CN109589516A - 安全设备 - Google Patents

Abstract

一种安全系统，包括：安全挂钩(1)上改装的负载探测传感器(5)，发射器(3)，设置为传送负载状态信号；处理装置(2)，用来分析负载状态信号；接收器，接收负载状态信号，并可操作地连接到处理装置(2)；警告装置(12)，用来发出通知；电源，用于给发射器、接收器和处理装置提供能量。负载探测传感器(5)生成负载状态信号，由发射器(3)发送给接收器，并由处理装置分析，以便当负载状态信号显示负载未被检测到或者安全挂钩(1)连接上时，警告装置(12)闲置或者发出第一通知，而当压力状态信号显示负载检测到或者安全挂钩(1)断开时，警告装置(12)发出第二通知。

Description

安全设备

本申请是申请日为2013年10月30日、名称为“安全设备”的发明专利申请No.201380057687.6的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种用于安全系统的改装安全设备。特别地，但不是唯一地，本发明涉及一种用于建筑安全系统的安全设备。

背景技术

根据英国健康和安全行政部门(HSE)统计，建筑物高空坠落是这个国家工作场所致命伤害的最大原因；进一步地，他们指出，大约有50％的与工作相关的死亡都是在建筑行业。另外。据HSE报道，每年建筑行业导致超过4000例重伤，例如骨折或者头颅骨折，这些重伤原因的50％左右与高空坠落相关。虽然安全设备例如安全带、挂钩和安全绳已经在产业中使用很多年，但实际上，很高比例的工作者进行工作时，安全设备是断开的。HSE和产业雇主已经采取措施改善安全规章的遵守以避免坠落带来的死亡和受伤；例如如果员工被发现在工地没有正确地使用安全设备，HSE会对承包商实施重罚。但是，在大多数的建筑项目中，不间断地监督工人确保他们总是在遵守安全规则和实践是非常困难的。

不管怎样，建筑产业继续产生比其它工业部门更多的死亡。因此，使用可以被监视的安全设备的安全系统已经被提出。例如，EP2314354描述了一种安全系统和一种安全带，所述安全带包括连接部件，绳子，连接部，挂钩，和负载探测部，所述负载探测部设置为探测是否有负载施加在连接部件上，并产生负载探测信号传送到控制元件，所述控制元件包括接收负载信号的接收单元和提供警告和警报的通知单元。在这个系统中，控制单元根据负载探测信号确定使用者的状态或者安全带的状态，当探测到负载或者安全带断开时，通知单元提供看得见或听得见的警告。

EP2314354中提及该系统以及其他已知系统的缺点在于，其中描述的组件不是标准化的，因此制造起来非常昂贵。而且，这些组件并没有经过严格的功能和结构的必要测试以获得例如欧盟或者美国这样的行政辖区的批准；因此，无法得知，EP2314354描述的挂钩和绳子是否经得起标准挂钩或岩钉钢环及标准绳索的压力负荷。进一步地，用于欧洲建筑产业的安全设备必须遵守IP65，即设备必须完全免受灰尘进入，以及必须完全防护任何方向上的高压水射流。

发明内容

本发明的目的在于提供一种安全系统，它遵守安全和准入保护标准，构成和结构标准，并且它更比现有技术中的系统制造更便宜。

根据本发明，它提供一种安全系统，包括：安全挂钩上改装的负载探测传感器；发射器，其传送负载状态信号；处理装置，用来分析负载状态信号；接收器，接收负载状态信号，并且可操作地连接到所述处理装置；警告装置，其发出通知；以及电源，提供能量给发射器、接收器和处理装置；其中负载探测传感器生成负载信号，由发射器发送给接收器，并由处理装置分析，以便当负载信号显示负载未被检测到或者安全挂钩连接上时，警告装置闲置或者发出第一通知，而当压力状态信号显示负载检测到或者安全挂钩断开时，警告装置发出第二通知。

有利地，负载探测传感器为压力传感器。优选地，压力传感器为压电传感器，或包括量子隧道效应复合材料，或包括可操作的连接第一自激励开关和第二自激励开关的电缆，当电缆处于拉伸状态时激活第一自激励开关，以及当电缆处于松弛状态时激活第二自激励开关。

在优选实施例中，第二负载探测传感器被改装在第二安全挂钩上。

在另一优选实施例中，警告装置相适应地发出看得见的通知，听得见的通知，或者既看得见又听得见的通知。优选地，警告装置是至少一个LED灯。

有利地，安全系统包括定时器，在预定的时间阈值超出后发出警报，或者包括计数器，在预定的时间阈值超出后发出警报。

在优选的实施例中，发射器包括至少一个自激励开关。

优选地，处理装置、接收器和警告装置都包含在一个信标中。更加优选地，安全系统还包括激活装置。

根据本发明的第二方面，提供一种安全挂钩，包括负载探测传感器和塑料层，其中，通过加热使得塑料层收缩裹住，将负载探测传感器改装在安全挂钩上裹住。

附图说明

本发明的优选实施例现在仅仅以示例的方式结合附图进行描述，其中：

图1示出了本发明的第一实施例的带有负载探测传感器的安全挂钩；

图2示出了本发明的第二实施例的带有负载探测传感器的安全挂钩；

图3a示出了本发明的第三实施例的带有负载探测传感器的安全挂钩；

图3b示出了使用中的图3a的安全挂钩；

图4示出了本发明一个实施例中的处理装置；

图5示出了本发明另一实施例中的处理装置；以及

图6为用于显示在监视站的四个工人的状态的电脑安全系统的示意图，四个工人分别使用根据本发明的带有负载探测传感器的安全挂钩和处理装置；

图7是根据本发明的处理装置执行的示例逻辑步骤的框图；以及

图8是连接到上述图4,5,6和7的处理装置的一对负载探测传感器执行的示例逻辑步骤的框图；以及

具体实施方式

图1所示为本发明的第一实施例的安全挂钩1。安全挂钩1具有上部，其改装有负载传感器5，负载传感器5由一层可收缩的聚合物塑料材料(例如聚烯烃)形成，该聚合物塑料材料包含、涂覆或浸渍有量子隧道效应复合材料，例如QTC(RTM)。这种类型的复合材料是导电填充颗粒(例如高导金属)和弹性体粘合剂(例如硅橡胶)的混合物，利用量子隧道效应用于压力开关和检测。量子隧道效应复合材料具有在施加压力时从电绝缘体变为导体的能力，在没有压力时，导体金属的电子太分散因此不能导通电流，但当压力施加时，导电原子聚集，电子导通电流通过复合材料。因此，这种材料可以用来探测因为压缩、拉伸或者其它压力引起的极其细微的变化。在本发明中，压力负载传感器5能够探测由施加到挂钩的负载引起的压力变化。

通过简单地用热风枪施加热量，或其它任何适于将挂钩上部收缩裹住的适当方法，上述的负载探测传感器5能够收缩在标准挂钩1上，例如岩钉钢环、上升物、下降物、下降制动器、起重机挂钩和脚手架挂钩。发射器3连接到或包含在负载探测传感器中。使用时，负载探测传感器5通过将挂钩1连接到绳子或系索来感知产生的压力变化，并产生第一负载状态信号，通过发射器3将第一负载状态信号发送到可操作地连接到处理装置的接收器。处理装置分析负载状态信号，允许警告装置产生通知或信号，例如可见绿灯，表明挂钩已经固定好。如果因为有更重的负载施加而使压力再次发生变化，例如从脚手架上坠落产生的负载，负载探测传感器5产生第二负载状态信号。当第二负载状态信号由处理装置分析时，通过警告装置产生第二通知，例如听得到的报警，以让使用者以及他身边的人知道有沉重的负载施加到挂钩上。

图2所示为包括根据本发明的第二实施例的负载探测传感器7的安全挂钩1。在这个实施例中，负载探测传感器是压电传感器，被设置为响应压力变化产生电信号或电荷。负载探测传感器7安装在粘附到标准安全挂钩1的刚性板上。发射器3同样安装在该板上。使用时，该实施例的安全系统与第一实施例中的安全系统以同样的方式工作。

参照图3a和图3b，示出了根据本发明第三实施例的负载探测传感器9。在这个具体实施例中，负载探测传感器9包括安装在刚性板上的第一和第二自激励开关，该刚性板粘附到标准安全挂钩1上，每一个自激励开关可操作地连接到钢索9a。发射器3被设置为中继负载状态信号，并且同样安装在刚性板上。使用时，当钢索9a被拉伸时，第一自激励开关被激活，使得当安全挂钩1连接到绳10时，第一自激励被激活并产生负载状态信号，该负载状态信号由发射器3中继给处理装置。反之，当钢索9a处于松弛状态时，第二自激励开关被激活，使得当钢索9a是松弛的时，第二自激励开关被激活，并且第二负载探测信号由发射器中继给处理装置。

图4示出了包括处理装置2的处理单元或信标4，信标4具有激活开关或其它激活装置14以及用于接收金属环17的开口13，金属环17允许信标固定到标准安全带。警告装置12(这里是极亮的LED)固定到信标4的一端。另外，提供束线带16，用于将信标4固定到没有合适的开口13的物件上，例如衣服。如以上关于图1所述，处理装置2可操作地连接到接收器，接收器从发射器3接收负载状态信号。处理装置被设置为分析来自负载探测器5、7和9的负载探测信号，并产生输出信号以控制警告装置，使得产生一系列通知或信号来显示安全挂钩1是否与安全带连接，和/或是否有超过预定阈值的大负载施加到负载探测传感器5、7和9。根据本发明的这个实施例的信标4能够与图1，2，3a和3b中涉及的任意负载探测传感器5，7，9一起使用。信标4由标准电池供电，例如AA电池。在这个具体实施例中，信标4包括激活开关14和计数器，配置为允许使用者通过按下激活开关14从非操作状态向操作状态激活信标4。一旦信标4成为可操作的，计数器计量预定的时间间隔，例如3个月，并且经过预定的时间间隔时向处理装置2发送时间流逝信号。在该实施例中，处理装置2进一步设定为分析时间流逝信号并产生时间输出信号，该时间输出信号使警告装置产生可视的、可听的或者二者兼备的时间流逝警报，以通知使用者电池的生命周期用尽了。处理装置监视电池，并且如果探测到电池剩余电量不足(即电池将耗尽)，则也产生时间输出信号，从而警告装置产生可视的、可听的或二者兼备的时间流逝警报，以警戒使用者电池应该更换了。3个月的时间间隔非常有用，因为安全设备通常会每3个月检查一次，并且一般来说电池预计拥有大约3个月的使用寿命。一旦电池替换并按下激活开关14，计数器会重置。

图5示出了第二类型的处理单元。在该实施例中，处理装置2置于处理单元中，该处理单元包括超亮的LED灯12和用于将处理单元固定到标准安全带6的金属背板20。如上所述，处理单元由电池供电，并可以含有计数器。显示装置18固定到处理单元，以使设备检查员用检查信息标记处理单元，例如包括最后一次检测的日期、时间、姓名首字母或者名字。

如图6所示，示出了本发明另一实施例的设计，其中处理装置2配置为与监视设备30(例如现场电脑)无线通信，以允许监督员31，例如现场经理，远距离监视安全设备的使用。如所示，示出四个现场工作者P1-P4，每一个都戴着两个安全挂钩1和/或处理设备2，每一个都标记了ID，便于远距离监控安全设备使用的监督员31能确认是否现场任意的具体使用者适当地固定到安全绳。如图所示，工作者P1和P3正确地挂上挂钩，将他们的第二挂钩固定到他们的安全带，并且相应的信号远距离地传送给监视设备30，在那里这两个工作者的状态显示为“安全”。工作者P2没有挂上挂钩，并且警告信号远距离地传送到了监视设备30。处理装置2优选地包括无线广播，能够让监督员直接对工作者说话，以检查工作者在哪里并且是否应该挂上挂钩，尽管监督员可能看不见雇员。工作者P4图示为已经坠落，产生紧急信号直接传送给监视者，监视者可以立即确认工作者并且立即执行SOS程序。因此，如果现场有事故，监视者会立即远距离地警示以便于采取迅速合适的响应。在该实施例中，处理设备不需要置于处理单元中，可以例如置于安全挂钩1中。此外，在该实施例中，警告装置远距地离连接到处理装置。第二挂钩的主要目的是使得工作者可以移动位置，在移除第一挂钩之前，在新位置挂上第二挂钩。这样的话工作者就可以在任何位置都被夹牢。

图7示出了本发明的处理装置2执行的逻辑步骤的方框示意图。如图7所示，系统具有日期计数器。在第一步骤，系统确定计数器是否计量超过90天(即3个月)的服务。如果答案为是，处理单元使得系统产生例如闪光和声音，使用户将电池从处理单元移除以重置系统，由此，计数器被重置为0。如果第一步骤的答案为否，处理单元确认电池电量是否低于5％。如果电池电量在5％之下，处理装置使系统发出连续光和声音以警告用户电池电量低。如果电池电量在5％之上，处理装置继续进行下一步骤，处理装置确认系统是否在使用。如果系统在睡眠模式，处理单元循环重复这一步骤，直到它检测到运动。另一方面，如果运动被检测到，处理装置执行下一步骤，检查是否收到钩挂的信号。如果没有信号被检测到，处理装置循环到循环的第一步骤，执行随后的步骤。如果有挂钩的确定信号被检测到，处理单元继续确认该信号是否与坠落状态相关。当信号与坠落相关时，处理装置使系统产生闪光和听得见的大声警报，警告现场人员有使用者有危险。为了确保使用者的安全，系统可以设置为当有坠落被检测到时避免重置。模式。如果信号与坠落不相关，处理单元继续确认信号是连续还是间歇的。如果信号有超过5秒的间隔，处理装置就假定挂钩出现故障或者电池电量低于5％，使系统发出连续光和声音。如果信号的两次检测情况之间的间隔小于5秒，处理装置使系统发出闪光和声音，警告现场的人员有使用者可能有危险。

图8示出了连接到上述图4,5,6和7的处理装置的一对负载探测传感器5,7和9的逻辑步骤方框示意图。每个传感器同时遵守同样的逻辑步骤。在第一步骤，确定处理单元电池电量是否超过5％。如果电池电量低于5％，处理单元不会接收来自挂钩的信号。如果电池电量高于5％，处理装置继续执行，确认挂钩传感器检测的负载是否超过0N。如果没有负载被检测到，处理装置使系统发出信号警示系统用户没有被钩住。如果负载被检测到，处理装置确认负载是否超过5N。如果通过挂钩传感器检测负载低于5N，处理装置使系统发出信号显示有用户被钩住。如果检测负载不低于5N，处理装置确认负载是否超过5N。如果检测负载没有超过5N，逻辑循环回到第一步骤。然而，如果通过挂钩传感器检测负载超过5N，处理装置使系统发出坠落信号，以警告现场人员有使用者坠落。如图所示系统包括一对挂钩，当任何挂钩传感器检测到坠落时(即负载超过5N)，处理装置可被设定为发出可见或可听的警报。另外，处理装置可能被程序设定为检测到没有任何挂钩连接到绳子时发出警报。

发射器3适用于本发明的任一实施例，它包括一个433MHz的PCB天线。

本发明，特别是图6所示的实施例的一个主要优点是，监督员可以监视任意给定的使用者是否在任意给定的时间在适当使用安全设备，使得鼓励现场人员坚持遵守安全规则和使用安全设备。此外，它可以评价人员的安全设备历史，使得被发现经常忽视安全规则的个人用户能被惩罚。进一步的，它同样可以让监督员远距离监视安全设备的使用，使得不管现场或项目的大小如何，监督者都知道所有人员是否与绳索连接以及是否有事故发生。

正如本发明提及的众多优点中的一个，它可以与标准设备例如安全带、索系、挂钩、带子以及绳子一起使用，不用改变这些标准设备的结构完整性。进一步的，改装现有的标准设备是简单的；因此，不需要在新设备上耗费太多，因此执行成本是微不足道的。虽然上述实施例关于单个安全挂钩被描述，但是本领域技术人员清楚的是，本发明的安全系统同样可以被用于两个或更多的挂钩，致使警告装置产生信号指出两个或更多的所有挂钩被断开、连接或者有超过预定值的负载被施加到两个或多个挂钩中的一个上。

而且，这也是显然的，本发明可以与不同类型的挂钩例如岩钉钢环、上升物、下降物、下降制动器、起重机挂钩和脚手架挂钩一起使用。

另外，应该清楚的是，由警告装置产生的通知可以是不同颜色的灯，以不同图案闪烁的灯，听得见的警报，有色的/闪烁的灯和听得见的警报的组合或者其它吸引注意的任何适当方式。

进一步的，应该显然的是，虽然根据本发明的处理和警告装置被描述为与负载探测传感器分离，但可以将二者集成到包括根据本发明的负载探测传感器的安全挂钩中，例如将它们安装在第二和第三实施例中描述的刚性板上，或者将它们附着到如第一实施例中描述的加热后收缩的聚合物塑料材料层。

而且，应该清楚的是，信标和控制单元可以由除了电池以外的其它合适的电源供电，例如动力发电机/微型发电机或者太阳能电池。

虽然本发明所描述的安全系统应用到在建筑工业中，但本领域技术人员应该清楚，安全系统同样可以应用在脚手架、登山、速滑降、航海、绳索营救、工业绳索作业、窗户清洗和其它任何需要用到安全带或安全背带的活动中。

Claims (10)

1.一种安全系统，包括：

a.绳索或系索；

b.附接至所述绳索或系索的安全挂钩；

c.改装至所述挂钩但不改变该挂钩的结构完整性的负载探测传感器；以及

d.设置成传送负载状态信号的发射器。

2.根据权利要求1所述的安全系统，其中，所述负载状态信号由所述发射器发送并且用于产生通知。

3.根据权利要求2所述的安全系统，其中，所述通知用于指示未检测到负载或者安全挂钩连接至安全绳。

4.根据权利要求2所述的安全系统，其中，所述通知用于指示检测到大于预定的阈值的负载或者安全挂钩断开。

5.根据前述权利要求中任一项所述的安全系统，其中，所述系统包括：

两个系索和两个安全挂钩，各安全挂钩附接至一个系索；和

改装至各挂钩而不改变相应挂钩的结构完整性的负载探测传感器。

6.根据前述权利要求中任一项所述的安全系统，其中，所述负载探测传感器是压力传感器。

7.根据前述权利要求中任一项所述的安全系统，还包括：

适于产生看得见的通知、听得见的通知、或者既看得见又听得见的通知的警告装置。

8.根据权利要求7所述的安全系统，其中，所述警告装置包括LED灯。

9.根据前述权利要求中任一项所述的安全系统，还包括：包括处理装置、接收器和警告装置的信标。

10.一种提供安全系统的方法，包括如下步骤：

a.提供绳索或系索；

b.将安全挂钩附接至所述绳索或系索；和

c.将负载探测传感器改装至所述挂钩而不改变所述挂钩的结构完整性。