專利名稱：警告系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種警告系統(tǒng)，該警告系統(tǒng)尤其適于在人員暴露于移動機(jī)械的情況中使用。在下文中，本發(fā)明將參考其在采礦環(huán)境中的應(yīng)用加以描述，但這僅出于示例的目的，因?yàn)楸景l(fā)明的原理可應(yīng)用到其他情況和設(shè)施中。
背景技術(shù)：
在礦井中的地下位置，人員經(jīng)常暴露于移動的采礦機(jī)械。大型機(jī)器用于采礦相關(guān)作業(yè)，通常，各機(jī)器由坐在機(jī)器上的駕駛室內(nèi)的操作者或經(jīng)由遠(yuǎn)程控制裝置控制機(jī)器的操作者控制。操作者在機(jī)器附近的視野會受到嚴(yán)重限制，此外，由于環(huán)境因素，例如不良可見度、噪聲、不平的地形，操作者很難意識到機(jī)器附近的人員的存在。這些機(jī)器因此會對人造成嚴(yán)重的安全威脅，并且不幸地會發(fā)生嚴(yán)重的受傷和死亡。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)至少部分地解決上述問題。本發(fā)明提供一種警告系統(tǒng)，該警告系統(tǒng)包括用于設(shè)備的第一發(fā)射器、第一接收器、 第一致動器；以及用于處在所述設(shè)備附近的至少一個人的第二發(fā)射器、第二接收器以及第二致動器，其中操作所述第一發(fā)射器以發(fā)射第一音頻信號，并且所述第二接收器在檢測到所述第一音頻信號時使得所述第二致動器能夠向人警報所述設(shè)備的接近，并且使得所述第二發(fā)射器能夠發(fā)射第二音頻信號，并且所述第一接收器在檢測到所述第二音頻信號時使得所述第一致動器能夠指示人向設(shè)備的接近。所述第一致動器當(dāng)被啟用時，可以產(chǎn)生音頻信號或視覺信號或兩種信號，以向設(shè)備的操作者警報人的接近。所述第一致動器可以連接到所述設(shè)備，以便當(dāng)被啟用時，所述第一致動器例如通過關(guān)停所述設(shè)備或者以其它方式中斷其操作來承擔(dān)所述設(shè)備的至少局部控制。所述第二致動器當(dāng)被啟用時，可以發(fā)射警報信號以向人警報所述設(shè)備的接近。所述警報信號可以是視覺信號、聽覺信號或振動信號。本發(fā)明在這方面不受限制。所述第二發(fā)射器、所述第二接收器及所述第二致動器可容納在由人攜帶的整體包裝中。這些部件的至少一部分可以例如附接到根據(jù)法律要求在地下場所中的每個人佩戴的安全頭盔。所述系統(tǒng)可以包括與所述設(shè)備關(guān)聯(lián)的處理器，該處理器使用來自第一和第二音頻信號的數(shù)據(jù)并且計(jì)算所述設(shè)備和人之間的間距。該距離數(shù)據(jù)可以被顯示或者以其它方式由設(shè)備的操作者獲得?？梢岳萌我粋€發(fā)射器或兩個發(fā)射器根據(jù)要求發(fā)射任何適當(dāng)性質(zhì)的數(shù)據(jù)。通過使用適當(dāng)?shù)恼{(diào)制技術(shù)，可以利用各音頻信號對數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。例如，音頻信號可以包括多個音頻脈沖，其可以在時間和寬度基礎(chǔ)上被調(diào)制，或者以數(shù)字形式被編碼，以發(fā)射數(shù)據(jù)。除了接近感測和通知/發(fā)送信號以外，還實(shí)現(xiàn)這些。替代地，第一組脈沖可用于接近檢測和發(fā)送信號，并且第二組脈沖可用于數(shù)據(jù)傳輸。第二組脈沖可以在第一組之后發(fā)射等，或者兩組脈沖可以另外以任何適當(dāng)?shù)姆绞浇惶??？梢哉{(diào)制第一音頻信號以便電子地區(qū)分第一音頻信號和其他噪聲或聲音。也可以調(diào)制第二音頻信號。第一音頻信號可以包括多個調(diào)制脈沖。第二音頻信號可以包括多個調(diào)制脈沖。第二音頻信號中的每個脈沖可以在檢測到第一音頻信號中的調(diào)制脈沖的結(jié)束時開始。可以將第一音頻信號編碼成與設(shè)備唯一地關(guān)聯(lián)。相似地，可以將第二信號編碼成與發(fā)出第二信號的人唯一地關(guān)聯(lián)。替代地或附加地，如上文所述，音頻信號可以被編碼或以其它方式被操作，或與被適當(dāng)?shù)鼐幋a的其他信號一起使用，以傳輸與接近檢測功能不相關(guān)的數(shù)據(jù)，例如，設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)、采礦的控制、鉆井或爆炸處理等。本發(fā)明在這方面不受限制。


參考附圖通過示例方式進(jìn)一步描述本發(fā)明，其中 圖1表示可以使用本發(fā)明的警告系統(tǒng)的一種方式，以及圖2以方框圖的形式表示本發(fā)明的警告系統(tǒng)的各個元件。
具體實(shí)施例方式附圖的圖1示出了地下巷道10，其中使用了根據(jù)本發(fā)明的警告系統(tǒng)12。采礦車14在地下位置操作。采礦車可以是現(xiàn)有技術(shù)中已知的任何種類的采礦車。 人員16也是在位置10操作。本發(fā)明的系統(tǒng)的意圖是向車輛14的操作者和每個人員16警報當(dāng)車輛非常接近這個人時會出現(xiàn)的潛在危險。車輛14裝備有單元18，并且每個人裝備有相應(yīng)的單元20。單元20可以由人以各種適當(dāng)?shù)姆绞綌y帶，并且例如所述單元可以附接到由這種人佩戴的安全帽或者頭盔22。根據(jù)法律在任何時間都應(yīng)該佩戴安全帽。單元20可以以替代方式攜帶，例如通過附接到根據(jù)法律必須穿戴的帶或者其他規(guī)定的衣服或裝置。圖2以方框圖的形式示出單元18和20。單元18包括信號發(fā)生器30、調(diào)制器32、 發(fā)射器34、計(jì)時器36、信號處理器38、解調(diào)器40、接收器42、致動器44以及連接到致動器的輸出裝置46和48。單元20與單元18具有很多相似性，并且包括接收器60、解調(diào)器64、信號處理器 66、致動器68、視覺輸出裝置70、聽覺輸出裝置72、振動輸出裝置74、信號發(fā)生器76、包含唯一識別號碼的存儲裝置80、調(diào)制器82以及發(fā)射器84。在系統(tǒng)的使用中，對由車輛14攜帶的信號發(fā)生器30進(jìn)行操作以產(chǎn)生音頻信號，該音頻信號由在相鄰脈沖之間具有各自的沉默周期(無聲音)間隔的相繼聲學(xué)脈沖(聲音)構(gòu)成。那么音頻信號可以被描述為由連續(xù)的脈沖序列構(gòu)成。在調(diào)制器32中調(diào)制脈沖以便將它們與其他類型的聲音電子地區(qū)別開。由調(diào)制的脈沖序列構(gòu)成的音頻信號由發(fā)射器34連續(xù)地發(fā)射。該發(fā)射器具有有限的范圍，在該范圍外的人不能聽到脈沖，由任何這類人攜帶的接收器60也不能檢測到脈沖。假設(shè)裝備有單元20的人移動進(jìn)入發(fā)射器34的脈沖范圍。脈沖由接收器60接收， 并且由單元64解調(diào)。解調(diào)的音頻信號應(yīng)用到信號處理器66，該信號處理器包括過濾器和鑒別電路。處理器60在特定的窄頻帶下工作，以便抑制噪聲，噪聲不是來自于信號發(fā)生器、并且會在較大或較小的程度上掩蓋在調(diào)制的脈沖序列中包含的信號。處理器還識別最強(qiáng)的不需要的噪聲信號并且進(jìn)行預(yù)處理以從總的進(jìn)入信號去掉不需要的噪聲信號。使用專門設(shè)計(jì)的技術(shù)利用所需信號的唯一編碼選擇性地放大所需信號。這樣，信號處理器能夠基本上抑制輸入信號中的所有背景和外部噪聲信號，并且能夠肯定地識別來自發(fā)生器30的信號。當(dāng)肯定地識別到來自信號發(fā)生器30的信號時，致動器68以這樣一種方式響應(yīng)向攜帶單元20的人警報車輛14非常接近該人并且因此已經(jīng)出現(xiàn)潛在危險的情況。致動器可以激勵例如燈70等視覺指示器、或例如發(fā)射高音特別信號的聲音發(fā)生器等聽覺發(fā)生器72。 對待被警報的人而言的另一種可能性是利用由致動器66激勵的振動裝置74。裝置74可以收納于例如穿戴在人手臂或腿上的帶中。致動器68也激勵信號發(fā)生器76。這產(chǎn)生被唯一調(diào)制并且攜帶與人關(guān)聯(lián)的身份數(shù)據(jù)的聽覺脈沖序列。調(diào)制的信號由發(fā)射器84發(fā)射并且由接收器42檢測到。在單元40中進(jìn)行解調(diào)后，信號被應(yīng)用到信號處理器38，該信號處理器以與處理器66相似的方式發(fā)揮作用，以提取期望的信號并且抑制背景噪聲信號。由發(fā)生器76產(chǎn)生脈沖與源自發(fā)生器30中的脈沖相關(guān)聯(lián)是優(yōu)選的，在于來自發(fā)生器76的每個脈沖在由信號處理器66檢測到源自發(fā)生器30中的脈沖結(jié)束時開始。這簡化了脈沖的識別以及由脈沖輸送的信息的處理。計(jì)時器36能夠計(jì)測來自發(fā)生器30的脈沖的結(jié)束與來自信號發(fā)生器76的響應(yīng)脈沖的開始之間的間隔。信號處理器38利用該信息計(jì)算車輛14與攜帶單元20的人之間的距離。如果這個距離低于預(yù)定最小距離，那么致動器44 響應(yīng)于信號處理器38能夠經(jīng)由輸出裝置46產(chǎn)生警告信號以警報車輛14的操作者。警告信號本質(zhì)上可以是聽覺的、視覺的或振動的。致動器也可以經(jīng)由輸出裝置48獨(dú)立于車輛的操作者起動動作。例如致動器可以連接到車輛，以便在緊急情況中車輛根據(jù)情況通過關(guān)閉其發(fā)動機(jī)或中斷對車輛的電力供應(yīng)而被停用。已經(jīng)參考接近的檢測或發(fā)出信號描述了本發(fā)明。然而，發(fā)射脈沖的能力隨之帶有能夠從每個發(fā)射器發(fā)射數(shù)據(jù)到相應(yīng)接收器的可能性。用于接近檢測且被適當(dāng)?shù)卣{(diào)制的音頻脈沖可以用于這個目的。替代地或附加地，音頻脈沖可以為數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪康亩鴮ｉT地產(chǎn)生。 這些數(shù)據(jù)脈沖可以用于不同的應(yīng)用，例如控制采礦機(jī)或鉆井機(jī)的操作和爆破處理等。例如， 調(diào)制器32響應(yīng)于由操作者輸入的數(shù)據(jù)信號30A，可以調(diào)制發(fā)射到接收器60的音頻脈沖序列。然后操作者可以例如經(jīng)由視覺裝置70獲得相關(guān)的提取數(shù)據(jù)，從而操作者被指示執(zhí)行某些處理或步驟。相似地，在相反方向，數(shù)據(jù)可以由操作者傳送給控制車輛20運(yùn)行的人。適于用在由許多車輛橫穿的區(qū)域中的另一個改進(jìn)是，對每個車輛分配各自的單元 18，該單元以所描述的方式發(fā)射音頻信號，該音頻信號被編碼或以其他方式處理以便該信號與發(fā)出該信號的車輛唯一關(guān)聯(lián)。當(dāng)兩個車輛來到彼此的信號范圍內(nèi)時，發(fā)射的音頻信號由相應(yīng)的車輛檢測。該布置適合于避撞系統(tǒng)，因?yàn)閬碜苑浅＝咏诙囕v的第一車輛或其他裝置的檢測到的信號可以用來向操作者發(fā)出警告，以停止發(fā)動機(jī)，從而中斷采礦行為等。
本發(fā)明的系統(tǒng)具有許多優(yōu)點(diǎn)。人能夠直接檢測(聽到)來自單元18的音頻信號。 因此單元的操作的檢查由相關(guān)的人自動完成。來自發(fā)生器30的聽覺脈沖本質(zhì)上復(fù)制存在的聽覺警告系統(tǒng)，并且實(shí)現(xiàn)相同的功能。聲音不像射頻信號那樣定向，從而這使得能夠在全方向基礎(chǔ)上建立安全功能。聲音信號在危險區(qū)域中很好地傳播，而與金屬的存在、區(qū)域中的巖石或灰塵的類型、雙向無線電的使用等無關(guān)。并且，聲音信號可以用于數(shù)據(jù)交換，其不依賴于接近檢測功能。
權(quán)利要求
1.一種警告系統(tǒng)，所述警告系統(tǒng)包括用于設(shè)備的第一發(fā)射器、第一接收器、第一致動器；以及用于處在所述設(shè)備附近的至少一個人的第二發(fā)射器、第二接收器及第二致動器，其中操作所述第一發(fā)射器以發(fā)射第一音頻信號，并且所述第二接收器在檢測到所述第一音頻信號時使得所述第二致動器能夠向人警報所述設(shè)備的接近并且使所述第二發(fā)射器能夠發(fā)射第二音頻信號，并且所述第一接收器在檢測到所述第二音頻信號時使得所述第一致動器能夠指示人向所述設(shè)備的接近。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的警告系統(tǒng)，其中所述第一致動器當(dāng)被啟用時產(chǎn)生信號，以向所述設(shè)備的操作者警報人的接近。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的警告系統(tǒng)，其中所述第二致動器當(dāng)被啟用時發(fā)射警報信號，以向人警報所述設(shè)備的接近。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的警告系統(tǒng)，其中所述警報信號是視覺信號、聽覺信號和振動信號的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4任意一項(xiàng)所述的警告系統(tǒng)，其中所述第二發(fā)射器、第二接收器及第二致動器容納在由人攜帶的整體包裝中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5任意一項(xiàng)所述的警告系統(tǒng)，所述警告系統(tǒng)包括與設(shè)備關(guān)聯(lián)的處理器，所述處理器使用來自第一音頻信號和第二音頻信號的數(shù)據(jù)并且計(jì)算所述設(shè)備和人之間的間距。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6任意一項(xiàng)所述的警告系統(tǒng)，其中所述第一音頻信號包括多個調(diào)制脈沖，并且所述第二音頻信號包括多個調(diào)制脈沖。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的警告系統(tǒng)，其中所述第二音頻信號中的每個脈沖在檢測到所述第一音頻信號中的各個調(diào)制脈沖的結(jié)束時開始。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8任意一項(xiàng)所述的警告系統(tǒng)，其中所述第一音頻信號被編碼成與設(shè)備唯一地關(guān)聯(lián)，并且所述第二信號被編碼成與發(fā)出該第二信號的人唯一地關(guān)聯(lián)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的警告系統(tǒng)，其中所述第一音頻信號也用于傳送與人的接近不相關(guān)的數(shù)據(jù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的警告系統(tǒng)，其中所述第二音頻信號也用于傳送與人的接近不相關(guān)的數(shù)據(jù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的警告系統(tǒng)，其中所述第一音頻信號也用于傳送與附加設(shè)備的接近有關(guān)的數(shù)據(jù)。
全文摘要
一種警告系統(tǒng)，其中從設(shè)備連續(xù)地發(fā)射音頻脈沖序列，并且其中暴露于所述音頻脈沖序列的人攜帶有檢測器，所述檢測器響應(yīng)于脈沖序列的檢測，發(fā)射在設(shè)備處檢測的音頻脈沖。
文檔編號B66C15/04GK102292751SQ200980155262
公開日2011年12月21日 申請日期2009年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月25日
發(fā)明者J.U.萊帕南, O.烏斯特休詹 申請人:桑德威克采礦和建筑Rsa股份有限公司