CN101384216B - 监控装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及手持式工具监控装置(10)。手持式工具监控装置(10)包括：安装件和监控组件(12)，在使用手持式工具监控装置时所述安装件形成为手持式工具(22)的一部分，监控组件(12)被配置为可松脱地连接到所述安装件。监控组件(12)包括手持式工具监控装置(10)的操作部分，并且该手持式工具监控装置进一步包括：振动传感器和计时器。当所述监控组件被连接到所述安装件时，振动传感器可操作为检测手持式工具(22)的振动并响应于已检测的振动提供振动信号。计时器根据振动信号操作以记录手持工具(22)的振动的持续时间。

Description

监控装置

发明领域

本发明涉及监控装置和方法，特别是涉及手持式工具监控装置和方法。

发明背景

很多手持式或手动式工具将振动传送给操作员的手或臂。众所周知，这种通常被称为手臂振动(HAV)的传送振动，在定期的长期暴露(exposure)之后，能导致痛苦的和致残的疾病，例如，白指(white finger)。

用于监视暴露于引起HAV的工具的装置是已知的。GB 2411472A描述了一种由操作员佩戴的振动监视器。GB 2411472A的振动监视器包括：振动传感器和存储器。该振动传感器测量操作员正在使用的工具的振动幅度和频率，该振动的幅度和频率连同时间和日期标记一起被存储在存储器中。GB 2413189A描述了操作员持有的振动监视器。该振动监视器包括：振动传感器和处理电子设备。振动传感器测量操作员正在使用的工具的振动，而处理电子设备确定那个操作员在振动下累加暴露(cumulativeexposure)并在暴露在振动下超出安全水平之前给该操作员提供指示。GB2299168A描述了一种佩戴在操作员的手腕上的振动监视器。该振动监视器包括：振动传感器和处理电子设备。该振动传感器测量操作员在使用工具期间操作员所经受的振动，并且当振动水平超出预定阈值的累加时间超出预定持续时间时，该处理电子设备发出警报。

本发明者已经了解前述装置具有缺点。

因此，本发明的目的是提供用于测量手持式工具的振动的装置。

本发明更进一步的目的是提供用于测量手持式工具的振动的持续时间的装置。

发明内容

根据上述评论提出了本发明，并且因此从第一方面提供了手持式工具监控装置，其包括：安装件和监控组件，所述安装件在使用手持式工具监控装置时形成为手持式工具的一部分，所述监控组件其被配置为可松脱地连接到安装件，该监控组件包括手持式工具监控装置的操作(operative)部分，手持式工具监控装置进一步包括振动传感器和计时器，当监控组件被连接到安装件时，振动传感器可操作为检测手持式工具的振动并响应于所检测到的振动提供振动信号，且计时器根据该振动信号运转以记录手持式工具振动的持续时间。

使用中，监控组件或者被连接到手持式工具上的安装件或者形成为该手持式工具的一部分，并且该手持式工具被操作。手持式工具产生的振动由振动传感器检测并且计时器基于该检测结果运转以记录振动的持续时间。当工具的使用结束时，监控组件能够从安装件上移除。因此，监控组件能够，例如，被操作员在另一个手持式工具上使用。发明者已经理解：与GB 2411472A，GB 2413189A和GB 2299168A的装置相比，直接在工具上测量振动能够对操作员所经历的振动提供更准确和可靠的测量。更具体地说，GB 2411472A，GB 2413189A和GB 2299168A的装置的准确度和可靠性会取决于该装置是如何被使用的。例如，如果抓着工具的手不是支撑着已知装置的手或臂，那么振动水平和振动的持续时间可能不能被正确地测量。此外，已知装置对振动的测量受佩戴该装置的位置或拿着该设备的方式的影响。因为振动传感器形成了安装件或监控组件的一部分，而安装件或监控组件在使用中连接到待被监控的手持式工具，因此本发明包括直接在手持式工具上测量振动并且还提供从该工具移除监控组件。因此，监控组件能被用于，例如，为特定操作员提供振动暴露(vibration exposure)的记录。

更具体地说，监控组件可被配置为由操作员携带。

更具体地说，监控组件可具有许可该监控组件被容纳在操作员的衣袋中的大小。

可选择地或另外，该监控组件可被配置为由特定的操作员使用。例如，监控组件可包括一种代码(可能为电子形式)，该代码将监控组件标识为供特定操作员使用。

可选择地或另外，安装件可被配置为连接到手持式工具。例如，安装件可借助于螺栓、铆钉或提供安装件到工具的永久性连接的类似的装置被连接。

可选择地或另外，安装件可形成手持式工具的整体的部分。例如，安装件外壳可与手持式工具的外壳整体形成。

更具体地说，当满足预定条件时，手持式工具和手持式工具监控装置可被配置为关闭该手持式工具。

更具体地说，手持式工具和手持式监控装置可被配置为通过停止用于操作该手持式设备的能量供应而关闭该手持式工具。

可选择地或另外，预定条件可包括下述条件中的至少一个条件：振动水平值被达到，错误的许可被提供给手持式工具监控装置。在振动值被达到的情况下，当振动水平或记录的振动持续时间超出预定阈值，例如：超过指示振动剂量水平的阈值时，预定条件可被满足。在错误许可被提供的情况下，用户可能必须向监控组件输入识别信息，该识别信息标识他是监控组件的用户，并且因此，标识他是手持式工具的用户。提供对许可的核查能够减少未被授权的人使用该手持式工具的可能性，或者减少振动剂量率已经被超出的人使用该手持式工具的可能性。

可选择地或另外，安装件和监控组件可被配置为由用户通过单一手动操作被相互分开。例如，可由该用户将该监控组件拉离该安装件或相对于该安装件扭转该监控组件，使该监控组件从该安装件分离。

可选择地或另外，监控组件和安装件可包括各自的协同工作的磁性组件，这些协作磁性组件在使用中提供监控组件到安装件的可松脱连接。因此，用户可快速地将监控组件与安装件分开。

可选择地或另外，监控组件和安装件可具有各自的表面轮廓，该表面轮廓被配置为相互啮合以提供监控组件与安装件的可松脱的连接。

更具体地说，安装件可界定一个凹进部分，其被配置为容纳监控组件的主体的至少一部分。

可选择地或另外，监控组件可包括电源开关，其被配置为当监控组件连接到安装件上时，接通监控组件。

更具体地说，电源开关可包括下述中的至少之一：电驱动开关和机械驱动开关。电驱动开关可为磁驱动的。例如，电驱动开关可为磁簧开关(reedswitch)。机械驱动开关可为按钮开关。因此，在按钮开关被使用的情况下，监控装置可被配置成使监控组件到安装件的连接驱动按钮开关。

可选择地或另外，安装件可包括安装件所连接到的手持式工具的手持式工具信息。

更具体地说，安装件可被配置为将手持式工具信息传送给监控组件。

更具体地说，安装件可包括通信组件，其可操作为将手持式工具信息无线地传送给监控组件。

更具体地说，通信组件可为无源的。例如，通信组件可为RFID标签。

更具体地说，监控组件可操作为驱动无源通信组件并接收从安装件传送来的手持式工具信息。

可选择地或另外，手持式工具信息可包括手持式工具识别信息。例如，这种识别信息可为安装件所连接到的手持式工具的序列号(serial code)。

可选择地或另外，手持式工具信息可包括手持式工具振动信息。

更具体地说，手持式工具振动信息可包括预定振动剂量率。该振动剂量率可为由该手持式工具在预定的时间周期内使用时产生的振动的值。以厂商的说明为基础或以对手持式工具的测量为基础(例如在手持式工具上的触发手柄的位置处)，可预先确定振动剂量率。

可选择地或另外，在振动传感器被配置为对3个相互正交的轴上的振动作出响应的情况下，手持式工具振动信息可包括关于哪一个测量轴或轴的组合被用于对振动进行测量或检测的振动轴信息。

可选择地或另外，监控组件可被配置为根据从安装件传送来的振动剂量率和由计时器记录的振动的持续时间来提供振动暴露值。

更具体地说，监控组件可被配置为用计时器记录的振动持续时间乘以振动剂量率以提供振动暴露值。

可选择地或另外，振动传感器可包括至少一个振动传感器，例如至少一个3-轴加速计。

更具体地说，振动传感器可包括多个振动传感器。

可选择地或另外，监控装置可被配置为根据多个振动信号中的至少一个来操作。

更具体地说，监控装置可被配置为根据多个振动信号中选择的一个来操作。例如，多个振动信号可关于特定的特性互不相同，这些特性例如，可检测的加速度的范围、敏感度、噪声、振动频率的范围或振动轴。

在一种形式中，振动传感器可被配置为对可检测的加速度的多个范围作出响应并给每个范围提供振动信号。因此，监控装置可被配置为从多个振动信号中选择具有最大幅度的振动信号。例如，在振动传感器包括3个加速计，且第一加速计被调到对低水平的最大加速度作出响应、第二加速计被调到对中间水平的最大加速度作出响应，以及第三加速计被调到对高水平的最大加速度作出响应的情况下，具有最大幅度的振动信号可被选择。

在另一种形式中，振动传感器可被配置为对3个相互正交轴中的振动作出响应并提供对于每个轴提供振动信号。

更具体地说，监控装置可被配置为选择3个振动信号中的一个。

更具体地说，监控装置可操作为基于3个振动信号之间的比较选择振动信号，例如，选择具有表示最强振动的最高值的振动信号。

可选择地或另外，可采用振动信号的均方根(RMS)值。在存在不止一个振动传感器的情况下，可采用每个振动传感器的振动信号的均方根值。

可选择地或另外，监控装置可被配置为根据振动信号中选择的一个操作计时器。

可选择地或另外，监控装置可被配置为提供对数据的累加存储，例如，对振动暴露值的累加存储。因此，在一个扩展时间周期内，例如，在工具在一天中被几次使用的某个全天内，可累加暴露值。

可选择地或另外，手持式工具振动信息可包括预定振动阈值。该振动阈值可表示在该手持式工具正在工作并准备使用时显示出的最小的振动水平。该振动阈值能被用于区分该手持式工具正在工作且准备使用时的振动水平与该工具处于备用状态但未在工作且准备使用时的振动水平。例如，当非电动或非气动工具(内燃机驱动的工具)被连接到能量源且被接通处于备用状态时(即，当内燃机正在运行时)比它们正在工作并准备使用时(例如：当树篱修剪机的刀刃正在操作时)具有较低但有效的振动水平。同样地，某些电动或气动工具旨在仅在被接通的时间中的一部分时间中操作且准备使用。因此，这种电动或气动工具，例如：角向磨光机(anglegrinder)，可具有表示该工具在工作且准备使用时(例如：当角向磨光机的圆盘正在旋转时)达到的振动的最小值。

因此，监控组件可被配置为根据振动阈值操作计时器。更具体地说，监控组件可操作为将振动传感器提供的振动信号与振动阈值进行比较，并根据该比较操作计时器。因此，如果振动信号大于振动阈值，那么计时器可被启动。并且，如果振动信号下降到该振动阈值下，那么计时器可被停止。

更具体地说，在振动传感器被配置为对3个相互正交的轴中的振动作出响应并对于每个轴提供振动信号以及手持式工具振动信息包括振动轴信息的情况下，监控组件可操作为基于该振动轴信息选择振动信号或振动信号的组合。

可选择地或另外，在振动传感器被配置为对3个相互正交的轴中的振动作出响应并对于每个轴提供振动信号的情况下，监控组件可被操作为基于3个振动信号之间的比较选择振动信号或振动信号的组合，并用选择的一个振动信号或多个振动信号与振动阈值进行比较。

更具体地说，监控组件可操作为选择表示最强振动的一个振动信号或振动信号的组合。

该手工具监控装置可进一步包括指示器，其被配置为根据振动信号指示至少一个振动值。

更具体地说，上述至少一个指示的振动值可包括至少一个振动暴露值。

更具体地说，上述至少一个振动暴露值可包括用户使用监控装置的当天的剩余暴露值。对于用户，可存在安全的每日振动暴露极限。因此，剩余的暴露值能够对在达到用户的暴露限度之前，还有多少进一步工作能由该用户完成提供有用的指示。

可选择地或另外，所述至少一个振动暴露值可包括：涵盖多次使用的用户的累加暴露值。因此，例如，在用户在早上将监控装置连接到特定的工具并利用该监控装置，然后拆下该监控装置达到一段时间，之后在下午再次将该监控装置连接到上述特定的工具以再次使用的情况下，累加暴露值相当于在早上和下午对监控装置的使用期间的暴露值的和。

可选择地或另外，所述至少一个振动暴露值可包括在与最近使用的工具一起使用监控装置期间的用户的上一个(last)暴露值。因此，例如，在监控装置同几个工具轮流使用时，上一个暴露值相当于在同最近使用的工具使用的期间测得的暴露值。

可选择地或另外，指示器可包括操作为显示至少一个振动暴露值的多个数字。

更具体地说，在所述至少一个振动暴露值包括使用当天的剩余暴露值、累加的暴露值和上一个暴露值的情况下，指示器可操作为同时显示这些暴露值中的至少2个。

可选择地，指示器可操作为交替显示这些暴露值中的至少两个。

可选择地或另外，指示器可操作为选择性地或者与累加暴露值一起或者与上一个暴露值一起显示剩余暴露值。

更具体地说，监控装置可操作为当监控装置连接到工具上时，选择累加暴露值用于显示。

可选择地，该监控装备可操作为当监控装置与工具分离时，选择上一个暴露值用于显示。

可选择地或另外，指示器可被配置为指示多种类型的振动值。

更具体地说，指示器可包括多个可视的指示器，每个可视的指示器操作为指示多种类型的振动中的一种，例如，对应于低于警告水平值的振动水平、高于警告水平值的振动水平和高于暴露极限值的振动水平。

更具体地说，可视指示器可操作为显示不同的颜色，例如：绿色、黄色(amber)和红色。

在第一形式中，监控组件可包括振动传感器和计时器。

在第二形式中，安装件可包括振动传感器而监控组件可包括计时器。监控组件可包括微处理器。因此，该计时器可作为该微处理器的一部分被包含。

在第三形式中，安装件可包括振动传感器和计时器。更具体地说，监控组件可包括数据存储器。

更具体地说，监控组件可被配置为将基于振动信号的振动周期性地存储在数据存储器中。因此，在使用过程中，能够对振动水平做记录。例如，监控组件可被构成为有源RFID卡。

手持工具监控装置可进一步包括用户识别组件，其被配置为识别多个可能用户中的一个。这例如在手持式监控装置被用在雇用的场所且可能被多个雇员中的任何一个使用的情况下会是有利的。

更具体地说，用户识别组件可包括特定用户组件(例如：磁条识别卡)，以及分离的、特定用户可配置的组件，特定用户组件含有特定用户的信息(例如：特定用户的工资号)且被配置为由特定用户携带，特定用户可配置的组件与振动传感器相关联，且该特定用户的信息会被传送到特定用户可配置的组件。使用中，用户可携带特定用户组件并且用它将针对该用户的信息传送给用户可配置组件。这允许手持工具监控装置被几个用户使用。更具体地说，可以区分不同用户对该工具的使用，并能确定每个用户的振动暴露。

手工具监控装置可进一步包括：基础组件，其被配置为在与使用手持式工具上的振动传感器的位置间隔开的中枢位置处使用。

更具体地说，基础组件和振动传感器可被配置为在基础组件和振动传感器之间对传输信号进行传输。

更具体地说，基础组件和振动传感器可被配置为通过有线耦合和感应耦合中的至少一个对传输信号进行传输。

可选择地或另外，传输信号可包括功率信号(power signal)(例如，用于对振动传感器中的电池进行再充电)和数据信号中的至少一个。因此，在一种优选的形式中，借助于在基础组件和振动传感器之间的感应耦合，可对振动传感器的电池再充电。

可选择地或另外，基础组件可被配置为提供下述中的至少一个：当振动传感器未使用时，对振动传感器进行存储；对与振动传感器相关联的电池电源进行再充电；对在使用手持式工具上的振动传感器时所记录的数据进行存储；以及借助于特定用户信息将振动传感器配置为供特定用户使用。

更具体地说，该基础组件可被配置与多个振动传感器一起使用。

可选择地或另外，手持式工具监控装置的操作部分可包括下述中的至少一个：振动传感器、计时器和数据存储器。

可选择地或另外，监控装置可进一步包括通信装置，通信装置包括：第一射频识别(RFID)收发机和第二射频识别收发机，第一RFID收发机和第二RFID收发机被配置为在第一RFID收发机和第二RFID收发机之间无线地传输数据，第一RFID收发机形成基础组件的一部分，而第二RFID收发机形成监控组件的一部分。

更具体地说，第一RFID收发机和第二RFID收发机可被配置为工作在下述频率的至少一个：125kHz和13.56MHz。

可选择地或另外，可通过关闭其发射的RF场，配置第一RFID收发机和第二RFID收发机中的一个。因此，在两个RFID收发机中，只有一个收发机，即，正在传输数据的RFID收发机，可使其发射场开启。

更具体地说，在RFID收发机工作在125kHz的情况下，发射场可通过向RFID收发机写入一个适当的命令而被关闭。

可选择地，在RFID收发机工作在13.56MHz的情况下，发射场可通过在向RFID收发机写入含有选项位的控制字之后，向RFID收发机写入一串“1”而被关闭。

可选择地或另外，第一RFID收发机和第二RFID收发机可被配置为在数据从一个传输到另一个之前，在它们之间进行握手。

更具体地说，基础组件可包括RFID转发器(transponder)，并且第二RFID收发机可被配置为从RFID转发器接收数据。当第二RFID收发机从RFID转发器接收数据时，第二RFID收发机可被配置为等待第一RFID收发机传输数据。

可选择地或另外，第一RFID收发机和第二RFID收发机可被配置为在他们之间进行数据的双工传输。

可选择地或另外，手持式工具监控装置可进一步包括：隔离器，其可操作为改变振动信号以将手持式工具和操作员之间的振动特性的变化考虑进来。因此，例如，隔离器可被用于考虑手持式工具上的受隔离的手柄的振动减少效果。

更具体地说，隔离器可包括至少一个滤波器。更具体地说，该滤波器可包括下述中的至少一个：电子滤波器和机械滤波器(例如：设置在振动传感器之下的橡胶)。例如，电子滤波器可被设置用于振动的每个轴。当滤波器是电子滤波器时，滤波器系数可被预定并被例如存储在安装件中。

可选择地或另外，手持式工具监控装置可操作为存储振动信号。因此，例如，振动信号可被用于提供错误使用工具的指示，这由异常高的振动水平指示出来。可选择地，例如，振动信号可被用于提供工具故障或需要使该工具进行维修的指示(例如，根据异常高的振动水平或特定的频率特性)。振动信号还可被用于提供基于计时器的操作而确定的振动暴露的检查。

可选择地或另外，手持式工具监控装置可被配置为存储数据(例如，所记录的振动持续时间)，所述数据为下述数据中的至少之一：时间标记和日期标记。因此，可建立对一段时间内的振动剂量的记录。

本文使用的术语：手持式工具，应被理解为涵盖了手扶式工具以及实际上在使用期间接触操作员的手或其身体其它部位的任何类型的工具或机器。

上面的方面的更进一步的实施方式可包括下面的方面中的一个或多个特性。

根据本发明的第二方面，提供了一种使用监控装置的手持式工具监控方法，该监控装置包括：安装件和监控组件，该方法包括如下步骤：将包括手持式工具监控装置的操作部分的监控组件连接到安装件，该安装件在使用时形成为手持式工具的一部分，监控组件和安装件被配置为监控组件与安装件可松脱地连接；操作手持式工具监控装置的振动传感器以检测手持式工具的振动并根据已检测的振动提供振动信号；根据振动信号操作手持式工具监控装置的计时器以记录手持式工具的振动的持续时间；以及将监控组件从安装件移除。

更具体地说，将安装件连接到手持式工具的步骤可包括：将安装件连接到手持式工具上的、与工具被使用时操作员接合该手持式工具的位置间隔开的位置。

更具体地说，将安装件连接到手持式工具的步骤可包括：将安装件连接到手持式工具上的、与工具被使用时操作员接合该手持式工具的位置尽可能近的位置。

本发明的第二方面的实施方式可包括本发明的第一方面的一个或多个特性。

根据本发明的第三方面，提供了一种手持式工具，其包括根据本发明的第一方面的手持式工具监控装置。

本发明的第三方面的实施方式可包括本发明的第一方面的一个或多个特性。

根据本发明的第四方面，提供了一种包括振动传感器和计时器的手持式工具监控装置，该振动传感器在使用中形成为手持式工具的一部分并可操作为检测手持式工具的振动并响应于所检测的振动提供振动信号，该计时器可操作来根据振动信号记录对应于该手持式工具的振动持续时间的信息，该手持式工具监控装置可操作为存储对应于振动信号的信息。

更具体地说，手持式工具监控装置可进一步包括数据存储器。

更具体地说，数据存储器可操作为存储对应于振动信号和由计时器记录的持续时间的信息。

可选择地或另外，振动传感器可形成为安装件的一部分。

更具体地说，该安装件可被配置为连接到手持式工具。

可选择地或另外，该安装件可形成该手持式工具的整体部分。

本发明的第四方面的实施方式可包括本发明的第一方面到第三方面中的一个或多个特性。

根据本发明的第五方面，提供了一种手持式工具监控方法，其包括如下步骤：提供该手持式工具监控装置的振动传感器作为手持式工具的一部分；操作该振动传感器以检测手持式工具的振动并响应于所检测的振动提供振动信号；根据该振动信号操作该手持式工具监控装置的计时器以记录该手持式工具的振动的持续时间；在该手持式工具监控装置的显示器上显示消息，该消息是基于下述中的至少一个：所记录的振动持续时间；和有关被检测的振动水平的信息。

在使用中，根据本发明的第五方面的方法能给操作员显示他在特定工具的使用期间的振动暴露。因此，该装置可被配置为清除显示内容并显示另外的所记录的持续时间。例如，这种另外的所记录的持续时间可作为进一步使用相同手持式工具或使用不同的手持式工具的结果。

更具体地说，振动传感器可形成为安装件的一部分。

更具体地说，安装件可被配置为连接到手持式工具。

可选择地或另外，安装件可形成为手持式工具的整体部分。

可选择地或另外，与已检测的振动水平有关的信息可包括下述中的至少一个：由一个用户在至少一个手持式工具上的多次使用得到的累加振动水平(基于所记录的持续时间或所测量的振动水平)；和手持式工具监控装置的前一次使用的振动水平(基于所记录的持续时间或所测量的振动水平)。

更具体地说，在与已检测的振动水平有关的信息包括累加的振动水平情况下，当该监控组件连接到该安装件上时，该信息可被显示。

可选择地或另外，在与已检测的振动水平有关的信息包括前一次使用的振动水平情况下，当监控组件从安装件处分开时，该信息可被显示。

可选择地或另外，基于所记录的振动持续时间的消息可为在使用当天用户的剩余暴露值。

可选择地或另外，与已检测的振动水平有关的信息可包括下述中的至少一个：由振动传感器测得的振动水平；警告情况，在该情况下，用户对振动的手持式工具的使用应该减少；以及警报情况，在该情况下，用户对振动的手持式工具的使用应该停止。

可选择地或另外，基于所记录的振动持续时间的消息和基于与已检测振动水平有关的信息的消息可被交替地显示。

本发明的第五方面的实施方式可包括本发明的第一方面到第四方面中的一个或多个特性。

根据本发明的第六方面，提供了包括第一射频识别(RFID)收发机和第二射频识别收发机的通信装置，第一RFID收发机和第二RFID收发机被配置为在第一RFID收发机和第二RFID收发机之间无线地传输数据。

已知的RFID结构包括RFID收发机和至少一个RFID转发器。该RFID收发机用由传输请求调制的RF场辐射RFID转发器，该RFID转发器通过可变负载调制入射RF场以对上述传输请求作出响应。该RFID收发机也可被用于向RFID转发器传输数据，所传输的数据被存储在RFID转发器中。因此，已知的RFID收发机具有数据读/写能力。根据本发明的第六方面，两个已知的RFID收发机被配置为从RFID收发机中的一个RFID收发机传输数据到RFID收发机中的另一个RFID收发机。

更具体地说，第一RFID收发机和第二RFID收发机可被配置为工作在如下频率中的至少一个：125kHz和13.56MHz。

可选择地或另外，可通过使其发射RF场关闭来配置第一RFID收发机和第二RFID收发机中的一个。因此，在两个RFID收发机中，只有一个RFID收发机，即，正在传输数据的RFID收发机可使其发射RF场开启。

更具体地说，在RFID收发机可工作在125kHz的情况下，发射场可通过向该RFID收发机写入合适的命令而被关闭。

可选择地，在RFID收发机可工作在13.56kHz的情况下，发射场可通过在向RFID收发机写入含有选项位的控制字之后，向RFID收发机写入一串“1”而被关闭。

可选择地或另外，第一RFID收发机和第二RFID收发机可被配置为在数据从一个RFID收发机传输到另一个RFID收发机之前，在他们之间进行握手。

更具体地说，通信装置可包括被放置在第一RFID收发机附近的RFID转发器，第二RFID收发机可被配置为从该RFID转发器接收数据。当第二RFID收发机从该RFID转发器接收数据时，第二RFID收发机可被配置为等待第一RFID收发机发送数据。

可选择地或另外，第一RFID收发机和第二RFID收发机可被配置为在它们之间进行数据的双工传输。

可选择地或另外，第一RFID收发机可形成为第一单元的一部分而第二RFID收发机可形成为第二单元的一部分，且第一单元和第二单元可相对于彼此移动。

更具体地说，第二单元可形成为被配置为监控手持式工具的振动的监控装置的一部分。

更具体地说，第一单元可形成为被配置为从监控装置接收数据的基础组件的一部分。

可选择地或另外，通信装置可包括转发器，通信装置被配置为从第一RFID收发机写数据到该转发器，并且对于第二RFID收发机，其被配置为从转发器处读取写入到该转发器的数据。这样，数据经由转发器被从第一收发机经传送到第二收发机。根据该形式，无需关闭收发机的发射场。

本发明的第六方面的进一步实施方式可包括本发明的第一方面到第五方面中的一个或多个特性。

附图说明

根据下面用实施例的方式给出的具体描述并且参考附图，本发明的进一步的特性和优点将变得明显，在这些附图中：

图1是本发明的第一个实施方式的组件的视图；

图2A到2C是图1所示的某些组件的详细视图；

图3是根据第一个实施方式的监控组件的框图；

图4是第一个实施方式的基础组件的框图；

图5是示出了第一个实施方式的基础组件的操作步骤的序列的流程图；

图6是示出了第一个实施方式的典型日常使用的示意图；

图7是本发明的第二个实施方式的示意图；

图8是本发明的第三个实施方式的示意图；

具体实施方式

图1示出了根据本发明的第一种实施方式的手持式装置10。手持式装置10包括含有振动传感器和计时器的监控组件12、基础组件14、用户识别(ID)卡16(其组成用户识别组件)、多媒体卡(MMC)18和个人计算机20。在本例中，手持式装置10与气动钻22一起使用。

用户ID卡16用于识别用户(例如，雇员)，并存储与该用户有关的信息。用户ID卡属于高矫顽性磁条(Hi Coercivity Magstripe)类型，这意味着用户将更难通过将该卡靠近磁场来移除数据。用户ID卡能够(例如，被雇主)根据预定格式用多功能打印机打印并编码。一张卡能够存储1 288位信息，该信息包括总数为56位的用户信息，其剩余数据空间可用于培训，和/或健康和安全信息。用户信息包括：ID卡识别号(64位)；10位数用户识别号(64位)；用户的敏感度水平(8位)；暴露行为值(exposure actionvalue，16位)；暴露极限值(16位)；和错误报告码(16位)。

除了用户ID卡以外，可使用授权卡。授权卡的使用提供了基础组件14的其它功能。更具体地说，该授权卡可被用于：

i)设置实时时钟；

ii)人工将监控组件从基础组件分离；以及

iii)启动和停用所有用户的基础组件。

该授权卡的数据结构如下：

数据	长度和类型	描述
			个人ID	64位整数	使用该授权卡的个人的唯一标识符
行为码	8位整数	用于指示在授权模式中的行为的一串标记位。可能的行为是：1.用户的手工输入2.改变日期3.  改变时间4.改变数据复制计时器5.改变授权要求
			时间	16位整数	给出授权卡被使用的时间的值
日期	16位整数	给出授权卡被使用的日期的值

连同用于将监控组件12连接到图1的气动钻22的安装件24一起，图2A到2C提供了图1所示的监控组件12和基础组件14的详细视图。虽然图1未明显地示出安装件24，但是，在使用中，安装件24被连接到气动钻22。

在本发明的另一种(未示出)形式中，安装件与气动钻整体成形，且安装件的外壳形成气动钻的外壳的整体部分。

图2A示出了监控组件12和安装件24。监控组件12和安装件24具有各自协同操作的磁组件(未示出)，该磁组件在使用中提供监控组件12到安装件24的可松脱的连接。并且，安装件24具有大致凹表面轮廓26，其被形成为接收监控组件12的大致凸表面轮廓28。监控组件12具有3个可视指示器(其构成一个被配置为根据振动信号来指示振动值的指示器)，它们分别显示绿色、黄色和红色。绿色指示器的操作指示振动水平低于警告水平值，黄色指示器的操作指示振动水平高于警告水平值，而红色指示器的操作指示振动水平高于暴露极限值。

在一种未示出的实施方式中，除了3个视觉指示器以外，监控组件12还具有3位数字显示器。这个3位数显示器具有传统的设计和操作。在使用中，以可选择的下述值为基础，即：用户的累加暴露值(在使用的当天，使用两个或多个工具)或者最近使用的工具的上一个暴露值，3位数字显示器显示用户在使用的当天的剩余暴露值。当监控装置被连接到工具上时，显示用户的累加暴露值。当监控装置与工具分开时，显示上一个暴露值。每隔5秒，适当的暴露值交替一次。根据由英国卫生与安全行政部门设计的点系统，在3位数显示器上显示暴露值。这样，按照代表用户的安全日限量的最大值400中的当天剩余点数，显示剩余的暴露值。下面的表格提供了在3位数显示器上显示的消息一览表：

状态	描述	取消条件
			不显示	屏幕上不显示
上一个工具的点	上一个工具上使用的点数
			总的使用点	该天已使用的总点数
工具总点	使用在工具上的总点，涵盖当天对该工具的所有使用
			“BAT”	指示电池是电力不足屏幕，逐字地示出“BAT”，但是，T将被显示为7，因为7段不能显示完整的“T”
HI”	指示已经超出该工具的过量水平，逐字地显示“HI”
			“CAL”	指示该设备处于校准模式，逐字地示出“CAL”。这将在校准操作中使用
“E01”	在没有刷卡识别的情况下从基站移除了HAV单元，并且将其连接到有	从工具上移除HAV单元

	效的工具上
			“E02”	HAV单元放在了未正确地做出响应的基站上	从基站上移除HAV单元
“E03”	HAV单元放在了未知设备上，该设备触发了连接检测	从未知设备上移除HAV单元

监控组件12(在表格中被特别称作”HAV单元”)具有永久的内部安装的可再充电电池(未示出)，这种电池的类型不会遇到电池记忆(batterymemory)的问题。通过在监控组件12和图2B所示的基础组件24之间进行有线耦合或感应耦合，对可再充电电池进行充电。监控组件12和基础组件24(在表格中被特别称作“基站”)之间的有线耦合和感应耦合都是传统的设计和操作。可再充电电池具有在两次再充电之间驱动监控组件12充分使用最少达16个小时的容量。这被认为足够用于雇员用户的全工作班次，并且还有用于加班的额外能量。预计监控组件12使用的大多数时间长度为大约9小时。这样，大多数再充电将从40％的充电电平开始。而该电池在通常被使用掉电量的第一个60％后再充电的速度较快，再充电时间与放电时间的比率等于1∶4。此外，该电池充电至40％的电平的再充电速度较慢，再充电时间与放电时间的比率等于1∶2。

图2B示出了基础组件14，其包括由点阵字符的阵列组成的显示器32。该阵列的尺寸为25×4(高乘宽)，每个点阵字符在至少5×3mm区域内具有至少8×5像素。基础组件14还具有键盘34，该键盘34具有标准的12按钮电话键，且用左右箭头代替了井号键(hash key)和星号键。提供又一个键(未示出)作为回车键使用。适当的图示在这些键上被显示。基础组件14具有对接区(docking bay)阵列36，每个对接区被配置为接收监控组件12。此外，基础组件14具有RFID读/写设备38以与监控组件12通信。

此外，基础组件14具有用于读取图1所示的用户ID卡16的磁条卡阅读器。基站能够从12V DC电源(未示出)处接收电力。一种配置包括使用连接到发电机供电或干线供电的外部供电设备。另一种配置包括使用汽车DC电压源。

图2C示出了安装件24的另一种形式，按照这种形式，凹面轮廓26的形状使其能完整地包围监控组件12的凸面轮廓28。

监控组件12和安装件24都具有塑料外壳，该外壳能够在反复地沾满混凝土斑点并被清洁干净的同时，维持可靠的操作。监控组件12和安装件24的外壳的防护等级被定为IP65。基础组件14的外壳的防护等级被定为IP54。

图3以方框图的形式示出了监控组件12。监控组件12具有三个彩色指示器30、微处理器52、存储器54、两个三轴加速计56(其组成振动传感器)、磁簧开关58和RFID接口60。微处理器52控制监控组件12的操作，此外还实现计时功能。微处理器52是Analog Devices公司的启用400MHzDSP的Blackfin(BF531SBBCZ400)。固件代码被存储在监控组件中的存储器54中，即，ST Microelectronics公司的具有SPI接口的1Mb低压串行快速擦写存储器(serial flash memory)。加速计56可靠地检测到的最大“开启”状态不大于加速计的最大加速额定值。来自于加速计56的信号通过National Semiconductor ADC124SO21模拟-数字转换器从模拟形式转换为数字形式。加速计的典型尺寸约为8×8×3mm。下表示出了第一种类型的加速计的指标：

参数	最小值	最大值
			频率范围(Hz)	1	1500
峰值加速范围(m/s^2)	-	6
			尺寸(mm)	-	5.5*5.5*1.5
噪声绝对值(m/s^2)	-	0.5

第一种类型的加速计是ST Microelectronics的三轴LIS3L06AL。

第二种类型的加速计具有如下指标：

参数	最小值	最大值
			频率范围(Hz)	1	1500
峰值加速范围(m/s^2)	-	60
			尺寸(mm)	-	5.5*5.5*1.5
噪声绝对值(m/s^2)	-	0.1

Freescale的MMA1200被用于第二种类型的加速计的z轴，而AnalogDevices的ADXL 193被用于第二种类型的加速计的其它两个轴(即，x和y)中的每一个。

微处理器起到以每个加速计能够检测到的最大加速度为基础来选择由上述两种类型的加速计之一产生的振动信号的作用。因此，例如，如果由被监视的工具产生的振动的加速度值低于上述两种类型加速计的最大加速度值中较低的一个，那么具有较低的最大可检测的加速度的加速计的振动信号将被选择。磁簧开关58起到当监控组件12被安放在安装件24中时，给监控组件12通电的作用。在本发明的一种形式中，按钮开关可代替磁簧开关被使用。在本发明的这种形式中，按钮开关被定位成当监控组件被连接到安装件时，按钮开关被促动。

当监控组件12被安放在安装件中时，RFID接口60运转以驱动包含在安装件中的无源RFID标签(未示出)，从而触发与手持式工具有关的信息(包括与振动有关的信息)向监控组件的传送。三个彩色指示器30可按照下表所示的操作：

剂量水平(大于)	警报	雇员行为(正常风险下的个人)
			0	绿灯-常亮
暴露行为值(EAV A(8))	黄灯-慢闪	减少振动工具的使用
			暴露极限值(ELV A(8))	红灯-快闪	停止振动工具在当天的使用

为了让色盲的人能区分视觉警告，这些指示器根据上面的表格运行。对于那些因HAV伤害的症状而对振动的敏感度增加的人员，指示器的警报水平被调整。

光源序列	事件	行为
			不发光(当连接到工具 上时)	监控组件损坏或没电了	如果再充电无效，将监  控组件送去修理
绿灯常亮(当连接到工 具时)	监控组件正常地工作。  处于EAV下	无
			绿灯常亮(当连接到基 础组件时)	监控组件充好电了，随  时可用	无
黄灯慢闪	已经达到行动水平	减少高振动设备的使用
			红灯快闪	已经达到极限水平	停止所有振动设备的使  用
绿灯闪烁	监控组件快要没电了	返回该单元以再次充电
			所有灯同时闪烁	工具需要检修	断开监控组件并再检测  工具然后通知领班选择

		不同的工具
			每个灯依次频闪30秒  (当连接到基础组件时)	监控组件正在基础组件  中再次充电	不要从基础组件中移除  监控组件
所有灯都亮起来(当连  接到基站时)	识别出应该从该基站移  除的监控组件	移除使用的监控组件

图4以方框图的形式示出了基础组件14。基础组件14包括：微处理器72、显示器驱动器74和显示器32、MMC卡接口76、时钟78、RFID接口38、键盘34和LED 80。基础组件14中的微处理器72是8位16MHz微处理器，即，Atmel AT Mega 325-16。存储器是微处理器72的一部分。

监控组件12和基础组件14的固件被存储在本地存储器中，这些固件在被编译和下载到本地存储器之前，已经在基于计算机的环境中被开发。固件开发、编译和下载到本地存储器的步骤都符合本领域相关技术人员所熟知的惯例。

现在，将描述第一个实施方式的数据存储格式。

监控组件12和基站14的时间和日期格式如下。时间以16位整数被存储。该整数的值乘以系统的单位速度(tick speed)1.32秒，以得到从当天开始时经过的秒数。日期也按照下表以16位整数的形式被存储：

日	月	年
			5位整数	4位整数	7位整数

在监控组件12内，下表示出了永久保存在该组件中的数据。

数据	长度和类型	描述
			单元  ID	64位整数	当生产监控组件时，被分配给每个监控组件12  的唯一的标识符
版本	32位整数	设备固件的版本号，其被用于检查基础组件14  是否与监控组件12兼容

在监控组件12临要从基础组件14上移除之前，单元ID被上载到基础组件14上。这允许基础组件跟踪监控组件。下表示出了在监控组件12临要从基础组件14上移除之前，传送到监控组件12的数据：

数据	长度和类型	描述
			个人ID	64位整数	从用户ID卡16得到的唯一标识符

敏感度	8位整数	值0和1将使正常EAV和ELV被使用。更高  的值将使EAV被设置为1/2*EAV并且用EAV  替换ELV
			初始基本  ID	64位整数	基础组件的64位唯一标识符。监控组件从该  基础组件上被移除
初始时间	16位整数	从基础组件的时钟上读取的值，其给出了当  天监控组件从基础组件移除的时间
			初始日期	16位整数	从基础组件时钟上读取的值，其给出了监控  组件从基础组件移除的日期
EAV值
			ELV值

下面的数据是在使用监控组件期间收集的并且涉及损坏的工具(例如，图1的气动钻22)和振动数据：

数据	长度和类型	描述
			行动时间	32位整数	当用户达到他的行动值时写入的时间标记
限制时间	32位整数	当用户达到他的极限值时写入的时间标记
			暴露	16位整数	用户当前A(8)暴露值
损坏的工具	10×48-位整数	从工具读取的、最多可达10个工具ID的  序列。如果该工具被确定需要检修，工具  ID将被写入该列表。
			振动记录	1000×152-位结  构	一组工具使用记录。定义在紧接下来的表  中

振动记录中的每一项由下面的字段组成：

数据	长度和类型	描述
			工具ID	64位整数	监控组件被连接到的工具的工具ID
标签ID	64位整数	工具篮(tool cradle)中的RFID标签的标识  符
			连接	32位整数	当工具被连接到监控组件时的时间标记
断开	32位整数	当工具从监控组件被断开时的时间标记
			触发时间	16位整数	连接到工具时的触发时间的总量
工具剂量	32位浮点数	离开该安装件的剂量等级
			振动指示器	32位浮点数	工具接近其额定水平的程度的指示器
标记	8位整数	状态标记。一个标记指示振动过量是否在使  用该工具期间发生

存储在安装件的RFID标签中的数据结构在下表中列出：

数据	长度和类型	描述
			标签ID	64位整数	该标签的唯一标识符
工具ID	64位整数	该工具的唯一标识符
			C<sub>xn1</sub>	16位整数	X轴隔离滤波器，系数
C<sub>xn2</sub>	16位整数	X轴隔离滤波器，系数
			C<sub>xn3</sub>	16位整数	X轴隔离滤波器，系数
C<sub>xd2</sub>	16位整数	X轴隔离滤波器，系数
			C<sub>xd3</sub>	16位整数	X轴隔离滤波器，系数
G<sub>x</sub>	16位整数	X轴隔离滤波器，增益
			C<sub>yn1</sub>	16位整数	Y轴隔离滤波器，系数
C<sub>yn2</sub>	16位整数	Y轴隔离滤波器，系数
			C<sub>yn3</sub>	16位整数	Y轴隔离滤波器，系数
C<sub>yd2</sub>	16位整数	Y轴隔离滤波器，系数
			C<sub>yd3</sub>	16位整数	Y轴隔离滤波器，系数
G<sub>y</sub>	16位整数	Y轴隔离滤波器，增益
			C<sub>zn1</sub>	16位整数	Z轴隔离滤波器，系数
C<sub>zn2</sub>	16位整数	Z轴隔离滤波器，系数
			C<sub>zn3</sub>	16位整数	Z轴隔离滤波器，系数
C<sub>zd2</sub>	16位整数	Z轴隔离滤波器，系数
			C<sub>zd3</sub>	16位整数	Z轴隔离滤波器，系数
G<sub>z</sub>	16位整数	Z轴隔离滤波器，增益
			主轴	8位整数	指示3个轴中哪个是该工具的主振动轴，并  且，因此，应该被用于开/关检测。
启用限值	16位整数	给出应该被用作阈值以确定该工具是否在使  用中的水平。
			停用限值	16位整数	给出应该被用作阈值以确定该工具是否不在  使用中的水平。
启用持续时间	16位整数	用来确定工具不在使用中的时间长度
			过剂量	16位整数	给出应该被用作阈值来确定工具何时超出可  接受的振动水平的RMS水平
剂量水平	16位整数	以定标点给出振动水平，其应该被用于该工  具上的振动剂量计算

上述数据允许对工具使用情况的几个方面作出调查。工具ID允许识别被使用的工具。连接和断开时间显示工具使用当天的时刻以及该用户使用该工具所用的时间长短。触发时间和工具剂量能够被一起使用以计算用户使用该工具时的振动暴露。此外，连接和断开时间能够与触发时间相结合以显示在工具上花费的时间和该工具实际被使用的时间的比率。同时，振动指示器能够被用于相对于工具的额定的振动水平来评估该工具产生的振动(如下部分所示)。

当监控组件12设备在当天工作结束时被送回时，在上面4个表格中的详述的数据将被写回到基础组件14。

基础组件14所保持的永久数据在下表中被列出。除了设备识别数据以外，这些数据由初始基站数据和最终基站数据组成。

数据	长度和类型	描述
			设备ID	8位整数	指示这是基础组件的标识符。2个基础组件标识  符存在，一个指示简单的再充电基础组件，另一  个指示全基础组件。这是包含在基础组件的无源  RFID标签上具有的唯一信息。
基本ID	64位整数	当制造基础组件时，被分配给每个基础组件的唯  一标识符
			版本	32位整数	指示基础组件软件的版本号
时间	n/a	当前时间，这是存取在外部时钟模块上的。尽管  如此，如前所述，在被分配给监控组件之前，当  前时间将被转换为16位时间标记。
			日期	n/a	当前日期，这是存取在外部时钟模块上的。尽管  如此，如前所述，在被分配给监控组件HAV之  前，当前日期将被转换为16位格式。

当监控组件12即将被从基础组件14上移除时，上述表格中的信息，以及从用户ID卡16读取的信息将被下载到那个单元。时间和日期被转换成16位表示形式，之后被传送。

已经从基础组件上移除的监控组件的列表被保留在基础组件内。这在下表中被示出：

数据	长度和类型	描述
			HAV ID	64位整数	被移除的监控组件的唯一标识符，必须要在  临要移除监控组件之前，从该监控组件处读  取其标识符
个人ID	64位整数	从用户ID卡得到的、移除了监控组件的个  人的唯一标识符
			时间	16位整数	指示监控组件被移除的时间的时间标记
日期	16位整数	指示监控组件被移除的日期的时间标记

当监控组件12返回到基础组件14时，数据从监控组件12传送到基础组件14，然后被存储在图1的MMC卡18中。基础组件和监控组件之间的所有通信都是使用循环冗余码(CRC)或相似的前向纠错(FEC)码进行错误检验的。若数据没有完整到达，则数据被重新发送。下载到基础组件的数据的结构在下表中给出：

数据	长度和类型	描述
			基本ID	64位整数	该基站的唯一标识符
返回时间	16位整数	给出该单元被返回到基站的当天的时间的值
			返回日期	16位整数	给出该单元被返回到基站的日期的值

下表列出了基础组件能够提出的错误消息。该表格也描述了这些消息出现的情况。“区号”是指监控组件12所处的基础组件的对接区36的号码。

代码	文本	取消条件	描述
				M1	“与HAV单  元通信失败：  区号”	30秒超时	基站不能从给定的对接区中 的HAV单元下载信息
M2	“HAV单元  未被采集”	5秒超时	某人请求一HAV单元，但未 从基站采集该HAV单元。伴 随着红色LED
				M3	“将数据复  制到存储卡”	存储卡满	某人插入了存储卡并且数据 正在被复制到它上面
M4	“复制完成”	5秒超时	有待于传送的所有数据已经 成功地上传了，伴随绿色LED
				M5	“更换存储  卡”	存储卡被替换  或警报被关闭	应该用新的存储卡替换该存 储卡

M6	“刷卡无效”	5秒超时	所刷的卡未被认可
				E1	“所有HAV  单元都在使  用中或正在  充电”	5秒超时	因为HAV单元都在充电或使  用中，因此HAV单元不能被  松脱。伴随红色LED
E2	“未知的松  脱错误”	5秒超时	因为未知的原因，HAV单元不  能被松脱，单元可以使用，然  而，松脱过程失败。伴随红色  的LED
				E3	“存储卡被  破坏”	存储卡被移除	无效的存储卡被插入或该卡  被损坏。伴随红色的LED
E4	“存储卡传  送失败”	5秒超时	在数据传输期间，存储卡已经  被移除或者被损坏。伴随红色  LED
				E5	“存储卡已  满-请插入  另一张卡”	存储卡被移除	存储卡已经满了并且还有数  据需要传送。伴随红色LED
E6	“内部存储  卡被破坏”	存储卡被替换	无效的存储卡被插入或该卡  已经被损坏。伴随红色LED
				E7	“未知的致  命错误”	不能被清除	一个错误已经发生，HAV单元  需要被返回到制造商。伴随红  色LED

基础组件14存储器存储子系统由两个MMC卡18组成。这些卡中的第一个可很容易地被移除并且旨在允许基础组件的数据被传送到具有中心服务器功能的个人计算机20。第二个卡是内部卡，出于升级的目的，所提供的第二个卡有某种访问通路。内部卡的存储容量远大于外部卡，并且担当数据备份的作用，以预防因外部卡损坏或丢失而发生的永久性的数据丢失。内部卡包含两种类型的文件。第一种类型的文件具有扩展名“.dat”，并且包括振动记录。该文件包含文件头和振动记录的连续列表。文件头的格式在下表中给出：

名称	长度	描述
			基站ID	32位整数	记录该文件的基础组件的唯一标识符
基站版本	32位整数	记录该文件的基础组件的版本号

记录的格式在下表中给出。

名称	长度	描述
			捕获字符串	3×8-位字符	由字符组成的字符串，“REC”，存  储在标准ASCII中，并被用于标识  记录的开始
初始基站版本	32位整数	初始基础组件的版本号
			长度	32位整数	初始基础组件数据的长度
数据	N/A	从初始基础组件得到的实际数据
			HAV版本	32位整数	进行记录的监控组件的版本号
长度	32位整数	监控组件数据的长度
			数据	N/A	从监控组件得到的实际数据
最终基站版本	32位整数	最终基础组件的版本号
			长度	32位整数	最终基础组件的版本号
数据	N/A	从最终基础组件得到的实际数据
			终止字符串	3×8_位字符	由字符组成的字符串，“END”，存  储在标准ASCII中的，并被用于标  识记录的终止

每次当外部卡被替换时，生成一个新的“.dat”文件。这意味着：这些文件对应着外部卡被带到中心服务器20的两次之间所记录的数据，从而使数据恢复更容易。这些“.dat”文件被给定一个8位数字作为标识符。因此，第一个文件显示为“00000001.dat”。每次当新的文件创建时，这些文件名应该被递增。

第二种类型的文件具有扩展名“.rem”。这种类型的文件包括在当天已经从基础组件上移除的监控组件的列表。这种类型的文件也包含文件头和一列连续的记录。这些文件以与“.dat”文件相同的形式被编号，并且新的文件在相同的时间生成。文件头与dat文件的文件头相同。记录的格式在下表中示出：

名称	长度	描述
			捕获字符串	3×8-位字符	由字符组成的字符串，“REC”，存储在标 准ASCII中，并被用于标识记录的开始
长度	32位整数	记录的长度
			数据	N/A	基础组件处得到的关于监控组件移除的 实际数据

终止字符串

3×8位字符

由字符组成的字符串，“END”，其存储 在标准ASCII中并被用于识别记录的终 止

显示在基础组件的屏幕上的菜单结构在图5中被示出。方框表示菜单选项，而菱形框表示用户需要输入的位置。图5的根目录示出的“主”状态是显示流程的默认状态。如果显示流程在子状态之一的任何点上闲置超过30秒，就会返回到主状态。主状态显示时间，并且如果存在任何警告，快速地轮流显示当前的警告列表，每个警告显示5秒。对每个子状态菜单，能够通过使用基础组件上的左右键来反复访问选项，然后通过使用回车键选择选项。每一个数据输入屏幕由可从键盘键入数字的多个域组成。可以通过使用左右键在这些域中来回移动。具有输入焦点的域将接收键盘数据。在移动过最后一个数据输入域之后，两个另外的菜单选项将被提供，即，保存和取消。下表更详细地描述了每一个菱形框：

名称	描述	OK行为
			输入时间	用于设置时间；包括：3个由冒号分开  的值(小时(0-24)、分钟(0-60)、秒(0-60))	更新基础组件上  的时间
输入日期	用于设置日期，包括3个由斜线分开的  值(天(1-31)、月(1-12)、年(2000-2128))	更新基础组件上  的日期
			输入天	用于设置某种计时器，只包括1个值  (天)。作为数字显示，之后跟着一个空  格，然后是字符串“days”	更新相关计时器  周期
输入ID	用于在雇员忘记个人ID的情况下输入  个人ID。只包括一个值(10个数字)。  显示字符串“PID:”，接着是空格，然  后显示用户键入的这些数字。
			输入敏感度	用于输入个人的敏感度水平。只包括一  个值(0-255)。用于代替刷卡以松脱监控  组件。显示字符串“Sens:”，接着是空  格，然后显示用户输入的数字。	像刷卡那样，开始  监控组件的松脱

根据下述过程，振动水平将在监控组件12中被计算。应该注意：用示例性动力工具的试验已显示出，在工具外壳上的安装件的位置上所经历的振动特征(vibration signature)与在工具手柄位置上所经历的振动特征之间有非常好的相关性。工具手柄位置上的振动特征必须满足用于工具评估的英国HSE测试程序。对安装件上所经历的振动的RMS值进行记录是工具管理的另一个有用的部分，并且给出了用户所经历的实际振动水平的有益的指示。用于计算安装件上振动水平的程序遵守立法中所概述的用于手柄上的HAV测量的程序。振动信号通过隔离滤波器被滤波以仿真动力工具上的受隔离的手柄的效果。隔离滤波器将自动改变所记录的振动以使所记录的振动更好地表示受隔离的工具的用户的手或臂将经历的振动程度。对工具的隔离将在隔离滤波器中被数值地表征和表示。隔离滤波器由一组三个二阶滤波器组成，每个滤波器对应于振动的一个轴。下面的方程示出了隔离滤波器的结构。方程中的18个系数，6个系数对应一个滤波器，它们被存储在安装件24中，并且对具有隔离手柄的每个工具类型来确定这些系数。

$O=G\frac{C_{n_1}{I}_{z0}+C_{n_2}{I}_{z-1}+C_{n_3}{I}_{z-2}-C_{d_2}{O}_{z-1}-C_{d_3}{O}_{z-2}}{C_{d_1}}$

接下来的过程包含3个步骤：

1.监控组件加权曲线。加速计之一的三轴振动信号被传送通过特殊的滤波器，其关于有害性对不同频率进行加权。此滤波器由与频率加权滤波器级联的带限滤波器组成。这两个滤波器都以标准拉普拉斯表示定义。带限滤波器被定义为：

$H_b\left(s\right)=\frac{s^{2}4\mathrm{\π}{f}_2^2}{(s^2+\frac{2\mathrm{\π}{f}_{1}s}{Q_1}+4{\mathrm{\π}}^2{f}_1^2)(s^2+\frac{2\mathrm{\π}{f}_{2}s}{Q_1}+4{\mathrm{\π}}^2{f}_2^2)}$

f₁＝6.31，f₂＝1258.9，Q₁＝0.71

频率加权滤波器被定义为：

$H_w\left(s\right)=\frac{(s+2\mathrm{\π}{f}_3)2\mathrm{\πK}{f}_4^2}{(s^2+\frac{2\mathrm{\π}{f}_{4}s}{Q_2}+4{\mathrm{\π}}^2{f}_4^2)f_3}$

f₃＝15.915，f₄＝15915，Q₂＝0.64，K＝1

这两个滤波器被级联，如下所示：

H(s)＝H_b(s)×H_w(s)

2.每个轴的RMS(均方根)。这产生了描述振动信号幅度的单个数字。RMS被定义为(示出了x轴，y轴和z轴以相同的形式被定义)：

$a_{\mathrm{hwx}}=\sqrt{\frac{1}{N}\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{x}_k}$

3.轴平均。三个轴的测量结果被组合为单个数字，定义为：

$a_{\mathrm{hv}}=\sqrt{a_{\mathrm{hwx}}^2+a_{\mathrm{hwy}}^2+a_{\mathrm{hwz}}^2}$

上面的过程得出工具振动的单个测量结果。不久，只要制出在现场时由系统返回的值的密度图，就能够建立振动值的分布图。这些值与符合英国HSE工具评估的测试过程所测量的工具的剂量水平的比较是因工具不同而不同的，因此需要测试以确定对每个工具的关系。

监控组件12、基础组件14、用户ID卡16和安装件24的物理特性在下表中给出：

参见图6，现在将描述本发明的第一个实施方式的操作。

本发明完成三个主要的互补功能：根据UK HAV立法的健康和安全管理；用户管理；和工具管理。

参见图6，用户在某一现场上工。用户带着其个人用户ID卡16进入现场屋(site hut)(或现场货车，site van)。他在基础组件14上刷他的用户ID卡16，以对该系统唯一识别他自己。如果该用户忘记了他的卡，那么他能够通过使用基础组件上的键盘34键入他的工资号，使该系统识别他自己。基础组件将雇员ID和当前时间保存到对接在那里的监控组件12中的一个，该监控组件然后将被松脱供使用。当监控组件放在基础组件上时已经完全充好电了，并且与基础组件时钟同步。当监控组件被移开时，基础组件可随时接受下一个用户的用户ID卡16并且释放另一个监控组件。用户将结实的、耐水的监控组件拿到其想要使用的第一个工具，例如，图1的气动钻22，并且将监控组件安到工具的主体部分，监控组件于此处被稳固地固定在安装件24中。

磁簧开关58开启监控组件12。该监控组件被触发以使用其内建RFID(射频识别)读/写接口60设备以从安装在安装件24中的RFID标签读取信息。更具体地说，该监控组件12读取该工具的工具ID和振动剂量率。此外，代表“触发启动”振动水平值被读取(其构成振动阈值)。

在一个未示出的实施方式中，监控装置具有转发器，该监控装置被配置为从第一个RFID收发机(例如：在监控组件中的收发机)将数据写入到该转发器，并且第二个RFID收发机(例如：在基站中的收发机)被配置为从该转发器读取所写入的数据。因此，数据从第一个收发机经由转发器被传送到第二个收发机。根据该实施方式，当收发机以已知的方式运行时，无需关掉接收数据的收发机的发射场。

当工具被使用时，监控组件的三轴加速计给三轴中的每一个产生振动信号。微处理器52可操作为以这些振动信号的比较为基础，选择由加速计产生的3个振动信号中的一个或它们的组合以确定最强的振动信号。可选地，安装件24中的RFID标签可传送振动轴参数(其构成振动轴信息)，其控制使用哪个测量轴或测量轴的组合。如果由所选择的加速计检测的振动超过了“触发启动”水平，那么监控组件微处理器52中的计时器启动。然后，微处理器用由计时器测量得到的工具20使用的时间乘以剂量率，以产生振动暴露值，其被加到用户在该班次的运行总量上。

监控组件12保留当前用户的振动剂量的运行总量，并且当该用户用完该工具，他将该监控组件移除，并且当前剂量总量连同工具使用的开始和结束时间被记录到监控组件存储器54中。以这种方式，监控组件所检测到的振动信息的时间历史连同当前工具ID和雇员ID被存储在存储器54中。此外，所测量的振动水平(如前所述)被记录并被存储。

慢闪绿灯指示该单元已经被连接、接收到有效的工具ID并且电池电量充足。用户能够从其安装件24上将监控组件12扭转下来，并且在全天将其用在不同的工具上。当监控组件不在使用中时，它能够被牢固地保持在连接到用户的工作腰带的定位器/皮套上。

如果在工具使用期间，累加的HAV剂量的某个水平被检测到，那么如前所述，可视报警将被触发。在每次报警时，用户超出相关水平的时刻的记录将被写入存储器。如果在每个特定工具使用期间，在监控组件中被检测到的振动水平大于规定的维修水平，那么该工具将被认为产生太多振动并且需要维修。此时，可视报警被触发并且工具ID的拷贝被写入监控组件存储器54中的损坏工具部分。用户应该立即停止其对该工具的使用并且报告该工具需要维修。除了检查该工具是否需要维修以外，该监控组件记录代表由加速计56记录的、在工具上被监测到的平均振动水平的值，并在存储器54中对应于该工具的ID存储该值。

当用户在现场完成使用时，监控组件12返回到基础组件14上可用的对接区36，并且在此后用户通过再次刷他的用户ID卡16下班。一旦监控组件12返回到空的对接区36时，基础组件就可以开始对它再充电。因为监控组件12的磁簧开关58被对接区36中的磁接触器驱动，因此监控组件12知道它位于空的对接区中。通过监控组件12完成对邻近的RFID标签的读取，可将上述对接区与安装件24中的对接区分辨开。对接区中设置的RFID标签(例如：出自EM Microelectronic-Marin SA的EM4135)通过使用其存储的数据调制RF信号来对读取行为做出响应，从而使监控组件识别基础组件。该响应还告知监控组件该基础组件是简单的形式(即，只用于再充电并且不具有向前通信数据的能力)还是具有通信能力。此后，基础组件等待监控组件经由RFID链路下载振动信息。之后，监控组件存储器被清除以供进一步的使用。监控组件和基站是经由各自的RFID收发机进行数据通信的。RFID收发机是按照125kHz标准工作的常规类型(例如：出自Microelectronic-Marin SA的EM4095)或按照13.56MHz标准工作的常规类型(例如：出自Microelectronic-Marin SA的EM4094)。为了提供通信，在125kHz设备的情况下通过将合适的命令字写入RFID收发机来关掉接收RFID的收发机(即，基础组件中的RFID收发机)中的发射场，或在13.56MHz设备的情况下通过在将含有选项位的命令字写入RFID收发机之后写一串“1”，来关掉接收RFID的收发机中的发射场。当本领域技术人员参考EM4095和EM4094的公开可得的数据表时，如何在上述两种情况下完成这些操作将易于显而易见。

如果有可选择的天线位于每个对接区36中，那么基础组件中只需要单一的RFID读/写接口。信息被存储在基础组件的内部存储卡18上，该存储卡可存储至少3个月的数据。每个月，基础组件上的消息指示：到了移除和更换内部存储卡的时间。被更换下的卡18被送到现场以外，以存储在设置在个人计算机20上的中心数据库中。被更换下的卡经由连接到PC的标准卡读卡机读取。

对振动剂量信息进行记录有助于收集历史信息以进一步分析，并且起到用户的永久性的振动健康和安全记录的作用。系统记录暴露的日期和时间以及具体的工具和使用水平。这意味着对用户的监测和控制能够更严格些。如果必要的话，可以采取行动来对人员进行保护。并且，对需要维修的工具的中心记录能被保持，这将有助于工具管理，并提供了减少用户暴露于受损设备所产生的危险振动水平的可能性的方法。

在图7表示的本发明的第二实施方式中，手持式监控装置10包括与第一实施方式相同的组件。因此，第一实施方式和第二实施方式的图中的相同的组件具有相同的参考号。图7中由参考号90标注的区域表示被固定在工具(例如，图1的气动钻22)上的组件，而由参考号92标注的区域表示便携式组件。更具体地说，加速计被固定在工具上并且被提供结实的连接器94。便携式组件是监控组件12，除了不包含加速计之外，其与第一实施方式中的监控组件相同。第二实施方式的监控装置以与第一实施方式相同的方式操作，但其显著的不同在于：在固定到该工具上的组件与便携式监控组件12之间使用连接器94而不是使用RF链接。

在图8中表示的本发明的第三实施方式中，手持式工具监控装置10包括与第一个实施方式相同的组件，这些相同的组件由相同的参考号标注。同样与图7相同，图8中由参考号90标注的区域表示被固定在工具(即，图1的气动钻22)上的组件，而由参考号92标注的区域表示便携式组件。根据第三实施方式，加速计56连同具有可分离的可再充电电池的处理器单元100一起被永久地连接到工具上。便携式组件是基于读/写RFID的用户ID卡16，其被特定的用户使用，以代替其他实施方式中的基于磁条的雇员ID。在使用中，当开始使用工具时，用户将他的RFID卡16插入到处理器单元100中。振动数据由处理器单元100获得并被写入到RFID卡16。因此，将会理解：处理器单元100包括出现在第一实施方式和第二实施方式中的监控组件12中的必要的处理和接口功能。振动数据和其它数据被存储在数字存储卡中(未示出)。通过RF链接(未示出)的方式从处理器单元100恢复所存储的数据，以存储在如图1的个人计算机20等中心服务器中。除此之外，第三实施方式以与第一实施方式相同的方式操作。

Claims (15)

1.一种手持式工具监控装置，其包括：

安装件，其在使用所述手持式工具监控装置时形成为手持式工具的一部分，所述安装件包括：

所述安装件被连接到的所述手持式工具的手持式工具信息，以及

通信组件，其可操作来将所述手持式工具信息无线地传送给监控组件，以及

监控组件，所述监控组件包括所述手持式工具监控装置的操作部分、振动传感器和计时器，当所述监控组件被连接到所述安装件时，所述振动传感器是可操作的以检测所述手持式工具的振动并响应于所检测到的振动来提供振动信号，并且所述计时器根据所述振动信号运转以记录所述手持式工具的振动的持续时间，

所述监控组件和所述安装件具有各自的、被配置为相互啮合的表面轮廓，以提供所述监控组件到所述安装件的可松脱连接，使得所述安装件和所述监控组件由用户通过单个手动操作被相互分离。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述安装件和所述监控组件被配置成使得所述用户只通过下列方式之一从所述安装件分离所述监控组件：将所述监控组件拉离所述安装件；以及相对于所述安装件扭转所述监控组件。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述安装件界定凹进部分，所述凹进部分被配置为容纳所述监控组件的主体的至少一部分。

4.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述监控组件和所述安装件包括各自协同操作的磁组件，所述磁组件在使用中提供所述监控组件到所述安装件的可松脱的连接。

5.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述通信组件是无源的。

6.根据权利要求5所述的装置，其中所述监控组件可操作来驱动无源的通信组件并接收从所述安装件传送来的手持式工具信息。

7.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述手持式工具信息包括手持式工具识别信息。

8.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述手持式工具信息包括手持式工具振动信息，以及所述手持式工具振动信息包括预定的振动剂量率。

9.根据权利要求8所述的装置，其中，在所述振动传感器被配置为对三个相互正交的轴上的振动做出响应的情况下，所述手持式工具振动信息包括振动轴信息，所述振动轴信息是关于哪个测量轴或测量轴的组合被用于测量或检测振动。

10.根据权利要求1或2所述的装置，其中当不用在手持式工具上时，所述监控组件被配置为由操作员携带。

11.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述安装件形成所述手持式工具的整体部分，且其中所述手持式工具和所述手持式工具监控装置被配置为当预定条件满足时，关闭所述手持式工具，所述预定条件包括以下条件中的至少一个：振动水平值被达到；以及错误的许可被提供给所述手持式工具监控装置。

12.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述手持式工具监控装置进一步包括被配置为识别多个可能用户中的一个用户的用户识别组件，所述用户识别组件包括特定用户组件，所述特定用户组件包括用于特定用户的信息，所述用户识别组件被配置为由所述特定用户携带，并且所述监控装置包括分离的、特定用户可配置的组件，所述特定用户可配置的组件与所述振动传感器相关联，用于所述特定用户的信息能够被传送到所述特定用户可配置的组件。

13.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述手持式工具监控装置进一步包括滤波器，所述滤波器可操作来改变所述振动信号以把所述手持式工具和操作员之间振动特征中的变化考虑进来。

14.根据权利要求1或2所述的装置，进一步包括：

基础组件，其被配置为在与使用手持式工具上的所述振动传感器的位置间隔开的中枢位置处使用，所述基础组件和所述振动传感器可被配置为，通过有线耦合和感应耦合中的至少一个，在所述基础组件和所述振动传感器之间对传输信号进行传输。

15.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述监控装置进一步包括：

基础组件，其被配置为在与使用手持式工具上的所述振动传感器的位置间隔开的中枢位置处使用；以及

通信装置，所述通信装置包括第一射频识别RFID收发机和第二射频识别收发机，所述第一射频识别收发机和所述第二射频识别收发机被配置为在所述第一射频识别收发机和所述第二射频识别收发机之间无线地传输数据，所述第一射频识别收发机形成所述基础组件的部分，并且所述第二射频识别收发机形成所述监控组件的部分。

Images