1、项目名称：建筑施工安全规范三维可视化技术研究与应用申报奖种：福建省科技进步奖推荐单位：福建省教育厅项目简介建筑业是一个危险性高、易发生事故、劳动密集型行业。全国有 5000 多万建筑工人，文化程度普遍较低，安全意识淡薄。在各类施工安全事故统计中，90%是由于工人违反操作规程或劳动纪律等不安全行为造成的。2016 年 12 月，国务院院颁发的关于推进安全生产领域改革发展的意见指出，“把安全生产纳入农民工技能培训内容。严格落实企业安全教育培训制度，切实做到先培训、后上岗。”2017 年 2 月，国务院办公厅颁发的关于促进建筑业持续健康发展的意见指出，“建立健全全覆盖、多层次、经常性的安全生产培训制
2、度，提升从业人员安全素质以及各方主体的本质安全水平”。因此，如何创新安全教育培训模式，有效防控施工伤亡事故，成为安全生产专项治理的焦点。本项目结合中建海峡系统建筑施工安全标准规范执行的经验，针对“高处坠落、起重伤害、坍塌、爆破、触电、机械伤害、淹溺”等主要安全事故类型，对建筑施工安全标准规范及管理办法进行可视化编绎和解读，创建了一整套施工安全标准可视化培训平台，让标准可视化真正“动”起来。内容涵盖建筑施工领域常用安全规范，涉及房建施工、基础设施、城市轨道交通等 3 大领域、26 项安全标准可视编绎，完成了基坑工程、扣件式钢管脚手架、模板支撑架、高处作业、高处作业吊篮、施工现场临时用电、施工升降
3、机、塔式起重机、起重吊装、施工机具、安全文明施工、临时建筑、环境保护、消防安全；基础设施高处作业、隧道工程、高大模板、跨线桥梁、起重机械、桥梁工程、施工现场临时用电、文明工地；地下车站施工、管片生产、盾构法施工、矿山法施工等房建施工 14 项、基础设施工 8 项、城市轨道 4 项共计 26 项三维动画制作，累计时长 500 分钟。开发了既面向行业安全管理人员应用的“建筑施工安全标准可视化三维仿真系统”，也有面向项目部交底应用的“工程施工多媒体交互培训系统”，还有面向行业主管部门和企业应用的“工程施工安全教育培训与管理平台”，构建了多层次、全方位、立体式的解决方案。本项目重点攻克了三维模型的轻量
4、化处理、网络交互式三维可视化、高效虚拟现实渲染、三维虚拟场景的快速渲染、数据加密与安全保护、培训教学资源移动化、培训对象精确识别、培训结果数字化自动分析等技术难点，填补了计算机 3D 虚拟仿真技术在建筑施工安全培训教育应用中的国内空白。本项目经河南省科技厅科技成果鉴定，总体上达到国内领先水平。研究成果获中国建筑学会科技进步奖二等奖，华夏建设科学技术奖三等奖、福建交通科技进步奖二等奖等奖项。项目获得国家发明专利 6 项、软件著作权 29 项，发表论文 9 篇，其中SCI 收录 6 篇。主要完成单位：（1） 福建农林大学；（2）福州大学；（3）中建海峡建设发展有限公司；（4）福建数博讯信息科技有限
5、公司主要完成人及其贡献序号 姓名 工作单位 贡献1 陈日清 福建农林大学作为本项目的技术总监，对本项目实施进行方案指导，提出将虚拟现实技术应用于建筑施工安全规范培训，提出了建筑施工场景精细三维重建（创新点 4），开发了三维仿真高清无线传输和播放技术（创新点 7）、3D 头戴显示器，获得发明专利 3 项（一种无线高清影音播放系统、一种用于高清视频无线传输的跨层自适应失真调制方法、一种 3D 头戴显示器），发表论文两篇。2 陈国栋 福州大学物理与信息工程学院提出了富互联网应用方法及相关版权保护技术，构建了富互联网应用框架的实现方案，研究了Web3D 内容保护方法。提出了 3D 混合场景阴影绘制方法
6、和混合场景中光照一致性解决方案，提搞了 3D 渲染的真实感。授权发明专利 3 项，发表论文 2 篇。3 陈兵 中建海峡建设发展有限公司为本项目的执行负责人，拟定项目技术研究路线，针对脚手架、模板工程等 16 项施工安全标准化内容进行人机互动教学系统开发、PC 与移动端在线学习应用研究，对项目实施落地进行过程管控；统筹项目参与各方资源，促进项目研究顺利开展。4 杨长才 福建农林大学 为本项目的核心技术人员，优化三维模型，对建筑施工场景进行了精细三维重建，发表论文1 篇，获得 1 项软件著作权。5 林进浔 福建数博讯信息科技有限公司对本项目的三维可视化技术及互动技术进行研究，申报 3 篇发明专利：
7、基于摄像头的虚拟现实交互方法和装置、三维虚拟场景的渲染方法和装置、虚拟现实渲染方法和装置。6 郭晓 中建海峡建设发展有限公司参与本项目关键技术调研，参与系统进行功能增强和性能优化，开展三维模型与交互屏间的多媒体交互系统研究工作，以及项目的交互式培训技术指导工作，助力于软件在工程上的应用推广。7 舒兆港 福建农林大学参与本项目关键技术研究，搭建了虚拟仿真应用平台网络架构，提出了流量测量和流量管理构建了软件定义网络流量工程参考框架，结合云环境中虚拟机通用安全模型的机密性、完整性和组织隔离特性，研究了一种新的混合安全模型，发表论文 4 篇。8 黄霞 中建海峡建设发展有限公司开展文献调研，开展培训数据
8、采集、统计、分析、个性化推送智能化研究工作，为软件开发应用提供可行性意见，对项目成果进行总结并大力推广。9 黄明炜 福建数博讯信息科技有限公司提出了本项目信息化及可视化构想，对项目思路、功能等进行了总体设计，努力协调各方资源，推动思路落地，为产品市场化做出了贡献。10 魏丽芳 福建农林大学 作为技术骨干，参与了项目实施，参与了建筑施工场景精细三维重建。代表性论文专著目录：1 Zhaogang Shu（舒兆港）, Jiafu Wan,Daqiang Zhang,Di Li.Cloud-Integrated Cyber-Physical Systems for Complex Industrial
9、 Applications, MOBILE NETWORKS & APPLICATION, 2016,21(5):865-8782 Zhaogang Shu （舒兆港）,Jiafu Wan,Di Li, Jiaxiang Lin, Athanasios V. Vasilakos,Muhammad Imran. Security in Software-Defined Networking: Threats and Countermeasures, 2016, 21(5):764-7763 Zhaogang Shu （舒兆港）, Jiafu Wan, Jiaxiang Lin, Shiyong
10、Wang, Di Li, Seungmin Rho, Changcai Yang. Traffic Engineering in Software-Defined Networking: Measurement and Management, IEEE ACCESS, 2016:3246-32564 Shu Z（舒兆港）, Ji X, Lin Y. A hybrid security model for virtual machines in cloud environment. International Journal of Autonomous and Adaptive Communic
11、ations Systems, 2017, 10(2): 236-246.5 Riqing Chen (陈日清),Mingwei Lin. Energy-aware Buffer Management Scheme for NAND Flash-based Consumer Electronics, IEEE Transactions on Consumer Electronics, 2015, 61(4):484-4906 Riqing Chen（陈日清）,Hui Zhang. Large-scale 3D Resconstruction in an R-based Analysis Wor
12、kflow, Proceedings of the Fourth IEEE/ACM International Conference on Big Data Computing, Applications and Technologies, 20177 Jun Chen, Jiayi Ma, Changcai Yang*(杨长才), Jiaolong Wei, Li Ma. Non-Rigid Point Set Registration via Coherent Spatial Mapping. Signal Processing, 2015, 106: 62-72.8 陈国栋,叶东文,党琪
13、琪. 混合场景中阴影绘制方法研究, 计算机工程, 2016, 42(2):2422489 陈国栋,叶东文,党琪琪. 基于层次结构的三维矢量场建模, 计算机工程, 2015, 41(12):216-219主要知识产权证明目录：授权的发明专利1 一种无线高清影音播放系统（201310067014.0）2 一种用于高清视频无线传输的跨层自适应失真调制方法（201210172710.3） 3 一种 3D 头戴显示器（201310067014.0）4 面向移动平台的网络制式自动切换方法（201310296801.2）5 一种基于加密狗的 Web3D 加密方法 （201310042939.X）6 基于 F
14、lex 和 web3D 技术的互联网应用方法 （201310043052.2）授权的软件著作权1 福建交通建桥梁工程施工安全标准化三维仿真系统 （2012SR135830）2 福建交通建设高大模板安全标准化三维仿真系统 （2012SR125740）3 福建交通建设垮线桥梁施工安全标准化三维仿真系统 （2012SR072459）4 福建交通建设隧道工程安全标准化三维仿真系统 （2012SR132355）5 高速公路梁片预制、安装标准化施工三维仿真系统 （2013SR117214）6 建筑施工安全标准可视化三维仿真系统 （2013SR085013）7 交通建设标准化施工仿真系统 （2013SR11
15、9247）8 交通建设高处作业施工安全标准化三维仿真系统 （2012SR072451）9 交通建设机械吊装施工安全标准化三维仿真系统 （2012SR132353）19 交通建设施工现场临时用电安全标准化三维仿真系统 （2012SR135744）11 交通建设文明工地施工安全标准化三维仿真系统 （2012SR132323）12 场容场貌与消防安全三维仿真系统 （2015RS001551）13 高处作业三维仿真系统 （2014SR004780）14 建筑安全施工安全管理标准化三维仿真系统 （2017SR052531）15 建筑施工安全标准可视化三维仿真系统 V1.0 （2013SR085013）1
16、6 建筑施工安全标准可视化三维仿真系统 V1.5 （2015SR125702）17 建筑施工安全标准可视化三维仿真系统 V2.0 （2015SR125689）18 扣件式钢管脚手架三维仿真系统 （2014SR026165）19 临时设施三维仿真系统 （2013SR163270）20 模板工程三维仿真系统 （2014SR1004139）21 施工技术交底三维仿真系统 （2016SR395087）22 施工升降机三维仿真系统 （2015SR001558）23 施工现场临时用电三维仿真系统 （2015SR001555）24 塔式起重机三维仿真系统 （2015SR001548）25 筑安投屏系统 （2
17、017SR053235）26 建筑施工安全教学实训系统 （2017SR052523）27 交通建设施工安全教学实训系统 （2017SR036583）28 数博讯在线考试系统 （2015SR009992）29 基于映射一致性的图像拼接平台 （2017SR679173）推广应用情况等本项目实施以来，获得了全国施工单位、质量安全监督部门和住建部等一致好评。2013 年福建省建设工程质量安全监督总站下发 97 号文件，积极推动行业应用，福建省近千家企业上线应用。2016 年浙江省建筑业管理局应用该项目成果开展为期半年的安全标准宣传贯彻，培训管理人员上万人。2017 年该研究成果被列入重庆“智慧工地”人员安全项目名录。目前用户分布全国 28 个省，包括中建海峡、中国建筑、中国铁建、中国交建等所有国内大型施工企业，累计服务超过 1000 个项目部，涉及培训人员 30 余万人，累计节约成本 4437 余万元。随着施工标准化的不断深入和行业自行教育的开展普及，该项目成果将会得到更加广泛认可，应用前景良好。
