所述处理器用于将接收到的眼动特征信息和头部特 征信息进行分析与处理。
[0027] 如图2所示，利用上述测试系统的测试方法，具体包含如下步骤：
[0028] (1)收集施工过程中常见施工安全隐患及以往施工安全事故场景的实例，具体的 可以包含土建类、安装类和市政类危险场景;对这些场景通过汇总分类、结构化处理后形成 危险场景数据库;选定实际施工案例后，利用B頂三维建模，将其二维施工图转换为三维模 型，搭建模拟施工环境及场景，建立危险场景模型库，实现施工场景的三维模拟，以增加模 拟施工场景的逼真性，即除画面场景由WM模拟外，其余一切情景与实际施工过程无异；
[0029] (2)结合实际测试需要，确定受测者及所要测试的危险场景，可实现场景复杂程度 和测试过程难易程度的人为掌控，处理器从数据库存储的危险场景模型库中调取相应危险 场景模型并通过多个液晶显示屏显示三维展现出危险场景；
[0030] (3)受测者佩戴眼动仪和三轴陀螺仪观看液晶显示屏显示的危险场景进行危险识 别测试;眼动仪采集受测者的眼动特征信息并将信息传递至处理器，
[0031] 三轴陀螺仪采集头部特征信息并将信息传递至处理器;处理器对接收到的信息分 析处理，评价受测者的危险辨识能力并将指令发送至数据库切换危险场景；
[0032] 所述眼动特征信息包括注视时长、注视次数、瞳孔直径和扫视角度;在此，为排除 发呆、开小差情况下的眼球不动等情况的干扰，规定对某一部分眼球停留，且在此过程中有 瞳孔直径变化的情况认定为注视；
[0033] 注视时长是受测者对某测定区域处对危险信息进行识别所需的时间，即发现危险 或可能的隐患到确认危险所需的时间；据此，利用针对特定目标的单次注视时长的长短反 映受测者的对该危险的识别速度的快慢;单次注视时长越短，反映危险识别速度越块，单次 注视时长越长，反映危险识别速度越慢。
[0034] 当受测者对特定目前无法一次性提取完所有信息时，会来回注视对其识别；即受 测者对特定目前注视次数的多少反映者受测者的信息搜索效率;注视次数越多，反映在该 注视区域内危险搜索 效率越低，注视次数越少，反映在该注视区域内危险搜索效率越高； [0035] 瞳孔直径反应着一个人的心理状态。在信息搜索过程中，瞳孔直径大者其注视点 的分布范围相对较大;瞳孔直径越大，反映受测者的危险搜索范围越大，瞳孔直径越小，反 映受测者的危险搜索范围越小；
[0036]眼球扫视角度是指一次扫视过程中从开始到结束所覆盖的视野角度范围；经验丰 富者会大范围扫视一次获取更多的信息，而经验不足者只盯住一个很小的范围进行集中识 另IJ;据此，受测者的扫视角度大小反映着其对工作经验的差异;扫视角度越大，反映其工作 经验越丰富，扫视角度越小，反映其工作经验越缺乏;在搜索过程中，受测者单次注视时间 越短，注视次数越少，瞳孔直径越大，扫视角度越大，反映其危险辨识能力越强。其中，该过 程中，当注视时长2 Is且瞳孔直径变化时，危险场景模型放大。
[0037]所述头部特征信息包括侧向方向、侧向角度、侧向加速度，当侧向角度2 10°时，危 险场景大幅度转动，处理器将头部特征信息分析处理，并向数据库发送前进、后退、左右变 向、加减速指令，危险场景即朝着相应方向进行运动且在液晶显示屏中显示。
[0038] (4)重复操作步骤(3)受测者的危险识别过程，直至受测者完成整个危险辨识能力 测试。
[0039] 将该测试方法具体应用于以下实施例中，
[0040] 由于业务发展，某项目需要聘用2名电工，招聘公告发布后该项目共收到10份求职 信。施工现场安全第一，危险辨识能力强的工人可以将自己保护地更好，有效避免意外的发 生。在此，对这10名电工进行危险辨识能力测试。
[0041 ]选取一个由该项目所属公司承建的，已经完成交付的建筑安装项目。并且，这10名 电工之前均为接触过该项目。
[0042] 机电设备安装施工过程中与电工相关的部分重大危险源如下表所示，并将表中所 列内容选定为测试过程中所需的危险场景。
[0043] 表1机电设备安装工程部分重大危险源
[0044]
[0045] 根据机电设备安装施工图纸建立B頂模型，并将上述选取的10个危险场景嵌入BM 模型中，实现电工危险辨识能力的针对性测试。
[0046] 这10名电工为受测对象，为避免相互干扰，让10名受测者分别在隔音间中单独测 试。且在测试结果出来前，对10名受测者进行隔离，防止相互间交流，影响测试结果。
[0047]受测者佩戴眼动仪、三轴陀螺仪后观看液晶显示屏中的场景模型，测试时间为5分 钟。
[0048] 受测者通过眼部、头部运动切换显示屏中的场景模型。
[0049]若受测者需要加速往前，只要先眼睛盯着需要前进的某处，头往前侧，且头部侧向 角度若大于10°，就能实现在模型中漫游前行，头往前侧的速度越快，模型中往前的速度也 越快。若要停止前进，受测者只要把头摆正即可。且在测试过程中，受测者头部小范围的转 动不会切换场景模拟视角。
[0050] 若受测者要对某特定部分放大，只要受测者注意力高度集中，眼睛盯着该处仔细 看1秒，同时头部保持不动。模型会自动放大。
[0051] 在此指出，在测试过程中受测者注意力高度集中，眼球注视某物体时会发生瞳孔 直径的变化。若注意力不集中，发生发呆的情况时，瞳孔直径是不变的。只有发生注视且有 瞳孔直径的变化才会让模型放大。
[0052]若受测者需要小范围移动模型，其眼球只需注视后，眼球发生扫视行为即可。若受 测者大范围转动模型，其眼球注视后头部转动后即为模型大范围转动。
[0053]在此过程中，眼动仪收集注视时长、注视次数、瞳孔直径、扫视角度信息。
[0054] 单次注视时间越短，识别速度越快;注视次数越多，在该注视区域内的搜索效率越 低;瞳孔直径越大，受测者的危险搜索范围越大;扫视角度越大，视野角度范围，获取更多的 信息，其信息搜索越自信，反映其经验越丰富；即，单次注视时间越短，注视次数越少，瞳孔 直径越大，扫视角度越大，反映其危险辨识能力越强，具体内容根据下表进行评分。
[0055] 表2单次注视时间、注视次数、瞳孔直径、扫视角度的量化
[0056]
[0057] 注:人体瞳孔直径正常变化范围为2.5-5皿1，最大变化范围为1.5-8皿1。
[0058] 测试结束后将分值进行汇总后根据下表3进行分类，以此选择员工录用：
[0059] 表3建筑工人危险辨识能力参考评价等级表
[0060]
[0061]'所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不 背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换 或变型均属于本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种建筑工人危险辨识能力测试系统，其特征在于，包括数据库、眼动仪、三轴陀螺 仪、液晶显示屏、处理器;所述处理器与数据库、眼动仪和三轴陀螺仪连接;所述数据库连接 液晶显示屏;所述数据库用于存储危险场景数据并接收处理器发出的切换指令;所述液晶 显示屏用于调取、显示数据库中危险场景数据;所述眼动仪用于采集眼动特征信息并传递 至处理器;所述三轴陀螺仪用于采集头部特征信息并传递至处理器;所述处理器用于将接 收到的眼动特征信息和头部特征信息进行分析与处理。2. 根据权利要求1所述的一种建筑工人危险辨识能力测试系统，其特征在于，所述眼动 仪为EyeLinkΠ型头戴式眼动仪;所述三轴陀螺仪为k-bark8三轴陀螺仪。3. -种建筑工人危险辨识能力测试方法，其特征在于，包含如下步骤： (1) 收集施工过程中常见施工安全隐患及以往施工安全事故场景的实例，通过汇总分 类、结构化处理后形成危险场景数据库;利用三维建模，将预先选定实际施工案例的二 维施工图转化为三维模型，将危险场景数据库导入三维模型后，建立危险场景模型库； (2) 结合实际测试需要，确定受测者及所要测试的危险场景，处理器从数据库存储的危 险场景模型库中调取相应危险场景模型并通过液晶显示屏显示出危险场景； (3) 受测者佩戴眼动仪和三轴陀螺仪观看液晶显示屏显示的危险场景进行危险识别测 试，眼动仪采集受测者的眼动特征信息并将信息传递至处理器，三轴陀螺仪采集头部特征 信息并将信息传递至处理器;处理器对接收到的信息分析处理，评价受测者的危险辨识能 力并将指令发送至数据库切换危险场景； (4) 重复操作步骤（3)受测者的危险识别过程，直至受测者完成整个危险辨识能力测 试。4. 根据权利要求3所述的一种建筑工人危险辨识能力测试方法，其特征在于，步骤（1) 中所述案例场景包括土建类、安装类和市政类危险场景。5. 根据权利要求3所述的一种建筑工人危险辨识能力测试方法，其特征在于，步骤(2) 中所述液晶显示屏为多个显示屏。6. 根据权利要求3所述的一种建筑工人危险辨识能力测试方法，其特征在于，步骤(3) 中所述危险场景切换包括模型放大、模型恢复、前进、后退、左右变向、加减速指令带来的场 景变化。7. 根据权利要求6所述的一种建筑工人危险辨识能力测试方法，其特征在于，步骤(3) 中所述眼动特征信息包括注视时长、注视次数、瞳孔直径和扫视角度。8. 根据权利要求7所述的一种建筑工人危险辨识能力测试方法，其特征在于，所述处理 器分析处理眼动特征信息过程如下:单次注视时长越短，反映危险识别速度越块，单次注视 时长越长，反映危险识别速度越慢;注视次数越多，反映在该注视区域内危险搜索效率越 低，注视次数越少，反映在该注视区域内危险搜索效率越高;瞳孔直径越大，反映受测者的 危险搜索范围越大，瞳孔直径越小，反映受测者的危险搜索范围越小；扫视角度越大，反映 其工作经验越丰富，扫视角度越小，反映其工作经验越缺乏；当注视时长2 1s且瞳孔直径变 化时，危险场景模型放大。9. 根据权利要求6所述的一种建筑工人危险辨识能力测试方法，其特征在于，步骤(3) 中所述头部特征信息包括侧向方向、侧向角度、侧向加速度。10. 根据权利要求9所述的一种建筑工人危险辨识能力测试方法，其特征在于，步骤(3)
【专利摘要】本发明提供了一种建筑工人危险辨识能力测试系统及方法，该系统包括数据库、眼动仪、三轴陀螺仪、液晶显示屏、处理器；所述处理器与数据库、眼动仪和三轴陀螺仪连接；所述数据库连接液晶显示屏；所述数据库用于存储危险场景数据并接收处理器发出的切换指令；所述液晶显示屏用于调取、显示数据库中危险场景数据；所述眼动仪用于采集眼动特征信息并传递至处理器；所述三轴陀螺仪用于采集头部特征信息并传递至处理器；所述处理器用于将接收到的眼动特征信息和头部特征信息进行分析与处理。本发明通过结合BIM技术、眼动跟踪技术和传感技术等，建立了建筑工人危险辨识能力测试系统，能够给受测者身临其境的感觉，进而保证测试结果的真实性和可靠性。
【IPC分类】G06F3/01, G06T17/00, G06Q10/06
【公开号】CN105488619
【申请号】CN201510837132
【发明人】韩豫, 张泾杰, 马国鑫
【申请人】江苏大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年11月26日
【技术领域】
[0001] 本发明属于建筑工人安全管理领域，尤其是涉及一种建筑工人危险辨识能力测试 系统及方法。
【背景技术】
[0002] 建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)是一种建筑全生命周期的 信息化管理技术，可以对项目实施的全过程进行全过程的数字化表达。该技术可以将进度、 安全等所有资料都在三维模型中展现。眼球追踪技术是一项根据眼球和周边的特征变化进 行追踪的应用技术。当人的眼睛观察不同角度物体时，眼球会有细微的变化，这些变化可以 通过如眼动仪等设备进行捕获收集，从而记录人在处理视觉信息时的眼动轨迹特征，实现 眼动特征的收集，以此预测用户的状态和需求。该项技术已经广泛用于网页阅读习惯、交通 危险识别、航空心理学等领域。传感技术是指利用传感器进行基础信息采集后通过计算机 对所收集信息进行辨识、比较、分类、判断的科学技术。传感技术已经成为交通安全、资源管 理、医疗卫生、建筑施工安全等诸多领域的研究重点。
[0003] 建筑业是推动社会发展的重要产业，给我国提供了众多就业机会，同时由于危险 性大、工作环境复杂等原因，建筑生产过程中安全事故频发，给社会安定、企业效益造成了 极大的威胁。实践证明，大量的施工安全事故与人的不安全行为密切相关。危险辨识能力不 足是造成事故的重要原因。为了提高施工安全管理水平，减少施工安全事故，施工企业会对 建工工人的危险辨识能力进行测试，以此进行工人筛选或提供针对性的安全培训。
[0004] 但是，目前该类测试方法局限性较大。一般通过问卷调查式、访谈式、图片信息选 择判断式等方式获取，无法给受测者身临其境的感觉，缺乏良好的感官感受。且测试题目涉 及大量文字信息，受测者的文字理解能力及答案组织能力对考核结果干扰性较大。最终考 核结果很难保证其真实性及可靠性。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种建筑工人危险辨识能力测试系统及 方法，通过结合BM技术、眼动跟踪技术和传感技术等，建立了建筑工人危险辨识能力测试 系统，能够给受测者身临其境的感觉，进而保证测试结果的真实性和可靠性。
[0006] -种建筑工人危险辨识能力测试系统，包括数据库、眼动仪、三轴陀螺仪、液晶显 示屏、处理器;所述处理器与数据库、眼动仪和三轴陀螺仪连接;所述数据库连接液晶显示 屏;所述数据库用于存储危险场景数据并接收处理器发出的切换指令;所述液晶显示屏用 于调取、显示数据库中危险场景数据;所述眼动仪用于采集眼动特征信息并传递至处理器； 所述三轴陀螺仪用于采集头部特征信息并传递至处理器;所述处理器用于将接收到的眼动 特征信息和头部特征信息进行分析与处理。
[0007] 进一步的，所述眼动仪为EyeLinkn型头戴式眼动仪;所述三轴陀螺仪为k-bar k8 三轴陀螺仪。
[0008] 一种建筑工人危险辨识能力测试方法，包含如下步骤：
[0009] (1)收集施工过程中常见施工安全隐患及以往施工安全事故场景的实例，通过汇 总分类、结构化处理后形成危险场景数据库;利用BM三维建模，将预先选定实际施工案例 的二维施工图转化为三维模型，将危险场景数据库导入三维模型后，建立危险场景模型库；
[0010] (2)结合实际测试需要，确定受测者及所要测试的危险场景，处理器从数据库存储 的危险场景模型库中调取相应危险场景模型并通过液晶显示屏显示出危险场景；
[0011] (3)受测者佩戴眼动仪和三轴陀螺仪观看液晶显示屏显示的危险场景进行危险识 别测试，眼动仪采集受测者的眼动特征信息并将信息传递至处理器，三轴陀螺仪采集头部 特征信息并将信息传递至处理器;处理器对接收到的信息分析处理，评价受测者的危险辨 识能力并将指令发送至数据库切换危险场景；
[0012] (4)重复操作步骤(3)受测者的危险识别过程，直至受测者完成整个危险辨识能力 测试。
[0013] 进一步的，步骤(1)中所述案例场景包括土建类、安装类和市政类危险场景。
[0014] 进一步的，步骤(2)中所述液晶显示屏为多个显示屏。
[0015] 进一步的，步骤(3)中所述危险场景切换包括模型放大、模型恢复、前进、后退、左 右变向、加减速指令带来的场景变化。
[0016] 进一步的，步骤(3)中所述眼动特征信息包括注视时长、注视次数、瞳孔直径和扫 视角度。
[0017] 进一步的，所述处理器分析处理眼动特征信息过程如下：单次注视时长越短，反映 危险识别速度越块，单次注视时长越长，反映危险识别速度越慢;注视次数越多，反映在该 注视区域内危险搜索效率越低，注视次数越少，反映在该注视区域内危险搜索效率越高;瞳 孔直径越大，反映受测者的危险搜索范围越大，瞳孔直径越小，反映受测者的危险搜索范围 越小;扫视角度越大，反映其工作经验越丰富，扫视角度越小，反映其工作经验越缺乏；当注 视时长2 Is且瞳孔直径变化时，危险场景模型放大。
[0018] 进一步的，步骤(3)中所述头部特征信息包括侧向方向、侧向角度、侧向加速度。
[0019] 进一步的，步骤(3)中所述处理器分析处理头部特征信息过程如下：当侧向角度2 10°时，危险场景大幅度转动，处理器将头部特征信息分析处理，并向数据库发送前进、后 退、左右变向、加减速指令，危险场景即朝着相应方向进行运动且在液晶显示屏中显示。
[0020] 本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
[0021] 本发明的有益效果：
[0022] 本发明所述建筑工人危险辨识能力测试系统及方法，通过B頂三维建模将预先收 集的危险场景形成危险场景模型库，通过液晶显示器实现施工环境的场景仿真，向受测者 展现逼真的施工环境;利用眼动仪、三轴陀螺仪测试受测者在模拟施工场景中漫游行走，且 根据受测者眼动、头动特征来控制危险场景模型切换，评价受测者的危险辨识能力，满足人 性化要求，以此提高受测者的施工感受，让测试结果更加可靠。
【附图说明】
[0023]图1是本发明所述建筑工人危险辨识能力测试系统结构框图。
[0024]图2是本发明所述建筑工人危险辨识能力测试方法流程图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并 不限于此。
[0026]如图1所示，一种建筑工人危险辨识能力测试系统，包括数据库、眼动仪、三轴陀螺 仪、液晶显示屏、处理器;所述处理器与数据库、眼动仪和三轴陀螺仪连接;所述数据库连接 液晶显示屏;所述数据库用于存储危险场景数据并接收处理器发出的切换指令;所述液晶 显示屏用于调取、显示数据库中危险场景数据;所述眼动仪采用EyeLinkn型头戴式眼动 仪，用于采集眼动特征信息并传递至处理器;所述三轴陀螺仪采用k-bar k8三轴陀螺仪，用 于采集头部特征信息并传递至处理器;所述处理器用于将接收到的眼动特征信息和头部特 征信息进行分析与处理。
[0027] 如图2所示，利用上述测试系统的测试方法，具体包含如下步骤：
[0028] (1)收集施工过程中常见施工安全隐患及以往施工安全事故场景的实例，具体的 可以包含土建类、安装类和市政类危险场景;对这些场景通过汇总分类、结构化处理后形成 危险场景数据库;选定实际施工案例后，利用B頂三维建模，将其二维施工图转换为三维模 型，搭建模拟施工环境及场景，建立危险场景模型库，实现施工场景的三维模拟，以增加模 拟施工场景的逼真性，即除画面场景由WM模拟外，其余一切情景与实际施工过程无异；
[0029] (2)结合实际测试需要，确定受测者及所要测试的危险场景，可实现场景复杂程度 和测试过程难易程度的人为掌控，处理器从数据库存储的危险场景模型库中调取相应危险 场景模型并通过多个液晶显示屏显示三维展现出危险场景；
[0030] (3)受测者佩戴眼动仪和三轴陀螺仪观看液晶显示屏显示的危险场景进行危险识 别测试;眼动仪采集受测者的眼动特征信息并将信息传递至处理器，
[0031] 三轴陀螺仪采集头部特征信息并将信息传递至处理器;处理器对接收到的信息分 析处理，评价受测者的危险辨识能力并将指令发送至数据库切换危险场景；
[0032] 所述眼动特征信息包括注视时长、注视次数、瞳孔直径和扫视角度;在此，为排除 发呆、开小差情况下的眼球不动等情况的干扰，规定对某一部分眼球停留，且在此过程中有 瞳孔直径变化的情况认定为注视；
[0033] 注视时长是受测者对某测定区域处对危险信息进行识别所需的时间，即发现危险 或可能的隐患到确认危险所需的时间；据此，利用针对特定目标的单次注视时长的长短反 映受测者的对该危险的识别速度的快慢;单次注视时长越短，反映危险识别速度越块，单次 注视时长越长，反映危险识别速度越慢。
[0034] 当受测者对特定目前无法一次性提取完所有信息时，会来回注视对其识别；即受 测者对特定目前注视次数的多少反映者受测者的信息搜索效率;注视次数越多，反映在该 注视区域内危险搜索 效率越低，注视次数越少，反映在该注视区域内危险搜索效率越高； [0035] 瞳孔直径反应着一个人的心理状态。在信息搜索过程中，瞳孔直径大者其注视点 的分布范围相对较大;瞳孔直径越大，反映受测者的危险搜索范围越大，瞳孔直径越小，反 映受测者的危险搜索范围越小；
[0036]眼球扫视角度是指一次扫视过程中从开始到结束所覆盖的视野角度范围；经验丰 富者会大范围扫视一次获取更多的信息，而经验不足者只盯住一个很小的范围进行集中识 另IJ;据此，受测者的扫视角度大小反映着其对工作经验的差异;扫视角度越大，反映其工作 经验越丰富，扫视角度越小，反映其工作经验越缺乏;在搜索过程中，受测者单次注视时间 越短，注视次数越少，瞳孔直径越大，扫视角度越大，反映其危险辨识能力越强。其中，该过 程中，当注视时长2 Is且瞳孔直径变化时，危险场景模型放大。
[0037]所述头部特征信息包括侧向方向、侧向角度、侧向加速度，当侧向角度2 10°时，危 险场景大幅度转动，处理器将头部特征信息分析处理，并向数据库发送前进、后退、左右变 向、加减速指令，危险场景即朝着相应方向进行运动且在液晶显示屏中显示。
[0038] (4)重复操作步骤(3)受测者的危险识别过程，直至受测者完成整个危险辨识能力 测试。
[0039] 将该测试方法具体应用于以下实施例中，
[0040] 由于业务发展，某项目需要聘用2名电工，招聘公告发布后该项目共收到10份求职 信。施工现场安全第一，危险辨识能力强的工人可以将自己保护地更好，有效避免意外的发 生。在此，对这10名电工进行危险辨识能力测试。
[0041 ]选取一个由该项目所属公司承建的，已经完成交付的建筑安装项目。并且，这10名 电工之前均为接触过该项目。
[0042] 机电设备安装施工过程中与电工相关的部分重大危险源如下表所示，并将表中所 列内容选定为测试过程中所需的危险场景。
[0043] 表1机电设备安装工程部分重大危险源
[0044]
[0045] 根据机电设备安装施工图纸建立B頂模型，并将上述选取的10个危险场景嵌入BM 模型中，实现电工危险辨识能力的针对性测试。
[0046] 这10名电工为受测对象，为避免相互干扰，让10名受测者分别在隔音间中单独测 试。且在测试结果出来前，对10名受测者进行隔离，防止相互间交流，影响测试结果。
[0047]受测者佩戴眼动仪、三轴陀螺仪后观看液晶显示屏中的场景模型，测试时间为5分 钟。
[0048] 受测者通过眼部、头部运动切换显示屏中的场景模型。
[0049]若受测者需要加速往前，只要先眼睛盯着需要前进的某处，头往前侧，且头部侧向 角度若大于10°，就能实现在模型中漫游前行，头往前侧的速度越快，模型中往前的速度也 越快。若要停止前进，受测者只要把头摆正即可。且在测试过程中，受测者头部小范围的转 动不会切换场景模拟视角。
[0050] 若受测者要对某特定部分放大，只要受测者注意力高度集中，眼睛盯着该处仔细 看1秒，同时头部保持不动。模型会自动放大。
[0051] 在此指出，在测试过程中受测者注意力高度集中，眼球注视某物体时会发生瞳孔 直径的变化。若注意力不集中，发生发呆的情况时，瞳孔直径是不变的。只有发生注视且有 瞳孔直径的变化才会让模型放大。
[0052]若受测者需要小范围移动模型，其眼球只需注视后，眼球发生扫视行为即可。若受 测者大范围转动模型，其眼球注视后头部转动后即为模型大范围转动。
[0053]在此过程中，眼动仪收集注视时长、注视次数、瞳孔直径、扫视角度信息。
[0054] 单次注视时间越短，识别速度越快;注视次数越多，在该注视区域内的搜索效率越 低;瞳孔直径越大，受测者的危险搜索范围越大;扫视角度越大，视野角度范围，获取更多的 信息，其信息搜索越自信，反映其经验越丰富；即，单次注视时间越短，注视次数越少，瞳孔 直径越大，扫视角度越大，反映其危险辨识能力越强，具体内容根据下表进行评分。
[0055] 表2单次注视时间、注视次数、瞳孔直径、扫视角度的量化
[0056]
[0057] 注:人体瞳孔直径正常变化范围为2.5-5皿1，最大变化范围为1.5-8皿1。
[0058] 测试结束后将分值进行汇总后根据下表3进行分类，以此选择员工录用：
[0059] 表3建筑工人危险辨识能力参考评价等级表
[0060]
[0061]'所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不 背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换 或变型均属于本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种建筑工人危险辨识能力测试系统，其特征在于，包括数据库、眼动仪、三轴陀螺 仪、液晶显示屏、处理器;所述处理器与数据库、眼动仪和三轴陀螺仪连接;所述数据库连接 液晶显示屏;所述数据库用于存储危险场景数据并接收处理器发出的切换指令;所述液晶 显示屏用于调取、显示数据库中危险场景数据;所述眼动仪用于采集眼动特征信息并传递 至处理器;所述三轴陀螺仪用于采集头部特征信息并传递至处理器;所述处理器用于将接 收到的眼动特征信息和头部特征信息进行分析与处理。2. 根据权利要求1所述的一种建筑工人危险辨识能力测试系统，其特征在于，所述眼动 仪为EyeLinkΠ型头戴式眼动仪;所述三轴陀螺仪为k-bark8三轴陀螺仪。3. -种建筑工人危险辨识能力测试方法，其特征在于，包含如下步骤： (1) 收集施工过程中常见施工安全隐患及以往施工安全事故场景的实例，通过汇总分 类、结构化处理后形成危险场景数据库;利用三维建模，将预先选定实际施工案例的二 维施工图转化为三维模型，将危险场景数据库导入三维模型后，建立危险场景模型库； (2) 结合实际测试需要，确定受测者及所要测试的危险场景，处理器从数据库存储的危 险场景模型库中调取相应危险场景模型并通过液晶显示屏显示出危险场景； (3) 受测者佩戴眼动仪和三轴陀螺仪观看液晶显示屏显示的危险场景进行危险识别测 试，眼动仪采集受测者的眼动特征信息并将信息传递至处理器，三轴陀螺仪采集头部特征 信息并将信息传递至处理器;处理器对接收到的信息分析处理，评价受测者的危险辨识能 力并将指令发送至数据库切换危险场景； (4) 重复操作步骤（3)受测者的危险识别过程，直至受测者完成整个危险辨识能力测 试。4. 根据权利要求3所述的一种建筑工人危险辨识能力测试方法，其特征在于，步骤（1) 中所述案例场景包括土建类、安装类和市政类危险场景。5. 根据权利要求3所述的一种建筑工人危险辨识能力测试方法，其特征在于，步骤(2) 中所述液晶显示屏为多个显示屏。6. 根据权利要求3所述的一种建筑工人危险辨识能力测试方法，其特征在于，步骤(3) 中所述危险场景切换包括模型放大、模型恢复、前进、后退、左右变向、加减速指令带来的场 景变化。7. 根据权利要求6所述的一种建筑工人危险辨识能力测试方法，其特征在于，步骤(3) 中所述眼动特征信息包括注视时长、注视次数、瞳孔直径和扫视角度。8. 根据权利要求7所述的一种建筑工人危险辨识能力测试方法，其特征在于，所述处理 器分析处理眼动特征信息过程如下:单次注视时长越短，反映危险识别速度越块，单次注视 时长越长，反映危险识别速度越慢;注视次数越多，反映在该注视区域内危险搜索效率越 低，注视次数越少，反映在该注视区域内危险搜索效率越高;瞳孔直径越大，反映受测者的 危险搜索范围越大，瞳孔直径越小，反映受测者的危险搜索范围越小；扫视角度越大，反映 其工作经验越丰富，扫视角度越小，反映其工作经验越缺乏；当注视时长2 1s且瞳孔直径变 化时，危险场景模型放大。9. 根据权利要求6所述的一种建筑工人危险辨识能力测试方法，其特征在于，步骤(3) 中所述头部特征信息包括侧向方向、侧向角度、侧向加速度。10. 根据权利要求9所述的一种建筑工人危险辨识能力测试方法，其特征在于，步骤(3)
【专利摘要】本发明提供了一种建筑工人危险辨识能力测试系统及方法，该系统包括数据库、眼动仪、三轴陀螺仪、液晶显示屏、处理器；所述处理器与数据库、眼动仪和三轴陀螺仪连接；所述数据库连接液晶显示屏；所述数据库用于存储危险场景数据并接收处理器发出的切换指令；所述液晶显示屏用于调取、显示数据库中危险场景数据；所述眼动仪用于采集眼动特征信息并传递至处理器；所述三轴陀螺仪用于采集头部特征信息并传递至处理器；所述处理器用于将接收到的眼动特征信息和头部特征信息进行分析与处理。本发明通过结合BIM技术、眼动跟踪技术和传感技术等，建立了建筑工人危险辨识能力测试系统，能够给受测者身临其境的感觉，进而保证测试结果的真实性和可靠性。
【IPC分类】G06F3/01, G06T17/00, G06Q10/06
【公开号】CN105488619
【申请号】CN201510837132
【发明人】韩豫, 张泾杰, 马国鑫
【申请人】江苏大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年11月26日
最新回复(0)