Mô phỏng an toàn lao động trong xây dựng bằng phần mềm thực tế ảo Lumion 3D

MƠ PHỎNG AN TỒN LAO ĐỘNG TRONG XÂY DỰNG
BẰNG PHẦN MỀM THỰC TẾ ẢO LUMION 3D
Hà Trần Hoàng Phi Long, Trần Công Minh, Nguyễn Quốc Luân,
Trần Nguyên Hưng, Phạm Phan Minh Long
Khoa Xây dựng, Trường Đại học Công nghệ TP. Hồ Chí Minh
GVHD: TS. Nguyễn Văn Giang

TĨM TẮT
Việc mơ phỏng tiến trình thi cơng xây dựng dựa trên BIM và mô phỏng thực tế ảo (Virtual Reality-VR)
đã rất phổ biến trên thế giới và Việt Nam. Tuy nhiên, ngay cả trong các trường hợp mơ hình hóa quy
trình xây dựng tiên tiến nhất, thì các nhà thầu hoặc các chủ thể chính trong xây dựng vẫn trọng tâm
chính là lên tiến độ cho các phần thi cơng chính của cơng trình mà bỏ qua các quy trình đảm bảo
an tồn trong q trình thi cơng tồ nhà. Chính vì thế việc mơ phỏng an tồn lao động (ATLĐ) trên
cơng trình bằng hình ảnh minh họa sinh động, dễ hiểu, dễ nắm bắt từ mơ hình trên thực tế ảo là
một điều rất quan trọng và cần thiết trong thời đại công nghệ 4.0, đặc biệt áp dụng lĩnh vực xây
dựng cơng trình ở Việt Nam hiện nay.
Từ khóa: An tồn lao động, thực tế ảo, biện pháp thi công, BIM, LUMION.

1 MỞ ĐẦU
Tình hình vi phạm về ATLĐ trên cơng trình đã và đang là một vấn đề nóng bỏng trong thực tế xây
dựng cơng trình ở nước ta hiện nay. Hiện tượng xây dựng mất ATLĐ xảy ra ở khắp mọi nơi trên cả
nước nói chung và Thành phố Hồ Chí Minh nói riêng, có thể nhận thấy các cơng trình vi phạm ATLĐ
và phát triển đ thị ngày càng nhiều và đa dạng hơn. Yêu cầu quản lý, giám sát chặt chẽ ATLĐ theo
đ ng biện pháp thi công phù hợp với các quy định pháp luật, loại trừ hiện tượng phát triển tự phát,
tùy tiện không thể kiểm soát nổi là một vấn đề quan trọng và cần phải có giải pháp khắc phục. Việc
xây dựng một quy trình về thí nghiệm về ATLĐ để tất cả các bên liên quan xem xét trước khi quyết
định áp dụng biện pháp thi công phù hợp là nhu cầu thiết thực, chính vì vậy nhóm nghiên cứu đã
tìm hiểu và vận dụng thực tế ảo để làm đề tài nghiên cứu khoa học, với mong muốn sau này có thể
áp dụng trong tất cả các lĩnh vực xây dựng từ thiết kế kiến trúc, lập biện pháp thi công đặc biệt là về
thí nghiệm ATLĐ.

2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
2.1 Định nghĩa
Thực tế ảo hay còn gọi là thực tế ảo (VR) là thuật ngữ miêu tả một môi trường được giả lập (ảo hóa)
được tạo ra bởi con người nhờ vào các phần mềm chuyên dụng, và được điều khiển bởi một thiết bị
thông minh.

436


2.2 Nguyên lý hoạt động
Thực tế ảo (VR) dựa vào các cơng cụ dựng hình 3D:
– Revit Architecture: Thể hiện bản vẽ 3D kiến trúc;
– Revit Structural: Vẽ và thể hiện hình ảnh 3D của kết cấu;
– Sketchup: Dựng và thể hiện các thiết bị thi cơng trong cơng trình;
– LUMION: Tạo hiệu ứng không gian ảo để sử dụng thực tế ảo VR.
2.3 Quy trình và lợi ích của VR trong an tồn lao động cho cơng trình

2.3.1 Quy trình
Quy trình mơ phỏng về ATLĐ trên cơng trường theo hai giai đoạn:
1. Lập kế hoạch phối hợp hoàn chỉnh: Xây dựng trang web thông tin về các quy định và cách
thức tiến hành thực hiện ATLĐ trên công trường, trang web này có nhiệm vụ thơng tin đầy đủ
về các biện pháp thi cơng có gắn với ATLĐ cho tất cả đối tượng tham gia trực tiếp trên công
trường.
2. Nhận thức đầy đủ: Các thông tin về ATLĐ trên công trường phải liên tục nhắc nhở mọi người
về các nguy cơ tiềm ẩn trong khi thực hiện các công việc theo chức trách. Ở Việt Nam hiện
nay, các chủ đầu tư hoặc các công ty xây dựng sử dụng các an tồn viên để giám sát và
nhắc nhở cơng nhân ý thức về ATLĐ trên cơng trình.
Tuy nhiên, các an tồn viên thường rất trẻ, rất ít kinh nghiệm về đánh giá rủi ro tiềm ẩn, mặt khác
Trường Đại học cấp bằng hoặc chứng chỉ về ATLĐ rất hạn chế. Điều này sẽ được giải quyết triệt để
trên công nghệ BIM tiên tiến bao gồm tất cả các khâu như lập kế hoạch phòng ngừa rủi ro, huấn

luyện an tồn, mơ phỏng các tình huống tiềm ẩn có thể xảy ra trong q trình thi cơng. Trong đó
ứng dụng phần mềm LUMION được chọn là nền tảng nghiên cứu chính.

2.3.2 Lợi ích
– Minh họa rõ ràng những cam kết trong việc kiểm soát hiệu quả việc bảo vệ sức khỏe và bảo
đảm an tồn cho cơng nhân xây dựng;
– Cho công nhân xây dựng thấy rằng việc thực hiện cơng tác an tồn là phù hợp với các biện
pháp thi công trên công trường;
– Nêu rõ cam kết, các nguyên tắc, mục tiêu, chiến lược và quy trình an toàn của doanh nghiệp
trong việc xây dựng kế hoạch ATLĐ thông qua tất cả các cấp của ban chỉ huy cơng trình;
– Phân định rõ ràng trách nhiệm và nghĩa vụ của công nhân xây dựng và chủ thầu trong vấn đề
an toàn và sức khỏe tại nơi làm việc;
– Thiết lập những tiêu chí cơng việc và quy trình an tồn để phịng chống tai nạn và bệnh nghề
nghiệp tại nơi làm việc.

437


2.4 Giới thiệu về cơng trình xây dựng được mơ phỏng ATLĐ
Các tính năng đồ họa 3D trong phần mềm LUMION được áp dụng để mô phỏng hệ thống ATLĐ
cho một dự án thực tế. Ngoài ra, các thử nghiệm mơ hình hóa và trực quan hóa, một bộ quy tắc
ứng xử phù hợp đã được tích hợp với các thiết bị cảnh báo về an toàn lao động trên cơng trình như
cịi tín hiệu, loa phát thanh, flycam, thậm chí cả smartphone cho tất cả các cơng nhân trên cơng
trình được sử dụng tạm thời.
– Địa điểm: 42 Tây Sơn, phường Tân Quý, Quận Tân Phú, TPHCM.
– Quy mô cơng trình: 422 m, gồm: một dãy nhà 6 tầng (1 trệt, 5 lầu), có sân vườn, chỗ để xe hơi.

3 ỨNG DỤNG THỰC TẾ ẢO (VR) ĐỂ MÔ PHỎNG ATLĐ
3.1 Quy trình thực hiện
Các bước thực hiện việc thiết kế biện pháp ATLĐ để thi công nhà 6 tầng nói trên, nhóm nghiên cứu

đã vẽ bản vẽ giấy bằng phần mềm AutoCad 2D, ngồi ra cịn có:
– Revit Architecture: Để vẽ kiến trúc cơng trình;
– Revit Structural: Để vẽ kết cấu cơng trình;
– Sketchup: Để vẽ lưới bảo vệ cơng trình, các biển cảnh báo về ATLĐ, máy đ o, cần cẩu…
Sau đó, tất cả các dữ liệu trên được trích xuất sang LUMION 10, để dựng hình 3D, làm các clip minh
họa cho các tiến trình thí nghiệm về ATLĐ được trình bày trong Mục 3.3 bên dưới.
3.2 So sánh
Có sử dụng thực tế ảo
 Mơ phỏng được các nguy hiểm thường gặp
một cách trung thực, dễ hình dung.
 Đồ bảo hộ lao động được mô phỏng bằng
thực tế ảo giúp người lao động dễ hình dung
được cách sử dụng.
 Các vật liệu xây dựng như cát, đá, gạch…

Không sử dụng thực tế ảo
 Hiện nay các nguy hiểm khi làm việc
chỉ được cảnh báo trên giấy tờ hoặc
hình ảnh.
 Người lao động phải được hướng
dẫn cách sử dụng đồ bảo hộ lao
động bởi người có chun mơn.

được mô phỏng trên mặt bằng xây dựng giúp

 Nơi để vật liệu xây dựng như cát, đá,

dễ tính tốn nơi bố trí và tránh tình trạng nơi để

gạch,… được tính toán trên giấy tờ

vật liệu lấn sang lối đi hoặc nơi thi công gây

và được thể hiện trên bản vẽ 2D.

mất an toàn.

 Việc xác định đường đi cho xe thi

 Đường đi cho xe thi công được thể hiện bằng

công được thực hiện trên giấy tờ và

thực tế ảo có thể kiểm tra được va chạm nếu

thể hiện trên bản vẽ 2D nên không

đường xe chạy lấn qua khu vực có người thi

kiểm tra được va chạm.

cơng, nơi để vật liệu.

438


3.3 Hình ảnh mơ phỏng

Hình 1: Mơ phỏng dựng phối cảnh 3D cơng trình

Hình 2: Ví dụ về kết hợp các mơ hình dàn giáo có sẵn trong thư viện SKETCHUP

Hình 3: Lan can bảo vệ cầu thang ngồi thực tế

Hình 4: Lan can mơ phỏng bằng LUMION 10

Hình 5: Cơng việc xây tường gạch ngồi thực tế

Hình 6: Mơ phỏng bằng LUMION 10

439


4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
4.1 Kết luận
LUMION 3D rất hiệu quả trong việc dựng hình ảnh khơng gian 3 chiều, dựng các clip minh họa các
công việc trong xây dựng như kiến trúc; kết cấu; MEP; ATLĐ…
Việc thí nghiệm về các biện pháp an toàn lao động bằng LUMION giúp cho các kỹ sư triển khai
cơng việc nhanh chóng hơn việc đọc bản vẽ 2D (Autocad) hoặc bản vẽ trên giấy.
Trên thực tế, ở Việt Nam hiện nay các kiến trúc sư, kỹ sư xây dựng còn rất lạ với phần mềm LUMION.
Do đó, sinh viên rất cần được bổ sung vào chương trình đào tạo theo chính khóa hoặc tổ chức các
buổi hội thảo như giới thiệu về BIM của Allplan trong ngày 19/6/2020 tại cơ sở E1 của Hutech vừa qua.
4.2 Kiến nghị
Qua một năm hoàn thiện đề tài, nhóm nghiên cứu nhận thấy cịn một số nhược điểm cần cải tiến
để đề tài có tính thực tiễn ứng dụng cao hơn:
– Chưa tận dụng được hết tiềm năng của BIM (Building Information Modeling);
– Chưa thiết kế được hết tất cả các thí nghiệm cịn lại mà một cơng trình xây dựng bình thường
cần: cần cẩu tháp, thang nâng, sàn công tác…
– Các công việc tiếp theo đ i hỏi người học phải chăm chỉ, yêu NCKH để hồn thiện. Do đó rất
cần sinh viên các khóa về sau tiếp cận, phát triển đề tài NCKH này để ngày càng hồn thiện

và có tính ứng dụng cao hơn.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]

/

[2]

/>
[3]

Suermann, P.C. and Issa, R.R.A. (2007) Evaluating the impact of building information
Modeling (BIM) on construction, Proceedings of the 7th International Conference on
Construction Applications of Virtual Reality, The Pennsylvania State University, October 2223, USA, 10 pp.

[4]

Nguyễn Văn Giang, Phạm Thành Nhân, Nguyễn Hồi Phong, Nguyễn Văn Hịa, Hà Trần
Hoàng Phi Long, Đặng Quang Huy. “T m hiểu ứng dụng BIM thơng qua phân tích mơ
hình biệt thự 3 tầng tại Việt Nam”. Tạp chí xây dựng số 6 năm 2019.

[5]

Cảm nhận không gian với LUMION 7. />
[6]

Lộ trình BIM Viện Kinh tế – Bộ Xây dựng, tháng 8 năm 2017.

[7]

Nguyễn Văn Giang, Hà Trần Hoàng Phi Long. “ hai thác công nghệ thực tế ảo thông qua
phần mềm Lumion trong thiết kế cơng trình ở Việt Nam”. Tạp chí Xây dựng số 9 năm 2019.

[8]

Tài liệu hướng dẫn sử dụng phần mềm BIM của Công ty Allplan, “ ỹ sư xây dựng 4.0”,
19-06-2020, Đại học Công nghệ TP.HCM.

440