CN102956084B - 三维空间安全防护系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种三维空间安全防护系统，属于安全防护技术领域，该系统主要由三维防护空间、安全视频处理单元、三维安全监控管理单元和报警设备所组成；该三维防护空间包括三维空间监控域和三维照相设备；被保护的高危设备置于三维空间监控域中心；安全视频处理单元包括安全控制柜及设置在安全控制柜中的三维空间视频设备处理器和安全可编程逻辑控制器安全PLC；所述三维安全监控管理单元为PC机；该三维空间安全防护系统可完成三维视频数据的采集、处理、分析、高危设备紧急停止、报警设备声光报警，用于监控具有潜在危险的高危设备，保护人员和高危设备安全，防止人员误入危险区域。
Description
技术领域
本发明属于安全防护技术领域，尤其涉及一种三维空间安全防护系统。
背景技术
随着社会的发展和以人为本理念的深入，安全对于人员、设施和环境来说变得越来越重要。近年来，石工、机械制造等工业领域，各类安全生产事故的频繁发生不仅给企业和社会带来了巨大的经济损失，而且对人身、设备和环境构成了极大威胁，已经成为制约我国经济发展与和谐社会建设的重要因素。安全设备及系统的使用为预防重特大事故的发生发挥了重要作用。这些设备和系统本身在危险出现时正确执行安全功能的可靠性，即安全系统本身的功能安全问题越来越突出。
现有大部分重大危险源设备使用护栏进行防护，阻止人员进入。但护栏设置会极大的影响工作人员对高危设备运行状态的观察和操作效率，且会扩大保护设备、人员安全所需要的空间，可靠性较差。对于机械制造业中的机械手之类的设备，采用护栏的方式可能会影响设备的正常运行，且难以实现有效、可靠、安全的防护。
另外，有一些重大危险源设备现场采用在其周边拉警戒线的方式，或在地面画警戒线的方式提示人员危险区域范围，但这两种方式均过于简易，不能引起人员的足够重视，且不能对仅有身体某一部位进入危险区域的人员进行有效防护，危险性很大。
第三，现有的安全监控装置功能单一，仅完成重大危险源设备现场的图像监测，并不能对人员进入危险区域实现预警报警，更不能实现紧急联动，将危险设备紧急停止。
目前，国内尚无对特定空间内高危设备进行三维空间安全防护、对误入人员进行有效提示，同时针对高危设备周边的不安全状态进行自动应急联动的安全系统。因此，针对特定空间内高危设备，如何建立三维空间防护系统对高危设备进行三维防护，并对误入人员进行有效提示，实现对高危设备和人员的多重防护是迫切需要解决的一个问题。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供一种三维空间安全防护系统，可以对特定空间内高危设备进行三维空间防护并对误入人员进行有效提示的三维空间安全防护。
本发明的一种三维空间安全防护系统，其特征在于，该系统主要由三维防护空间、安全视频处理单元、三维安全监控管理单元和报警设备所组成；该三维防护空间包括三维空间监控域和三维照相设备；被保护的高危设备置于三维空间监控域中心；安全视频处理单元包括安全控制柜及设置在安全控制柜中的三维空间视频设备处理器和安全可编程逻辑控制器安全PLC；所述三维安全监控管理单元为PC机；所述三维空间视频设备处理器与三维照相设备通过安全总线相连，与安全PLC通过网线连接，安全PLC与高危设备通过电缆线连接，所述PC机与三维空间视频设备处理器通过网线连接；报警设备与安全PLC通过电缆线相连。
本发明具有以下有益效果：
一个三维空间安全防护系统就能完成控制、监视、保护以及预警的全部功能。三维空间安全防护系统各单元所需元件实现最少化，节省了在安装和材料上的费用。虚拟的警告区和危险区代替了机械栅栏，工作流程一目了然。三维安全监控管理单元可自定义警告区、危险区、屏蔽区范围，可将其结合成组，或改变区域的位置。未经允许进入人员可根据报警设备的报警提示改变现有行为，保护高危设备及人员自身安全。
附图说明
图1为本发明系统的总体框图。
图2为三维安全防护空间各设备俯视图。
具体实施方式
本发明提出的一种三维空间安全防护系统结合附图及实施例详细说明如下：本发明的一种三维空间安全防护系统的总体结构如图1所示。该系统主要由三维防护空间Ⅰ、安全视频处理单元Ⅱ、三维安全监控管理单元Ⅲ和报警设备Ⅳ所组成；三维防护空间Ⅰ包括三维空间监控域、三维照相设备；被保护的高危设备置于三维空间监控域中心；安全视频处理单元Ⅱ包括安全控制柜及设置在安全控制柜中的三维空间视频设备处理器和安全可编程逻辑控制器（安全PLC）；三维安全监控管理单元Ⅲ为PC机；所述三维空间视频设备处理器与三维照相设备通过安全总线相连，与安全PLC通过网线连接，安全PLC与高危设备通过电缆线连接，所述PC机与三维空间视频设备处理器通过网线连接；报警设备与安全PLC通过电缆线相连。
所述三维防护空间布置如图2所示，三维空间监控域由从里至外的三个以地面同心的三维区域组成，处于最里面的为屏蔽区，高危设备放置在屏蔽区的地面中心内，屏蔽区外层为危险区，危险区外层为警告区；用以监控指定区域范围内人员的活动情况。
三维防护空间Ⅰ所述的三维照相设备，用以采集三维空间监控域的图像数据，每次警告区或危险区域被侵入的时候，三维照相设备都会记下当时状况的图像并自动存档。三维照相设备固定在警告区上方，安装高度能覆盖三维空间监控域整个范围。本实施例的三维照相设备采用Pilz公司的PSEN se Starter Set 1。
本实施例中警告区三维空间外围范围为5000×5000×5000mm；危险区三维空间外围范围为3000×3000×3000mm；屏蔽区三维空间外围范围为1500×1500×1500mm。由给出的监控域范围，三维照相设备安装高度可定为15米。
三维防护空间Ⅰ所要防护的高危设备，主要用于演示操作人员误入警告区、危险区后，危险设备的运行、紧急停车状态。
安全视频处理单元Ⅱ所述的安全控制柜，用于作为安全PLC，三维空间视频设备处理器的安装载体。本实施例的安全控制柜尺寸为500×1500×2000mm。
安全视频处理单元Ⅱ所述的三维空间视频设备处理器，使用安全算法处理采集到的数据，在三维空间准确地感知目标、确定其位置并得到三维图像。
本实施例的三维空间视频设备处理器采用Pilz公司的PSEN se AU AM1。
安全视频处理单元Ⅱ所述的安全PLC，用于处理、分析、判断来自三维空间视频设备处理器信号。当人员误入或身体某一部分进入三维安全防护空间时，三维照相设备采集到的信号首先通过安全总线传输给三维空间视频设备处理器，三维空间视频设备处理器计算采集到的数据，在三维空间准确地感知目标、确定其位置并得到三维图像，安全PLC处理、分析、判断来自三维空间视频设备处理器的信号并输出命令给报警设备和高危设备。当人员误入或身体某一部分进入警告区，安全PLC输出命令给报警设备，报警设备发出声光报警，黄色灯常亮；当人员误入或身体某一部分进入危险区，安全PLC输出命令给报警设备，报警设备发出声光报警，红色灯常亮，同时安全PLC输出命令切断高危设备的使能信号和主回路电源，将设备置于锁止状态。安全PLC对于时间起关键作用的循环，提供了高的处理速度，满足EN954-111/94，安全等级高达第4级。
本实施例中的安全PLC采用Pilz公司的PSS 3032，主要结构参数：电源电压：24VDC；容差范围：20-30VDC，包含剩余脉动；功耗16W；输出上的总负载容量：9A。
三维安全监控管理单元Ⅲ所述的PC机，用于显示并储存三维空间监控域内的三维图像、改变三维空间监控域各区域的范围、对三维空间安全防护系统进行调试等。可以实现对三维空间安全防护系统进行组态、编程、显示以及调试等功能。
PC机为联想的ThinkPad T420，主要技术参数：CPU型号：Intel酷睿i52450M；CPU主频：2.5GHz；内存容量：4GB DDR31333MHz；硬盘容量：500GB 7200转，SATA；显卡芯片：NVIDIA N12P-NS1；操作系统：Windows 7Professi。
所述的报警设备Ⅳ，用于显示高危设备运行的状态，本实施例采用三种不同的报警色灯显示人员所在位置及设备运行状态。红色代表人员进入危险区，设备处于锁止状态；黄色代表人员进入警告区，设备运行正常；绿色代表三维防护空间内无人，设备处于正常运行状态。
Claims (6)
1.一种三维空间安全防护系统，其特征在于，该系统主要由三维防护空间、安全视频处理单元、三维安全监控管理单元和报警设备所组成；该三维防护空间包括三维空间监控域和三维照相设备；被保护的高危设备置于三维空间监控域中心；安全视频处理单元包括安全控制柜及设置在安全控制柜中的三维空间视频设备处理器和安全可编程逻辑控制器安全PLC；所述三维安全监控管理单元为PC机；所述三维空间视频设备处理器与三维照相设备通过安全总线相连，与安全PLC通过网线连接，安全PLC与高危设备通过电缆线连接，所述PC机与三维空间视频设备处理器通过网线连接；报警设备与安全PLC通过电缆线相连。
2.如权利要求1所述系统，其特征在于，所述三维防护空间的三维空间监控域由从里至外的三个以地面同心的三维区域组成，处于最里面的为屏蔽区，高危设备放置在屏蔽区的地面中心内，屏蔽区外层为危险区，危险区外层为警告区；用以监控指定区域范围内人员的活动情况；所述的三维照相设备，用以采集三维空间监控域的图像数据，每次警告区或危险区域被侵入的时候，三维照相设备都记下当时状况的图像并自动存档；三维照相设备固定在警告区上方。
3.如权利要求2所述系统，其特征在于，所述警告区三维空间外围范围为5000×5000×5000mm；危险区三维空间外围范围为3000×3000×3000mm；屏蔽区三维空间外围范围为1500×1500×1500mm；三维照相设备安装高度为15米。
4.如权利要求1所述系统，其特征在于，所述安全视频处理单元的三维空间视频设备处理器，使用安全算法处理采集到的数据，在三维空间准确地感知目标、确定其位置并得到三维图像；所述的安全PLC，用于处理、分析、判断来自三维空间视频设备处理器信号，当人员误入或身体某一部分进入三维安全防护空间时，三维照相设备采集到的信号首先通过安全总线传输给三维空间视频设备处理器，三维空间视频设备处理器计算采集到的数据，在三维空间准确地感知目标、确定其位置并得到三维图像，安全PLC处理、分析、判断来自三维空间视频设备处理器的信号并输出命令给报警设备和高危设备。
5.如权利要求3所述系统，其特征在于，所述的报警设备，用于显示高危设备运行的状态，采用三种不同的报警色灯显示人员所在位置及设备运行状态；当人员误入或身体某一部分进入警告区，安全PLC输出命令给报警设备，报警设备发出声光报警，黄色灯常亮；当人员误入或身体某一部分进入危险区，安全PLC输出命令给报警设备，报警设备发出声光报警，红色灯常亮，同时安全PLC输出命令切断高危设备的使能信号和主回路电源，将设备置于锁止状态；绿色灯常亮代表三维防护空间内无人，设备处于正常运行状态。
6.如权利要求1所述系统，其特征在于，所述的PC机，用于显示并储存三维空间监控域内的三维图像、改变三维空间监控域各区域的范围、对三维空间安全防护系统进行调试。
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