VR建筑实训室建设与方案.docx
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VR建筑实训室建设与方案
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VR-建筑工程实训室
建设方案
项目负责人：
寿胡滨
联系电话：
152-5719-0308
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一、项目背景.2
（一）、政策背景.2
（二）、行业背景.2
二、项目实行意义.4
（一）、教育意义.5
（二）实习实训意义.5
（三）社会效益和经济效益.6
三、建设内容.6
（一）、VR实训室原理6
（二）、VR实验室的构成部分8
1、VR应用系统8
2、沉醉式虚构三维显示系统.9
3、沉醉式虚构现实交互系统.10
（三）VR实训室建设16
四、项目建设目标.17
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一、项目背景
（一）、政策背景
我国《教育部对于全面提高高等教育质量的若干建议》（教高〔2012〕4号）
提出，“增强实验室、实习实训基地、实践教课共享平台建设，要点建设一批国
家级实验教课示范中心、国家大学生校外实践教育基地、高职实训基地。
增强实
践教课管理，提高实验、实习实训、实践和毕业设计（论文）质量。
”等增强实
践育人环节的举措。
《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》也指出，“建设仿真切训基地
等信息化教课设备，建设实习实训等要点业务领域的管理信息系统，建成支撑学
生、教师和职工自主学习和科学管理的数字化环境。
《公民经济和社会发展第十三个五年（2016-2020年）规划纲领》也提出要
鼎力推动虚构现实等新兴前沿领域创新和家产化。
（二）、行业背景
从上世纪90年月开始,虚构现实技术被宽泛地应用于实体模型制作、信息
沟通和管理、艺术及娱乐等领域,同时也遇到了建筑师们的青睬。
（1）作为理解的工具
虚构现实技术带给我们的是拥有真切感的序列立体图象,这样就大大方便了
我们对于对象的认识和理解。
比如作出传统中国木建筑的虚构模型,建筑专业学
生即可用此模型认识中国木建筑的修建过程。
又如,作出红楼梦中的建筑群的复
原虚构模型,综合成一个独自的虚构境地。
利用它,一般人可很快理解小说中人物
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的生活场景。
在欧洲、日本和美国,虚构现实日趋宽泛地被家具商和房地产商们
用作展现方式和促销手段。
（2）作为设计和体验的工具
为了保证生产出来的产品切合不一样用户的需求,有必需让用户在产品的设计
阶段就能体验产品的性能,以便随时改正设计方案。
利用虚构现实技术让用户在
虚构空间中,对系统进行性能评论和模拟体验。
比如虚构厨房体验,设计者先依据
用户的要求设计厨房的大概框架,据此用CAD系统划出平面图、立面图筹,并列出
花费清单。
而后让用户在模拟体验系统中体验厨房的方便程度。
能够体验与厨房
设计所对应的虚构空间中各部分的配置,空间的高度感、前后的延长感等。
体验
厨房门的开闭、水龙头的操作以及在壁柜内搁置物品的状况等。
有了这类虚构厨
房,能够使用户在厨房制造前查验设计的合理性,而后依据用户确立的设计启动计算机集成制造生产线,其加工精度为毫米。
这就是虚构现实技术作为设计和体验的工具的应用。
（3）技术论证
在本质工程项目中,因施工技术问题而致使原设计失败的例子层出不穷,因
此,对于很多大型的建设项目而言,进行施工技术可行性的论证特别有必需。
虚构现实技术的出现为我们解决了这一难题。
利用虚构现实技术不不过能够作视觉方面仿真,还可以对动力学、运动学等方面进行仿真。
比如,经过模拟建筑施工中大型构件运输、装置过程,能够查验此过程中能否存在物品的碰撞、干预,能否因构件形变致使结构损坏等,经过虚构工建筑过程,
能够检查施工计划和技术的合理性和有效性。
面对竞争日趋强烈的人材市场，担负着教育责任的工程建设类院校，不行能
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像基础教育同样只关注对学生基本素质的培育，院校也面对着毕业生无一艺之长
难以就业的困局。
缺乏专业的实验实训室及配套的软件，建筑类院校建设类专业的实验及实训
课程基本以老师理论讲解、事例教课为指引，学生进行校外实习和方案设计为主
的教课模式。
着重土木类的教课，缺乏针对施工技术和管理类的实训。
本质教课与本质工
作流程存在必定的差距。
重视基础知识和技术教课，本质工程事例缺乏，缺乏对建筑、水利、市政等
施工公司岗位实战认识实训和岗位性综合实训，缺乏项目全生命周期综合事例实
训。
建设类专业职业发展所需的应用技术：
坚固的专业知识及基本的操作技术；
对行业工作流程的掌握及管理工作的举一反三；
建设类专业因为其特别性，一般建筑公司不肯意接受学生实习，安全要素是
一个比较大的难题。
但本专业又拥有突出的实践性和应用性特点，使得在教课过
程中一定经过实习和实训，才能使学生将所学知识和技术掌握。
缺乏必需的实训
软件和仿真切训平台，将严重影响教课质量和学生的综合素质培育。
二、项目实行意义
利用虚构现实技术，以数字化信息为基础，对学校的教课、科研、管理和生
活服务等全部信息资源进行全面的数字化，最后实现教育的信息化，提高学校的
办学水平易管理水平。
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（一）、教育意义
虚构仿真切验教课是中高等教育信息化建设和实验教课示范中心建设的重
要内容，是学科专业与信息技术深度交融的产物。
虚构仿真切验教课建设工作坚持“科学规划、共享资源、突出要点、提高效益、连续发展”的指导思想，以全面提高中高等院校学生创新精神和实践能力为主旨，以共享优良实验教课资源为中心，以建设信息化实验教课资源为要点，分年度建设一批拥有示范、引领作用的虚构现实技术实验教课中心，连续推动实验教课信息化建设，推动中高等院校实验教课改革与创新。
职业教育，特别是我们所处的建设领域，职业化学校肩负着培育职业技术型人材的任务，是社会经济发展特别重要的构成部分。
但我们能够看到，目前的教课模式单调而落伍，教课过程中以书籍为主，理论化的教课模式依旧是主流，而建设领域的技术发展和创新日星月异，教材的老化和脱节严重影响到了行业发展，同时加剧了就业压力和专业人材缺口的扩大。
在传统教课中，长久以来人们不得不用抽象的观点表示特别丰富的内容，如用平面图、剖面图、立面图等平面图形成一些规定的符号来表示三维的立体建筑，用比较抽象的图形和精练的语言来描绘复杂的场景，以传达大批的信息。
但这一种信息办理与传达方式遇到信息接受者所从事的职业、知识结构及理解能力的影响，沟通起来特别困难。
虚构现实技术的发展为我们战胜这一困难供给了极其有效的手段。
用虚构现实既能表示真切的世界，也能够表示虚构的世界。
表示真切世界时，能够打破物理空间和时间的拘束，做到能“超越现实”；在表示虚构世界时，又能使此中的虚构物体表示出三维传神感，以达到身临其境的感觉，最后形成一种“人能沉醉此中、超越其上、出入自如、交互作用的三维信息空间”。
VR技术为用户供给了一种新式的人机接口，它利用计算机生成交互式三维环境，不单使参加者能够感觉到光景或模型的传神存在，并且对参加者的运动和操作做出及时正确的响应。
引入职教一体化VR实训室建设，将其沉醉性、交互性、自主性、多感知性等特征融入教课过程中，以实训室为依靠，鉴于“互联网+”的手段实现教课模式创新、教课方法创新、教课内容与本质同步。
（二）实习实训意义
职教一体化VR实训室建设将极大程度上解决本校学生的实习实训，讲堂教课以本质互相连接，培育学生的基础知识与专业职业技术的交融。
同时一体化的思路引入，将使得教课的深度、系统化更强，培育职业管理型人材及综合素质较高的专业技术人材的目标将更为有益。
虚构现实技术实验是为本科教课而设计和实现的。
虚构仿真切验教课依靠虚构现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通信等技术，建立高度仿真的虚构实验环境和实验对象，学生在虚构环境中展开实验，达到教课纲领所要求的教课成效。
虚构仿真切验教课中心建设任务是实现真切实验不具备或难以达成的教课功能。
在波及高危或极端的环境、不行及或不行逆的操作，高成本、高耗费、大
型或综合训练等状况时，供给靠谱、安全和经济的实验项目。
虚构仿真切验教课
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中心建设应充足表现虚实联合、互相增补、能实不虚的原则。
（三）社会效益和经济效益
职教一体化VR实训室相对于传统的等比率建筑专业情形模型基地更为省钱、省
场所、省人工。
职教一体化VR实训室的建设，能够有效解决本校学生实习实训的同时，使得惯例的出门实习实训的安全风险得以躲避，安全管理的压力微风险得以控制。
建设达成后，能够吸纳地方兄弟院校和有关培训单位，将本校的一体化实
训基地有条件的进行开放，以低于市场均匀价钱的实习实训花费，服务于其余院校，提高地方职业化教育的水平。
大批的施工公司也存在亟待解决的安全教育、入职培训、技术培训问题，施工公司能够将一体化实训基地作为公司培训和教育的窗口和平台。
同时，基地也能够邀请有丰富经验的一线技术管理人员参加平时的工作中来，经过技术交融、
管理交融等思路不停提高实训基地的水平。
三、建设内容
（一）、VR实训室原理
虚构现实（VR-VirtualReality）,也称虚构实境，是一种能够创立和体验
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虚构世界的计算机系统，它利用计算机技术生成一个传神的、拥有视、听、触等多种感知的虚构环境，用户经过使用各样交互设备，同虚构环境中的实体互相作用，使之产生身临其境感觉的交互式视景仿真和信息沟通，是一种先进的数字化人机接口技术。
与传统的模拟技术对比，虚构现实技术的主要特点是：
操作者能够真切进入一个由计算机生成的交互式三维虚构现实环境中，与之产生互动，进行沟通。
经过参加者与虚构仿真环境的互相作用，并借助人自己对所接触事物的感知和认知能力，帮助启迪参加者的思想，以全方向地获得虚构环境所蕴涵的各样空间信息和逻辑信息。
沉醉/临场感和及时交互性是虚构现实的本质性特点，对时空环境的现实构思（即启迪思想，获守信息的过程）是虚构现实的最后目的。
虚构现实技术的先进特征使得该项技术应用于各行各业的模拟仿真研究中，并确实有效地指导了生产实践。
自从虚构现实技术出生以来，它已经在城市建设规划、军事模拟、先进制造、地理信息系统、医学生物等领域中发挥了巨大的经济、军事和社会效益。
虚构现实技术在不远的未来就会像当年的计算机同样应用
于社会生产实践的各个领域，它与网络、多媒体将并称为21世纪最具应用远景的三大技术。
跟着虚构现实技术的成熟，人们开始认识到虚构现实在教育领域的应用价值，它除了能够协助高校的科研工作，在实训体验教课方面也拥有益用率高，易保护等诸多长处。
最近几年来，国内的很多要点高校都依据自己科研和教课的需求成立了虚构现实技术实验室。
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（二）、VR实验室的构成部分
1、VR应用系统
以建筑模型应用系统为例：
传统的等比率实体模型，固然节点资源丰富，知足平时教课的“赏析性”学习，可是作为静态的模型节点，学生只好察看“节点”外形特点，知其然，而不知其所以然，学生没法更为深入的认识“节点”的细部结构，施工要求、质量要求等详细的内容。
万霆虚构等比率实体模型引入了配套的资源云平台，将实体“节点”与有关资源链接，使得静态的模型插上“资源”的翅膀，变的更为的丰富多彩。
节点模型三维仿真化：
将传统的等比率实体模型，经过计算机技术，采纳Untiy3D技术还原，在每个节点上，给予知识热门，用户可经过三维模型的剖切和遨游，点击知识点，认识该构件的配套资源信息。
资源包含：
电子科技（ppt）、施工视频（仿真、实拍）、微课资源、题库等。
以框架柱为例，用户经过账户进入，化身虚构人物在三维模型中遨游，点击
每个知识热门，系统会自动显示该节点配套的专业知识。
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2、沉醉式虚构三维显示系统
在虚构现实应用系统中，往常有多种显示系统或设备，比方：
大屏幕监督器、头盔显示器、立体显示器和虚构三维投影显示系统，而虚构三维投影显示系统则是目前应用最为宽泛的系统，因为虚构现实技术要求应用系统具备沉醉性，而在这些全部的显示系统或设备中，虚构三维投影显示系统是最能知足这项功能要求的系统，所以，该种系统也最受广大专业仿真用户的欢迎。
虚构三维投影显示系统是目前国际上广泛采纳的虚构现实和视景仿真切现手段和方式，也是一种最典型、最适用、最高等其余投入型虚构现实显示系统。
这些高度传神三维显示系统的高度临场感和高度参加性最后使参加者真切实现与虚构空间的信息沟通与现
实构思。
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3、沉醉式虚构现实交互系统
多自由度及时交互是虚构现实技术最本质的特点和要求之一，也是虚构现实
技术的精华，走开及时交互，虚构现实应用将失掉其存在的价值和意义，这也是
虚构现实技术与三维动画和多媒体应用的最根本的差别。
在虚构现实交互应用中
往常会借助于一些面向特定应用的特别虚构外设，它们主假如6自由度虚构交互
系统，比方：
力或触觉反应系统、数据手柄、地点追踪器或交互控制器等等。
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ＶＲ技术的中心是经过计算机产生一种好像“身临其境”的拥有动向、声像功能的三维空间环境，并且使操作者能够进入该环境，直接观察和参加该环境中事物的变化与互相作用。
所以，将ＶＲ技术应用于建筑工程仿真研究，不只好够使得该领域内的计算机仿真方法获得完美与发展，并且也将大大提高设计与施工的传神性、实效性和经济性。
建筑施工是复杂的大型的动向系统，它往常包含立模、架设钢筋、砌筑、浇注、振捣、拆模、保养等多道工序，而这些工序中波及的要素众多，此间关系复
杂，直接影响着施工的进度。
模拟施工过程是为了经过虚构仿真手段，去发现本质施工中存在的问题或可能出现的问题，这就需要对本质施工进行模拟。
而目前施工过程的模拟不过从几何形体方面模拟施工的过程，即按楼层关系由下而上，
每一层按柱、梁、板的几何形状加以着色来实现对施工过程的模拟。
现有的模拟不过对进度计划起到了必定作用，并无对施工过程起到真切的作用。
鉴于以上原由，需对施工过程成立适合的模型，设计对应本质施工操作的交互，以达到模拟仿真的成效。
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VR技术的发展，实现了在虚构场景里支模、砌筑、钢筋绑扎、浇筑、振捣、粉刷等等多种施工工艺的本质操作。
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设备名称参照图片设备参数
cpuI76700k
显卡gtx1080
主板z170
内存DDR4240016G
电脑显示屏2k24寸显示器
机箱大号机箱
电源550W以上
硬盘SSD256g（固态硬盘）
鼠标、键盘USB接口
1、配有激光定位传感器；
2、产品种类头戴式显示设备；
3、分辨率单眼：
1200*1080像素，刷新率：
90fps；
4、其余性能地点追踪的游戏控制器，
Steambox主机，内置陀螺仪、加快度计和激
HTCVIVE虚构头盔光定位传感器，追踪精度0.1度供一个新的
VivePhoneServices的功能，能够接听回拨
电话、传讯息与看行事历的功能；
5、其余参数追踪地点：
4.5*4.5m；
6、体感控制器x2；
7、基站x2；
8、基站支架x2；
用途
主要用于展
示有关VR产
品的运转环
境。
主要用于相
关VR产品的展现；
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1、支持格式（高清）：
2160p；
2、连结方式：
无线/网线；
3、多屏互动：
支持；
主要用于电
脑显示器的
选择-：
4、USB支持音频格式：
MP3；
曲面显示器
投射，方便
5、USB支持图片格式：
JPG；
6、底座配置：
内置底座；
观看；
7、可调理电视架/贴墙摆臂式多功能挂架；
显
示
设
备
1、支持格式（高清）：
2160p；
主要用于电
2、连结方式：
无线/网线；
脑显示器的
选择二：
3、多屏互动：
支持；
投射，方便
曲面投影
MP3；
4、USB支持音频格式：
观看；
5、USB支持图片格式：
JPG；
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名称
参照图片
设备参数
用途
供给专业的3D开发及专业
的培训，花费依据学校所选的
VR软件
设备而定，包含软件开发所需
主要用于体
验有关VR产
交互系统
Unity3D、3DMAX、Photoshop
品操作
等软件，保存二次开发接口。
备注：
实训室及VR设备数目依据学校教课本质需求而定。
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（三）VR实训室建设
（1）实训室设计
因为VR技术的特别性，VR实训室能够选用一个教室进行改造。
也可直接在高端实训教室中植入VR实训。
▲VR实训室
1.采买优良的高端品牌电脑、多媒体设备及LED曲面拼接屏（或曲面投影），成立一个多功能的高端实训教室
2.现场依据教室大小进行布局，可采纳传统条形桌椅、环岛桌椅布局、五（六）
.
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边座椅布局、实现学生的教、学、练；
3、教室实现无线网络全覆盖，与学校的建筑教课云平台对接，将仿真软件介入互联网，实现本平台各种软件的平台化应用及实训过程的管理和实训结果查核检测。
（2）VR实训场部分模块
软件名称实训场名称模块
综合实训场VR实训中心（高层）
建筑质量通病VR实训中心
塔吊工程
VR建筑云体验基坑坍塌
安全施工VR实训中心
平台五大损害（高空坠落、触电、
物体打击、火灾、机械损害）
建筑工程虚构情形教课VR实训中心（1:
1实体楼）
建筑装置化实训中心预制拼装
四、项目建设目标
VR实训室的建设，将形成特点专业化的教课新模式。
人材培育方案的设计直接关系到毕业生的能力结构和就业能力，鉴于项目管理思想和方法的人材培育模式，在设计之初就将学院教课和社会需求相联合，将学生的理论知识和技术学习同实践相联合，将学生的专业技术与综合素质相联合，将学生的就业能力和公司的用人要求相联合，形成了完好的、系统的人材培育平台，实现了学生、教师、学院、用人单位和社会等多方双赢。
（1）普通化教育模式下，表此刻基础知识的掌握上差别较大，为保证教课
质量知足社会对土木匠程技术与工程管理类人材的需要，实行工程施工的全程可
视化教课模式改革，能够在很短时间内把这类差别减小。
（2）可视化教课系统建设增强了学生自主学习的灵巧性，从入学到毕业的任何时间段都能够学习施工知识。
（3）由感性认识再到理性认识，不单激发了学生的学习兴趣，缩短了学生
的认知时间，对促使优异大学生的个性化发展，激发大学生的科研能力作用显然。
（4）学生能够认识到目前最新的施工工艺流程以及项目管理，提高其学习的兴趣，提高学生的思虑、实践和创新能力，打造复合型人材。
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（5）理论联系本质，以实体比率节点结构模型和计算机模拟施工工艺的方
式，将现实生活中的本质工程，在实训中心将所学的基础理论知识和技术进行系
统的整合，形成完好的系统。
（6）可将面向社会和其余兄弟院校，展开就业培训、任职培训以及技术培
训等工作，实现资源共享，提高实训中心的利用率，充足发挥其使用效益和经济
效益。
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升级会员 