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(dòng)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(dòng)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(huì)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(shí)到機(jī)器附近的人員的存在。這些機(jī)器因此會(huì)對(duì)人造成嚴(yán)重的安全威脅，并且不幸地會(huì)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(dòng)器；以及用于處在所述設(shè)備附近的至少一個(gè)人的第二發(fā)射器、第二接收器以及第二致動(dòng)器，其中操作所述第一發(fā)射器以發(fā)射第一音頻信號(hào)，并且所述第二接收器在檢測到所述第一音頻信號(hào)時(shí)使得所述第二致動(dòng)器能夠向人警報(bào)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(hào)，并且所述第一接收器在檢測到所述第二音頻信號(hào)時(shí)使得所述第一致動(dòng)器能夠指示人向設(shè)備的接近。所述第一致動(dòng)器當(dāng)被啟用時(shí)，可以產(chǎn)生音頻信號(hào)或視覺信號(hào)或兩種信號(hào)，以向設(shè)備的操作者警報(bào)人的接近。所述第一致動(dòng)器可以連接到所述設(shè)備，以便當(dāng)被啟用時(shí)，所述第一致動(dòng)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(dòng)器當(dāng)被啟用時(shí)，可以發(fā)射警報(bào)信號(hào)以向人警報(bào)所述設(shè)備的接近。所述警報(bào)信號(hào)可以是視覺信號(hào)、聽覺信號(hào)或振動(dòng)信號(hào)。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(dòng)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(gè)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(hào)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€(gè)發(fā)射器或兩個(gè)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(hào)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。例如，音頻信號(hào)可以包括多個(gè)音頻脈沖，其可以在時(shí)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(hào)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(hào)，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)姆绞浇惶妗？梢哉{(diào)制第一音頻信號(hào)以便電子地區(qū)分第一音頻信號(hào)和其他噪聲或聲音。也可以調(diào)制第二音頻信號(hào)。第一音頻信號(hào)可以包括多個(gè)調(diào)制脈沖。第二音頻信號(hào)可以包括多個(gè)調(diào)制脈沖。第二音頻信號(hào)中的每個(gè)脈沖可以在檢測到第一音頻信號(hào)中的調(diào)制脈沖的結(jié)束時(shí)開始?？梢詫⒌谝灰纛l信號(hào)編碼成與設(shè)備唯一地關(guān)聯(lián)。相似地，可以將第二信號(hào)編碼成與發(fā)出第二信號(hào)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(hào)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(hào)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(gè)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(gè)人員16警報(bào)當(dāng)車輛非常接近這個(gè)人時(shí)會(huì)出現(xiàn)的潛在危險(xiǎn)。車輛14裝備有單元18，并且每個(gè)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(shí)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(hào)發(fā)生器30、調(diào)制器32、 發(fā)射器34、計(jì)時(shí)器36、信號(hào)處理器38、解調(diào)器40、接收器42、致動(dòng)器44以及連接到致動(dòng)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(hào)處理器 66、致動(dòng)器68、視覺輸出裝置70、聽覺輸出裝置72、振動(dòng)輸出裝置74、信號(hào)發(fā)生器76、包含唯一識(shí)別號(hào)碼的存儲(chǔ)裝置80、調(diào)制器82以及發(fā)射器84。在系統(tǒng)的使用中，對(duì)由車輛14攜帶的信號(hào)發(fā)生器30進(jìn)行操作以產(chǎn)生音頻信號(hào)，該音頻信號(hào)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(hào)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(hào)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(dòng)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(hào)應(yīng)用到信號(hào)處理器66，該信號(hào)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(hào)發(fā)生器、并且會(huì)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(hào)。處理器還識(shí)別最強(qiáng)的不需要的噪聲信號(hào)并且進(jìn)行預(yù)處理以從總的進(jìn)入信號(hào)去掉不需要的噪聲信號(hào)。使用專門設(shè)計(jì)的技術(shù)利用所需信號(hào)的唯一編碼選擇性地放大所需信號(hào)。這樣，信號(hào)處理器能夠基本上抑制輸入信號(hào)中的所有背景和外部噪聲信號(hào)，并且能夠肯定地識(shí)別來自發(fā)生器30的信號(hào)。當(dāng)肯定地識(shí)別到來自信號(hào)發(fā)生器30的信號(hào)時(shí)，致動(dòng)器68以這樣一種方式響應(yīng)向攜帶單元20的人警報(bào)車輛14非常接近該人并且因此已經(jīng)出現(xiàn)潛在危險(xiǎn)的情況。致動(dòng)器可以激勵(lì)例如燈70等視覺指示器、或例如發(fā)射高音特別信號(hào)的聲音發(fā)生器等聽覺發(fā)生器72。 對(duì)待被警報(bào)的人而言的另一種可能性是利用由致動(dòng)器66激勵(lì)的振動(dòng)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(dòng)器68也激勵(lì)信號(hào)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(hào)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(hào)被應(yīng)用到信號(hào)處理器38，該信號(hào)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(hào)并且抑制背景噪聲信號(hào)。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(gè)脈沖在由信號(hào)處理器66檢測到源自發(fā)生器30中的脈沖結(jié)束時(shí)開始。這簡化了脈沖的識(shí)別以及由脈沖輸送的信息的處理。計(jì)時(shí)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(hào)發(fā)生器76的響應(yīng)脈沖的開始之間的間隔。信號(hào)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(gè)距離低于預(yù)定最小距離，那么致動(dòng)器44 響應(yīng)于信號(hào)處理器38能夠經(jīng)由輸出裝置46產(chǎn)生警告信號(hào)以警報(bào)車輛14的操作者。警告信號(hào)本質(zhì)上可以是聽覺的、視覺的或振動(dòng)的。致動(dòng)器也可以經(jīng)由輸出裝置48獨(dú)立于車輛的操作者起動(dòng)動(dòng)作。例如致動(dòng)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(dòng)機(jī)或中斷對(duì)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(hào)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(gè)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(gè)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(hào)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(gè)改進(jìn)是，對(duì)每個(gè)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(hào)，該音頻信號(hào)被編碼或以其他方式處理以便該信號(hào)與發(fā)出該信號(hào)的車輛唯一關(guān)聯(lián)。當(dāng)兩個(gè)車輛來到彼此的信號(hào)范圍內(nèi)時(shí)，發(fā)射的音頻信號(hào)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(hào)可以用來向操作者發(fā)出警告，以停止發(fā)動(dòng)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(hào)。 因此單元的操作的檢查由相關(guān)的人自動(dòng)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(hào)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(hào)在危險(xiǎn)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(hào)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(dòng)器；以及用于處在所述設(shè)備附近的至少一個(gè)人的第二發(fā)射器、第二接收器及第二致動(dòng)器，其中操作所述第一發(fā)射器以發(fā)射第一音頻信號(hào)，并且所述第二接收器在檢測到所述第一音頻信號(hào)時(shí)使得所述第二致動(dòng)器能夠向人警報(bào)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(hào)，并且所述第一接收器在檢測到所述第二音頻信號(hào)時(shí)使得所述第一致動(dòng)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(dòng)器當(dāng)被啟用時(shí)產(chǎn)生信號(hào)，以向所述設(shè)備的操作者警報(bào)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(dòng)器當(dāng)被啟用時(shí)發(fā)射警報(bào)信號(hào)，以向人警報(bào)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(bào)信號(hào)是視覺信號(hào)、聽覺信號(hào)和振動(dòng)信號(hào)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(dòng)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(hào)和第二音頻信號(hào)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(hào)包括多個(gè)調(diào)制脈沖，并且所述第二音頻信號(hào)包括多個(gè)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(hào)中的每個(gè)脈沖在檢測到所述第一音頻信號(hào)中的各個(gè)調(diào)制脈沖的結(jié)束時(shí)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(hào)被編碼成與設(shè)備唯一地關(guān)聯(lián)，并且所述第二信號(hào)被編碼成與發(fā)出該第二信號(hào)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(hào)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(hào)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(hào)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(hào)B66C15/04GK102292751SQ200980155262
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)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(qǐng)人:桑德威克采礦和建筑Rsa股份有限公司