CN102292751B - 警告系统 - Google Patents

Abstract

一种警告系统，其中从设备连续地发射音频脉冲序列，并且其中暴露于所述音频脉冲序列的人携带有检测器，所述检测器响应于脉冲序列的检测，发射在设备处检测的音频脉冲。

Description

警告系统

技术领域

本发明涉及一种警告系统，该警告系统尤其适于在人员暴露于移动机械的情况中使用。 

在下文中，本发明将参考其在采矿环境中的应用加以描述，但这仅出于示例的目的，因为本发明的原理可应用到其他情况和设施中。 

背景技术

在矿井中的地下位置，人员经常暴露于移动的采矿机械。大型机器用于采矿相关作业，通常，各机器由坐在机器上的驾驶室内的操作者或经由远程控制装置控制机器的操作者控制。操作者在机器附近的视野会受到严重限制，此外，由于环境因素，例如不良可见度、噪声、不平的地形，操作者很难意识到机器附近的人员的存在。这些机器因此会对人造成严重的安全威胁，并且不幸地会发生严重的受伤和死亡。 

发明内容

US4937795描述了一种警报系统，该警报系统在超声频率下工作并且解决了一些上述问题。然而，该系统本质上是定向的，并且其应用受到限制。 

本发明的目的在于提供一种系统，该系统至少部分地解决上述问题。 

本发明提供一种警告系统，该警告系统包括用于设备的第一发射器、第一接收器、第一致动器；以及用于处在所述设备附近的至少一个人的第二发射器、第二接收器以及第二致动器，其中操作所述第一发射器以发射第一信号，并且所述第二接收器在检测到所述第一信号时使得所述第二致动器能够向人警报所述设备的接近，并且使得所述第二发射器能够发射第二信号，并且所述第一接收器在检测到所述第二信号时使得所述第一致动器能够指示人向所述设备的接近，其特征在于，所述第一信号和所述第二信号是音频信号，至少所述第一信号是人能够听到的，并且所述第二致动器当被启用时发射警报信号，以向人警报所述设备的接近，其中所述警报信号是视觉信号、听觉信号或振动信号。 

所述第一致动器当被启用时，可以产生音频信号或视觉信号或两种信号，以向设备的操作者警报人的接近。所述第一致动器可以连接到所述设备，以便当被启用时，所述第一致动器例如通过关停所述设备或者以其它方式中断其操作来承担所述设备的至少局部控制。 

所述第二发射器、所述第二接收器及所述第二致动器可容纳在由人携带的整体包装中。这些部件的至少一部分可以例如附接到根据法律要求在地下场所中的每个人佩戴的安全头盔。 

所述系统可以包括与所述设备关联的处理器，该处理器使用来自第一和第二音频信号的数据并且计算所述设备和人之间的间距。该距离数据可以被显示或者以其它方式由设备的操作者获得。 

可以利用任一个发射器或两个发射器根据要求发射任何适当性质的数据。通过使用适当的调制技术，可以利用各音频信号对数据进行编码。例如，音频信号可以包括多个音频脉冲，其可以在时间和宽度基础上被调制，或者以数字形式被编码，以发射数据。除了接近感测和通知/发送信号以外，还实现这些。 

替代地，第一组脉冲可用于接近检测和发送信号，并且第二组脉冲可用于数据传输。第二组脉冲可以在第一组之后发射等，或者两组脉冲可以另外以任何适当的方式交替。 

可以调制第一音频信号以便电子地区分第一音频信号和其他噪声或声音。 

也可以调制第二音频信号。 

第一音频信号可以包括多个调制脉冲。第二音频信号可以包括多个调制脉冲。 

第二音频信号中的每个脉冲可以在检测到第一音频信号中的调制脉冲的结束时开始。 

可以将第一音频信号编码成与设备唯一地关联。相似地，可以将第二信号编码成与发出第二信号的人唯一地关联。 

替代地或附加地，如上文所述，音频信号可以被编码或以其它方式被操作，或与被适当地编码的其他信号一起使用，以传输与接近检测功能不相关的数据，例如，设备的运转、采矿的控制、钻井或爆炸处理等。本发明在这方面不受限制。 

附图说明

参考附图通过示例方式进一步描述本发明，其中： 

图1表示可以使用本发明的警告系统的一种方式，以及

图2以方框图的形式表示本发明的警告系统的各个元件。

具体实施方式

附图的图1示出了地下巷道10，其中使用了根据本发明的警告系统12。 

采矿车14在地下位置操作。采矿车可以是现有技术中已知的任何种类的采矿车。人员16也是在位置10操作。本发明的系统的意图是向车辆14的操作者和每个人员16警报当车辆非常接近这个人时会出现的潜在危险。 

车辆14装备有单元18，并且每个人装备有相应的单元20。单元20可以由人以各种适当的方式携带，并且例如所述单元可以附接到由这种人佩戴的安全帽或者头盔22。根据法律在任何时间都应该佩戴安全帽。单元20可以以替代方式携带，例如通过附接到根据法律必须穿戴的带或者其他规定的衣服或装置。 

图2以方框图的形式示出单元18和20。单元18包括信号发生器30、调制器32、发射器34、计时器36、信号处理器38、解调器40、接收器42、致动器44以及连接到致动器的输出装置46和48。 

单元20与单元18具有很多相似性，并且包括接收器60、解调器64、信号处理器66、致动器68、视觉输出装置70、听觉输出装置72、振动输出装置74、信号发生器76、包含唯一识别号码的存储装置80、调制器82以及发射器84。 

在系统的使用中，对由车辆14携带的信号发生器30进行操作以产生音频信号，该音频信号由在相邻脉冲之间具有各自的沉默周期（无声音）间隔的相继声学脉冲（声音）构成。那么音频信号可以被描述为由连续的脉冲序列构成。在调制器32中调制脉冲以便将它们与其他类型的声音电子地区别开。由调制的脉冲序列构成的音频信号由发射器34连续地发射。该发射器具有有限的范围，在该范围外的人不能听到脉冲，由任何这类人携带的接收器60也不能检测到脉冲。 

假设装备有单元20的人移动进入发射器34的脉冲范围。脉冲由接收器60接收，并且由单元64解调。解调的音频信号应用到信号处理器66，该信号处理器包括过滤器和鉴别电路。处理器60在特定的窄频带下工作，以便抑制噪声，噪声不是来自于信号发生器、并且会在较大或较小的程度上掩盖在调制的脉冲序列中包含的信号。处理器还识别最强的不需要的噪声信号并且进行预处理以从总的进入信号去掉不需要的噪声信号。使用专门设计的技术利用所需信号的唯一编码选择性地放大所需信号。这样，信号处理器能够基本上抑制输入信号中的所有背景和外部噪声信号，并且能够肯定地识别来自发生器30的信号。 

当肯定地识别到来自信号发生器30的信号时，致动器68以这样一种方式响应：向携带单元20的人警报车辆14非常接近该人并且因此已经出现潜在危险的情况。致动器可以激励例如灯70等视觉指示器、或例如发射高音特别信号的声音发生器等听觉发生器72。对待被警报的人而言的另一种可能性是利用由致动器66激励的振动装置74。装置74可以收纳于例如穿戴在人手臂或腿上的带中。 

致动器68也激励信号发生器76。这产生被唯一调制并且携带与人关联的身份数据的听觉脉冲序列。调制的信号由发射器84发射并且由接收器42检测到。在单元40中进行解调后，信号被应用到信号处理器38，该信号处理器以与处理器66相似的方式发挥作用，以提取期望的信号并且抑制背景噪声信号。 

由发生器76产生脉冲与源自发生器30中的脉冲相关联是优选的，在于来自发生器76的每个脉冲在由信号处理器66检测到源自发生器30中的脉冲结束时开始。这简化了脉冲的识别以及由脉冲输送的信息的处理。计时器36能够计测来自发生器30的脉冲的结束与来自信号发生器76的响应脉冲的开始之间的间隔。信号处理器38利用该信息计算车辆14与携带单元20的人之间的距离。如果这个距离低于预定最小距离，那么致动器44响应于信号处理器38能够经由输出装置46产生警告信号以警报车辆14的操作者。警告信号本质上可以是听觉的、视觉的或振动的。致动器也可以经由输出装置48独立于车辆的操作者起动动作。例如致动器可以连接到车辆，以便在紧急情况中车辆根据情况通过关闭其发动机或中断对车辆的电力供应而被停用。 

已经参考接近的检测或发出信号描述了本发明。然而，发射脉冲的能力随之带有能够从每个发射器发射数据到相应接收器的可能性。用于接近检测且被适当地调制的音频脉冲可以用于这个目的。替代地或附加地，音频脉冲可以为数据传输的目的而专门地产生。这些数据脉冲可以用于不同的应用，例如控制采矿机或钻井机的操作和爆破处理等。例如，调制器32响应于由操作者输入的数据信号30A，可以调制发射到接收器60的音频脉冲序列。然后操作者可以例如经由视觉装置70获得相关的提取数据，从而操作者被指示执行某些处理或步骤。相似地，在相反方向，数据可以由操作者传送给控制车辆20运行的人。 

适于用在由许多车辆横穿的区域中的另一个改进是，对每个车辆分配各自的单元18，该单元以所描述的方式发射音频信号，该音频信号被编码或以其他方式处理以便该信号与发出该信号的车辆唯一关联。当两个车辆来到彼此的信号范围内时，发射的音频信号由相应的车辆检测。 

该布置适合于避撞系统，因为来自非常接近第二车辆的第一车辆或其他装置的检测到的信号可以用来向操作者发出警告，以停止发动机，从而中断采矿行为等。 

本发明的系统具有许多优点。人能够直接检测（听到）来自单元18的音频信号。因此单元的操作的检查由相关的人自动完成。来自发生器30的听觉脉冲本质上复制存在的听觉警告系统，并且实现相同的功能。声音不像射频信号那样定向，从而这使得能够在全方向基础上建立安全功能。声音信号在危险区域中很好地传播，而与金属的存在、区域中的岩石或灰尘的类型、双向无线电的使用等无关。并且，声音信号可以用于数据交换，其不依赖于接近检测功能。 

Claims (8)

1.一种警告系统，所述警告系统包括用于设备的第一发射器、第一接收器、第一致动器；以及用于处在所述设备附近的至少一个人的第二发射器、第二接收器及第二致动器，其中操作所述第一发射器以发射第一信号，并且所述第二接收器在检测到所述第一信号时使得所述第二致动器能够向人警报所述设备的接近并且使所述第二发射器能够发射第二信号，并且所述第一接收器在检测到所述第二信号时使得所述第一致动器能够指示人向所述设备的接近，其特征在于，

所述第一信号和所述第二信号是音频信号，至少所述第一信号是人能够听到的，并且所述第二致动器当被启用时发射警报信号，以向人警报所述设备的接近，其中所述警报信号是视觉信号、听觉信号和振动信号的至少一种。

2.根据权利要求1所述的警告系统，其特征在于，所述第一致动器当被启用时产生信号，以向设备的操作者警报人的接近。

3.根据权利要求1或2所述的警告系统，其特征在于，所述第一音频信号包括多个调制脉冲，并且所述第二音频信号包括多个调制脉冲。

4.根据权利要求3所述的警告系统，其中所述第二音频信号中的每个脉冲在检测到所述第一音频信号中的各个调制脉冲的结束时开始。

5.根据权利要求1到2任意一项所述的警告系统，其中所述第一音频信号被编码成与设备唯一地关联，并且所述第二信号被编码成与发出该第二信号的人唯一地关联。

6.根据权利要求1所述的警告系统，其中所述第一音频信号也用于传送与人的接近不相关的数据。

7.根据权利要求1所述的警告系统，其中所述第二音频信号也用于传送与人的接近不相关的数据。

8.根据权利要求1所述的警告系统，其中所述第一音频信号也用于传送与附加设备的接近有关的数据。