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研究生:黃語晢
研究生(外文):Huang, Yu-Che
論文名稱:以虛擬實境探討疲勞對於工地安全意外之影響
論文名稱(外文):Exploring the Impact of Fatigue State on Construction Site Accidents Using Virtual Reality
指導教授:曾仁杰曾仁杰引用關係
指導教授(外文):Dzeng, Ren-Jye
口試委員:曾仁杰鄭明淵潘南飛曾惠斌
口試委員(外文):Dzeng, Ren-JyeJheng, Ming-YuanPan, Na-FeiZeng, Huei-Bin
口試日期:2018-07-25
學位類別:碩士
校院名稱:國立交通大學
系所名稱:土木工程系所
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2018
畢業學年度:106
語文別:中文
論文頁數:134
中文關鍵詞:虛擬實境腦電波模擬保真度精神疲勞工地安全意外獨立事件分析
外文關鍵詞:FatigueElectroencephalography(EEG)Simulation FidelityConstruction Safety AccidentVirtual Reality(VR)Independent Component Analysis(ICA)
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任何的工作場所都有可能造成意外發生,其中又以營建工程類的意外件數最居高不下。
有名的職業安全學者Heinrich 1931年所提出的骨牌理論,其內容共有五大要點, 就以其第三點:不安全行為是工安災害發生率最高的一點。本研究欲探討不安全行為對工地安全的影響,又以不疲勞精神狀態和疲勞精神狀態為主要探討,因為對於疲勞理論的發展源自於1990年代南非的開普敦大學實驗室,研究此理論的運動生理學家Tim Noakes博士認為疲勞的感覺並不是在肌肉產生而是由大腦所發出的,因此研究才針對疲勞狀態作為研究方向及目的。
而研究方法主軸是採用虛擬實境(Virtual Reality)的方式,用Autodesk Revit 打造一工安意外場景,邀請受測者穿戴上VR裝置, 以擬真的角度進入一工地,進而用遊戲式的方式收集掉入危害的樣本,配合測後問卷得 到數據支持骨牌理論,進而利用腦電波(EEG)分析看出落入工地危害的人,當下的腦波反應。
本研究之關鍵應在於虛擬實境的擬真度,足夠的擬真程度才能夠說服人類以沉浸式的方式走在一施工現場。在建置工地模型時,為讓模型更逼真,本研究加了Enscape之渲染引擎軟體並搭配HTC Vive之硬體,提升擬真保真度至最高狀態。隨後並探討疲勞下,穿戴Neuroscan 32 channels之硬體設備,走在危害之情況下而產出腦頻譜之探討,最後利用EEG Lab分析。
最後虛擬實境實驗證實骨牌理論之三,不安全行為確實會造成掉入危害的機率提高;再經由腦電波去判斷疲勞狀態下,測試者走在虛擬實境鷹架上之變化。
Any workplace may cause accidents, and the number of accidents in construction projects is the highest.
Heinrich, a well-known occupational safety scholar, proposed the domino theory in 1931. The content of the dominoes has five major points. The third point is that unsafe behavior is the highest incidence of work safety disasters. This study is to explore unsafe behaviors against the safety of workers. The influence is based on the not fatigue state and the fatigue state because the development of fatigue theory originated from the University of Cape Town laboratory in South Africa in the 1990s. Dr. Tim Noakes, an exercise physiologist who studied the theory, believes that The feeling of fatigue is not produced by the muscle but by the brain so the research is aimed at the mental state as the research direction and purpose.
The research method spindle is a virtual reality VR (Virtual Reality) method, using Autodesk Revit to create a virtual construction, invite the subject to wear the VR device, enter the site with a realistic angle, and then use the game-style The method collects the samples that fall into the hazard, and cooperates with the post-test questionnaire to obtain data to support Heinrich's domino theory, and then uses brain wave (EEG) analysis to see the people who fall into the construction site and the current brain wave reaction.
The key to this research should be the fictitiousness of virtual reality. The sufficient degree of immersive can convince humans to walk into a construction site in an immersive way. In the construction of the site model, in order to make the model more realistic, this study adds Enscape's rendering engine software and HTC Vive hardware enhances the fidelity to keep the highest state; then under the fatigue, where the hardware device of Neuroscan 32 channels, in the case of harm, and produce the brain spectrum The discussion, finally using EEG Lab analysis.
Finally, the virtual reality experiment confirmed that Heinrich's doctrine of the unsafe behavior of the domino theory did increase the probability of falling into the harm; and then through the brainwave to judge the change of the tester on the virtual reality scaffold.
摘要 I
Abstract III
誌謝 V
目錄 VII
圖目錄 IX
表目錄 XVI
第一章 緒論 1
1.1研究背景與動機 1
1.2研究目的 2
1.3研究範圍與限制 2
1.4研究方法 2
1.5研究流程 2
第二章 文獻回顧 4
2.1腦電波、虛擬實境、骨牌理論和疲勞理論 4
2.1.1腦電波(EEG)簡介 4
2.1.2虛擬實境(Virtual Reality,VR)簡介 4
2.1.3骨牌理論(Domino Theory)簡介 5
2.1.4疲勞理論簡介 6
2.2精神狀態與安全之研究 7
2.2.1疲勞影響駕車時大腦與行為關係 7
2.2.2與加速規檢測之應用 8
2.3虛擬實境與安全之研究 9
2.3.1火災逃生之應用 9
2.3.2飛行員訓練之應用 10
2.4腦電波與安全之研究 11
2.5腦研究之相關文獻 11
第三章 虛擬實境實驗方法以及分析 13
3.1虛擬實境之實驗方法 13
3.1.1虛擬實境實驗前置作業 13
3.1.2虛擬實境實驗實測流程 44
3.2虛擬實境實驗之研究分析 54
3.2.1虛擬實境實驗分析工具 54
3.2.2虛擬實境實驗分析分法 58
第四章 虛擬實境結合腦電波之混合式實驗方法以及分析 76
4.1虛擬實境結合腦電波之混合式實驗方法 76
4.1.1虛擬實境結合腦電波之混合式實驗的前置作業 76
4.1.2虛擬實境結合腦電波之混合式實驗實測流程 83
4.2虛擬實境結合腦電波之混合式實驗分析 87
4.2.1虛擬實境結合腦電波之混合式實驗之分析工具 87
4.2.2虛擬實境結合腦電波之混合式實驗之分析方法 87
第五章 結論與建議 124
5.1研究結論 124
5.2研究建議 124
參考文獻 126
附錄 131
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26. 職業安全衛生設施規則,勞動部,最終更新版本2014年7月1日
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