CN104173135B - 一种高分贝噪音环境下的遥控听觉保护系统 - Google Patents

Abstract

本发明的针对多频次、强噪音的工作环境，采用一个无线发射装置发出遥控信号，集中控制若干听觉保护装置；听觉保护装置接收遥控信号后控制执行机构完成堵塞动作，实施听觉保护；另外听觉保护装置中设置由带延时控制的控制单元，从接受遥控信号后延时至强噪音来临前3-5秒按压耳屏、堵塞耳道、阻断噪音传入，实施听觉保护；另外听觉保护装置中还设置有声音接收控制通道，通过对噪音信号分析处理，在强噪音结束后堵塞自动释放，恢复自然听力，从而实现“有强噪音时保护、无强噪音时释放”有效缓解现场工作人员长时间佩戴耳塞耳罩的不适感。

Description

一种高分贝噪音环境下的遥控听觉保护系统

技术领域

本发明涉及听觉保护技术领域，具体为一种高分贝噪音环境下的遥控听觉保护系统。

背景技术

在多频次、强噪音工作环境，如爆破、开山炸石、火炮发射等爆破现场，或频繁起爆的火箭发动机点火试验现场，火炮试验现场等环境下，传统的听觉保护技术，是采用手语、旗语或广播等形式，指挥或明示现场工作人员佩戴耳塞或耳罩，有效阻断或衰弱外界的高分贝噪音，以达到保护劳动者听觉的目的。爆破结束后，指挥系统视情况解除安全保护指令，工作现场恢复正常秩序。

这种传统的听觉保护技术主要存在以下缺陷和不足：

1.佩戴时间长：长时间佩戴耳塞或耳罩会使劳动者产生极度不舒适感，更严重的是，将使耳腔中耳膜内外空气压力不平衡，极有可能造成双耳听觉迟钝或失聪，长期佩戴易患听觉职业病，严重影响工作人员身心健康。

2.现场防保护有漏洞：采用手语、旗语或广播等形式进行指挥，不可避免的存在管理死角，会对现场未按规定佩戴、未及时佩戴耳塞或耳罩的工作人员造成听觉意外伤害。

3.不易于提高工作效率：频繁拆、戴耳塞耳罩或用双手护耳，会停止现场继续的手工操作，降低工作效率，同时在长时间佩戴的情况下劳动者之间无法进行语言交流，易产生心理障碍及安全隐患。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明的针对多频次、强噪音的工作环境，采用一个无线发射装置发出遥控信号，集中控制若干听觉保护装置；听觉保护装置接收遥控信号后控制执行机构完成堵塞动作，实施听觉保护；另外听觉保护装置中设置由带延时控制的控制单元，从接受遥控信号后延时至强噪音来临前3-5秒按压耳屏、堵塞耳道、阻断噪音传入，实施听觉保护；另外听觉保护装置中还设置有声音接收控制通道，通过对噪音信号分析处理，在强噪音结束后堵塞自动释放，恢复自然听力，从而实现“有强噪音时保护、无强噪音时释放”有效缓解现场工作人员长时间佩戴耳塞耳罩的不适感。

本发明的技术方案为：

所述一种高分贝噪音环境下的遥控听觉保护系统，其特征在于：由一个无线信号发射装置和若干个听觉保护装置组成；每个听觉保护装置中包括无线信号接受装置、控制转换电路和执行机构；无线信号接受装置接收无线信号发射装置发出的堵塞保护指令信号，并将信号传递给控制转换电路，控制转换电路驱动执行机构执行堵塞按压耳屏保护动作并保持堵塞状态。

进一步的优选方案，所述一种高分贝噪音环境下的遥控听觉保护系统，其特征在于：每个听觉保护装置中还包括有环境声音接收装置以及声音转换电路，当环境声音接收装置接收到分贝值大于预设阈值的环境声音后，启动声音转换电路工作，当环境声音接收装置接收的环境声音分贝值低于预设阈值后，声音转换电路发出复位信号给控制转换电路，控制转换电路驱动执行机构执行堵塞释放动作。

进一步的优选方案，所述一种高分贝噪音环境下的遥控听觉保护系统，其特征在于：控制转换电路内包含延时电路；控制转换电路在接收到堵塞保护指令信号后，延时3～5秒驱动执行机构执行堵塞按压耳屏保护动作；控制转换电路在接收到复位信号后，延时3～5秒驱动执行机构执行堵塞释放动作。

进一步的优选方案，所述一种高分贝噪音环境下的遥控听觉保护系统，其特征在于：听觉保护装置中安装有强制堵塞和强制释放手动按钮开关。

进一步的优选方案，所述一种高分贝噪音环境下的遥控听觉保护系统，其特征在于：听觉保护装置采用头箍式结构；无线信号接受装置、控制转换电路、环境声音接收装置、声音转换电路以及电源固定安装在头箍上；头箍两端各自通过固定架安装有耳罩；执行机构安装在耳罩内。

进一步的优选方案，所述一种高分贝噪音环境下的遥控听觉保护系统，其特征在于：执行机构包括直流微电机、凸轮、从动杆、弹簧和压头；直流微电机受控制转换电路驱动；当执行机构执行堵塞按压耳屏保护动作时，直流微电机驱动凸轮转动，凸轮带动从动杆伸出，带动压头执行堵塞动作；当执行机构执行堵塞释放动作时，直流微电机驱动凸轮反向转动，弹簧推动从动杆缩回，带动压头执行释放动作。

有益效果

与现有听力保护技术相比较，本项遥控听觉保护技术可有效降低多频次、强噪音环境对劳动者听觉的损害，主要效果表现在：

1)消除了多频次、强噪音工作环境下长期佩戴耳机或耳罩对现场工作人员的职业病危害，确保现场工作人员身心健康。采用本技术的听觉保护装置采用耳屏触压方式，听觉保护效果明显，高分贝噪音可降低30-50分贝，体积小巧，结构紧凑，可以长期佩戴，无不适感，且只有在点火、爆破瞬间进行短暂的有效防护，佩戴舒适，无负作用。

2)用无线遥控技术取代了手语、旗语或广播等传统指挥方式，实现用一点控制多点，无线指令能够统一、全面覆盖所有听觉保护装置，技术简单、效能高，非视觉范围可控，无死角，消除了安全隐患，保证现场工作人员听觉健康。

3)采用本项技术可以减轻现场指挥系统的控制难度，缩短准备时间，提高现场的组织协调效率。另外，佩戴该装置在对多频次、高噪音环境下的多人操作现场实施听觉保护的同时，亦对现场并行的其他岗位、操作人员的作业不会产生影响，提高工作效率；点火、爆破停止间隙不必频繁卸除听觉保护装置，可进行正常语言交流，互相进行安全提示、提醒。

4)本项技术集成了目前应有的成熟的无线遥控技术、声音传感技术和控制电路设计技术，执行机构和总体结构设计简单可靠，所用电子元器件极易采购，价格低廉，结构件易于加工，系统方案易于实现、适用范围广，具有较好的社会效益和经济效益。

附图说明

图1：听力保护装置示意图；

图2：遥控听觉保护系统示意图；

图3：遥控听觉保护系统电路工作原理图；

其中：1—无线接收装置；2—控制转换电路；3—固定架；4—耳罩；5—强制开关；6—声音接收转换电路；7—电源；8—头箍；9—导音(气)孔；10—直流微电机；11—凸轮；12—从动杆；13—弹簧；14—压头。

具体实施方式

下面结合具体实施例描述本发明：

本发明首先要解决的技术问题是目前都是采用手语、旗语或广播等形式进行指挥，存在管理死角的问题，所以本实施例中的高分贝噪音环境下的遥控听觉保护系统，其基本框架是由一个无线信号发射装置和若干个听觉保护装置组成；每个听觉保护装置中包括无线信号接受装置、控制转换电路和执行机构；无线信号接受装置接收无线信号发射装置发出的堵塞保护指令信号，并将信号传递给控制转换电路，控制转换电路驱动执行机构执行堵塞按压耳屏保护动作并保持堵塞状态。例如在发动机试车试验或爆破现场，总指挥下达点火倒计时指令瞬间，同时启动无线信号发射装置发出堵塞保护指令信号，听觉保护装置接收该指令信号后，通过控制转换电路启动执行机构，控制现场工作人员头戴的听觉保护装置执行堵塞动作，压迫耳屏，堵塞耳道，阻断高爆噪音传入，实施听觉保护。这样现场指挥系统的指令信号全面覆盖、控制现场的每一名工作人员安全，确保现场所有工作人员听觉受控保护。

进一步的，由于每次爆破噪音时间长短延续不定(取决于爆破源的工作性质)，短则3～5s，长则几十秒，因此，要求堵塞时间随爆破噪音时间长短延续，才能起到有效保护听力的目的。同时爆破噪音结束后，听觉保护装置应当能够自动释放，使得双耳恢复自然听觉，从而现场工作人员可正常语言交流和作业，不受听觉保护装置影响。为此，该遥控听觉保护系统中每个听觉保护装置中还包括有环境声音接收装置以及声音转换电路。听觉保护装置接收该指令信号后，通过控制转换电路启动执行机构，执行机构执行堵塞按压耳屏保护动作并通过机械设计保持堵塞状态。同时环境声音接收装置接收到分贝值大于预设阈值的环境声音后，启动声音转换电路工作，然后随着高分贝噪音逐渐降低，当环境声音接收装置接收的环境声音分贝值低于预设阈值后，声音转换电路发出复位信号给控制转换电路，控制转换电路驱动执行机构反转，执行堵塞释放动作。这样就实现了堵塞动作随爆破时间长短变化，同时实现短时间堵塞，爆破噪音结束后自动释放的功能效果。

进一步的，由于实际现场指挥下达点火倒计时指令往往是提前于高噪音发出时刻30s，如果此时就直接执行堵塞保护动作，工作人员听觉受堵时间较长，这期间若有紧急情况不易处理；此外爆破结束瞬间余音一般也比较强烈，即使环境声音接收装置接收的环境声音分贝值低于预设阈值后，环境内仍存在较强余音，所以在控制转换电路内增加了延时电路，控制转换电路在接收到堵塞保护指令信号后，延时3～5秒驱动执行机构执行堵塞按压耳屏保护动作；控制转换电路在接收到复位信号后，延时3～5秒驱动执行机构执行堵塞释放动作。这样就克服上述问题。

图2给出了本实施例中多频次、强噪音环境下的遥控听力保护系统示意图，无线发射装置用现有的钥匙扣式无线发射模块，操作简单，并由现场点火操作者控制。无线发射装置的护耳指令信号与点火、爆破启动指令可以绑定或分时启动，服从现场总指挥统一指令，遥控距离可达100m。

图1给出了本实施例中听觉保护装置的示意图，听觉保护装置采用头箍式结构。无线信号接受装置、控制转换电路、环境声音接收装置、声音转换电路以及电源固定安装在头箍上。头箍两端各自通过固定架安装有耳罩；执行机构安装在耳罩内。头箍部分采用高强塑料制成，外围固定的电路模块负责完成无线信号和声音信号的接收、分析与处理以及延时控制等功能；固定架部分用镁铝合金，中空结构，起连接头箍、固定耳罩的功能(位置可调)，其内部空腔供导线穿通，以实现电路部分和耳罩中的电机连通；耳罩部分采用工程塑料制作，采用仿生学进行形态设计，整个装置与头部接触部分均用硅橡胶材料加以隔离，起防滑作用，工作时不易脱落。

本实施例中的执行机构包括直流微电机、渐开线凸轮、从动杆、弹簧和压头；直流微电机受控制转换电路驱动；当执行机构执行堵塞按压耳屏保护动作时，直流微电机驱动凸轮转动，凸轮带动从动杆伸出，带动压头执行堵塞动作；当执行机构执行堵塞释放动作时，直流微电机驱动凸轮反向转动，弹簧推动从动杆缩回，带动压头执行释放动作。听觉保护装置工作时佩戴于每个现场人员头部(亦可设计到头盔内)，调节位置使保护压头刚好可压住每人耳屏位置即可。

为了防止点火、爆破过程出现意外，即点火、爆破失效或者听觉保护装置未完成堵塞动作，该装置还配置有强制堵塞和强制释放手动按钮开关，保证该装置可靠工作。

该系统工作过程见电路工作原理图(图3所示)。遥控发射接收模块选择具有同一工作频率的无线收发模块，控制转换电路选用逻辑电路或单片机均可，声音接收控制部分选用驻极体话筒配以相应的声音接收转换电路，继电器作为直流电机的控制开关，完成堵塞和释放动作。当无线发射装置发出遥控护耳指令信号后，接收装置将该指令信号传递给控制转换电路并使继电器(J1)线包L1加2～3s脉冲电压，K1、K4触点吸合，直流微电机加电正向旋转，凸轮推动从动杆伸出完成堵塞耳屏动作，加电结束后，继电器失电，常开触点回位，从动杆靠机械保持锁位状态；当爆破噪音来临后，声音控制部分工作，话筒收到强噪音后启动单稳态电路使控制转换电路继续执行堵塞动作；而当爆破噪音结束后，话筒受强噪音刺激结束，电平复位，复位信号触发控制转换电路启动继电器(J2)工作，线包L2加电，此时K2、K3常开触点吸合，直流电机反向加电并进行反转，凸轮回位，从动杆靠弹簧推力缩回，完成释放动作，恢复自然听力，完成一次堵塞释放动作，并为下次堵塞做准备。

现场实际工作时序：

第一步：点火、爆破前，现场总指挥发出点火指令，点火指令执行者启动点火按钮的同时启动无线护耳信号开关，此时，整个试验进入30s安全预警倒计时。听觉保护装置收到该信号后，启动控制传唤电路延时25s后发出一个启动执行机构(电机)的堵塞动作信号，电机正转带动凸轮旋转推动从动杆伸出(此动作比正式点火爆破提前5秒)，从动杆顶端按压耳屏部位，完成对耳腔堵塞动作。

第二步：听力保护装置执行堵塞动作5s后(即倒计时0s时)，正式点火、爆破开始，瞬间产生高分贝强噪声。驻极体话筒收到强噪声后启动声音转换电路工作，控制转换电路收到上升沿脉冲后屏蔽该信号，从动杆继续保持堵塞动作不变。

第三步：当点火、爆破实施完成、高强噪声结束后，声音接收电路复位，同时给出停止堵塞动作信号(脉冲下降沿)，控制转换电路检测到脉冲下降沿后发出停止堵塞动作信号，该信号延时3～5s后，驱动控制执行机构(电机)反转，从动杆靠弹簧推力缩回，耳屏复位，耳腔恢复自然听力。

Claims (4)

1.一种高分贝噪音环境下的遥控听觉保护系统，其特征在于：由一个无线信号发射装置和若干个听觉保护装置组成；每个听觉保护装置中包括无线信号接受装置、控制转换电路和执行机构；无线信号接受装置接收无线信号发射装置发出的堵塞保护指令信号，并将信号传递给控制转换电路，控制转换电路驱动执行机构执行堵塞按压耳屏保护动作并保持堵塞状态；

每个听觉保护装置中还包括有环境声音接收装置以及声音转换电路，当环境声音接收装置接收到分贝值大于预设阈值的环境声音后，启动声音转换电路工作，当环境声音接收装置接收的环境声音分贝值低于预设阈值后，声音转换电路发出复位信号给控制转换电路，控制转换电路驱动执行机构执行堵塞释放动作；

控制转换电路内包含延时电路；控制转换电路在接收到堵塞保护指令信号后，延时3～5秒驱动执行机构执行堵塞按压耳屏保护动作；控制转换电路在接收到复位信号后，延时3～5秒驱动执行机构执行堵塞释放动作。

2.根据权利要求1所述一种高分贝噪音环境下的遥控听觉保护系统，其特征在于：听觉保护装置中安装有强制堵塞和强制释放手动按钮开关。

3.根据权利要求1或2任一所述一种高分贝噪音环境下的遥控听觉保护系统，其特征在于：听觉保护装置采用头箍式结构；无线信号接受装置、控制转换电路、环境声音接收装置、声音转换电路以及电源固定安装在头箍上；头箍两端各自通过固定架安装有耳罩；执行机构安装在耳罩内。

4.根据权利要求3所述一种高分贝噪音环境下的遥控听觉保护系统，其特征在于：执行机构包括直流微电机、凸轮、从动杆、弹簧和压头；直流微电机受控制转换电路驱动；当执行机构执行堵塞按压耳屏保护动作时，直流微电机驱动凸轮转动，凸轮带动从动杆伸出，带动压头执行堵塞动作；当执行机构执行堵塞释放动作时，直流微电机驱动凸轮反向转动，弹簧推动从动杆缩回，带动压头执行释放动作。