CN109843390A - 用于使用坠落保护装置生成能量的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种坠落保护装置，包括：能量采集器，所述能量采集器响应于细长构件的移动而生成电力；和电路，所述电路由所生成的电力供电；冲击指示器，所述冲击指示器连接到细长构件；控制器，所述控制器连接到所述细长构件和/或所述冲击指示器以响应于冲击而生成消息；和发射器，所述发射器连接到所述控制器以发送所述消息；和/或连接到细长构件的传感器和连接到所述传感器的控制器，所述控制器用于响应于所述细长构件的移动而生成消息。所述坠落保护装置可包括：发电机，所述发电机用于生成电力；储能电容器，所述储能电容器用于存储述生成的电力；控制器，所述控制器由所述储能电容器供电以响应于动作而生成消息；和无线发射器，所述无线发射器由所述储能电容器供电以发送所述消息。

Description

用于使用坠落保护装置生成能量的方法和装置

背景技术

高空作业的工人通常使用各种坠落保护装置。

例如，工人穿上全身式安全带，所述全身式安全带用诸如系索、能量吸收体、自缩回救生索、下降器等等的装置连接到支撑结构。

如果发生坠落，则在工人受伤的情况下应尽快解救工人，并且防止发生诸如悬吊创伤的任何损伤情况。目前，工人严重依赖于他/她的同事来向他人警示他/她的坠落。如果工人处于边远位置或无法进行通信，则快速提供警报可能具有挑战性。

因此，需要自动可靠的警报。使用蓄电池来发出警报存在缺点。例如，在每次使用之前需要对蓄电池进行足电量检查。考虑到坠落保护装置的使用频率，这可能相当繁琐。因此，为了有助于可靠性，警报不应仅依赖于蓄电池或需要蓄电池。

除了指示已发生坠落之外，还可使用警报来指示危险工作条件，并且指示何时应修理或更换装置。还可监测坠落保护装置的使用信息。

由于以上陈述原因以及由于本领域技术人员在阅读和理解本说明书时将清楚明白的以下陈述的其他原因，在本领域中需要用于使用坠落保护装置生成能量的方法和装置。

发明内容

与现有装置相关联的上述问题通过本发明的实施方案解决，并且将通过阅读和理解本说明书而被理解。下列发明内容以举例的方式而非限制的方式做出。其仅被提供来帮助读者理解本发明的方面中的一些。

在一个实施方案中，一种坠落保护装置包括：细长构件，所述细长构件用于将用户和支撑结构互连；能量采集器，所述能量采集器响应于所述细长构件的移动而生成电力；和电路，所述电路由所生成的电力供电。

在一个实施方案中，一种坠落保护装置包括：发电机，所述发电机用于响应于所述坠落保护装置的势能被转换成动能而生成电力；储能电容器，所述储能电容器用于存储所生成的电力；控制器，所述控制器由所述储能电容器供电，所述控制器用于响应于坠落保护装置的使用中的动作而生成消息；和无线发射器，所述无线发射器由储能电容器供电，所述无线发射器用于发送所述消息。

在一个实施方案中，一种坠落保护装置包括：细长构件，所述细长构件用于将用户和支撑结构互连；冲击指示器，所述冲击指示器连接到所述细长构件；控制器，所述控制器连接到所述细长构件和所述冲击指示器中的至少一者以响应于冲击而生成消息；和发射器，所述发射器连接到所述控制器以发送所述消息。

在一个实施方案中，一种坠落保护装置包括：细长构件，所述细长构件用于将用户和支撑结构互连；传感器，所述传感器连接到细长构件；和控制器，所述控制器连接到所述传感器以响应于所述细长构件的移动而生成消息。

附图说明

当根据详细描述和下面的附图考虑时，可更容易地理解本发明，并且其另外的优点和用途可更容易地显而易见，其中：

图1示出了工人在使用期间和在坠落之后使用细长构件；

图2是从使用期间的配置变形到坠落期间的配置、变形到坠落之后的配置的细长构件的示意图；

图3A是绕绳发电机的前视图；

图3B是绕绳发电机的另一个实施方案的前视图；

图3C是图3B所示的绕绳发电机的后视图；

图4是包括回卷弹簧的系索的透视图；

图5A示出了处于连接位置的回卷弹簧；

图5B示出了图5A所示的处于释放位置的回卷弹簧；

图6是包括具有单向离合器轴承的飞轮组件的自缩回救生索的局部分解透视图；

图6A示出了可与具有单向离合器的飞轮组件一起使用的弹簧丝；

图6B是包括具有单向离合器和弹簧丝的飞轮组件的自缩回救生索的局部分解透视图；

图6C是图6B所示的自缩回救生索的弹簧丝组件的分解透视图；

图6D是包括具有单向离合器和弹簧丝的飞轮组件的自缩回救生索的另一个实施方案的局部分解透视图；

图6E是图6D所示的自缩回救生索的弹簧丝组件的分解透视图；

图7是具有单向离合器和接触刷的飞轮组件的另一个实施方案的截面图；

图8是已移除盖子的自缩回救生索的侧透视图；

图9是图8所示的自缩回救生索的部分分解侧透视图；

图9A是图9所示的自缩回救生索的轴的透视图；

图10是已移除盖子并包括行星齿轮组件的自缩回救生索的前透视图；

图11是行星齿轮组件的透视图；

图12是图11所示的行星齿轮组件的截面图；

图13是包括编码器组件的自缩回救生索的透视图；

图14是包括偏心偏转器或棘爪的自缩回救生索的透视图；

图15是包括视觉警报的自缩回救生索的前视图；

图16是包括可听警报的自缩回救生索的前视图；

图17是包括断裂元件的系索的前透视图；

图18是包括断裂元件的自缩回救生索的前透视图；

图19A是包括处于闭合位置的冲击指示器的自缩回救生索的连接器和竖钩的截面图；

图19B是在冲击指示器处于断开位置的情况下的图19A所示的连接器和竖钩的截面图；

图20是已移除盖子，包括光学传感器的自缩回救生索的透视图；

图21是已移除盖子，包括霍尔效应传感器的自缩回救生索的透视图；

图22A是已移除盖子，包括具有力传感器的连接器的自缩回救生索的前视图；

图22B是图22A所示的力传感器和竖钩的截面图；

图23是示出通信系统的框图；和

图24是示出通信系统的替代实施方案的框图。

根据惯例，所描述的各种特征部并非按比例绘制，而是被绘制用于强调与本发明相关的具体特征部。在整个附图和文本中，参考字符表示类似的元件。

具体实施方式

在以下详细描述中，参考形成其一部分的附图，并且在附图中以例示的方式示出其中可实践本发明的实施方案。足够详细地描述了这些实施方案以使得本领域技术人员能够实践本发明，并且应理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可利用其他实施方案并且可做出机械改变或电改变。因此，以下详细描述不应被理解为限制性的，并且本发明的范围仅由权利要求及其等同形式限定。

一般而言，本发明涉及用于使用坠落保护装置生成能量的方法和设备。各种类型的能量发生装置可与各种类型的坠落保护装置一起使用来生成或采集能量。还可存储能量。取决于正使用的坠落保护装置的类型，可在坠落保护装置的正常使用期间和/或在坠落事件期间生成能量。能量可被转换成电能并且用于为通信系统供电以指示已发生坠落，指示危险工作条件，并且指示何时应修理或更换装置。还可监测使用信息。

可与本发明一起使用的坠落保护装置的实例包括具有用于将工人和支撑结构互连的细长构件的一种坠落保护装置。包括细长构件的坠落保护装置的实例为系索、能量吸收体、自缩回救生索以及下降器。在诸如能量吸收系索的系索中，以及在能量吸收体中，至少两个部分通常在工人坠落时分离来吸收能量。至少两个部分可为单独的或整体的部分。两个部分可为用缝线连接的在分离期间会撕裂的带状织物、被弱化(例如，打孔线或刻痕线)且在分离期间脱开的金属件或其他合适类型的能量吸收装置。两个部分的分离会导致移动或伸长，这可被用来生成可转换成电力的能量。可使用的另一种类型的系索为具有部分定向纤维的弹性类型系索，所述部分定向纤维在坠落期间伸长，使得接近系索的端部的连接之间的长度包括能量吸收部件。系索的实例包括可以商品名“EZ-STOP”冲击吸收系索和“SHOCKWAVE 2”冲击吸收系索从明尼苏达州的圣保罗市的3M公司(3M Company,St.Paul,MN)获得的那些。能量吸收体的实例包括可以商品名“ZORBIT”能量吸收体从3M公司商购的那些。在自缩回救生索中，细长构件包括围绕可旋转地连接到外壳的偏压转筒缠绕的救生索，并且在救生索从外壳抽出并缩回到所述外壳中时，救生索的移动会使转筒旋转。转筒相对于外壳的旋转或移动可被用来生成可转换成电力的能量。自缩回救生索的实例包括可以商品名“ULTRA-LOK”自缩回救生索、“NANO-LOK”自缩回救生索和“REBEL”自缩回救生索从3M公司商购的那些。具有围绕在下降期间旋转的转筒或滑轮缠绕的救生索的下降器也可用于生成可转换成电力的能量。下降器的实例为可以由3M公司制造的商品名“ROLLGLISS”下降器商购的那些。这些类型的坠落保护装置是本领域已知的，并且应认识到，可使用其他合适类型的坠落保护装置。

在一个人的自由落体中，大量势能变为动能。表1是对体重为80千克的人自由落体2米情况下的势能和动能的计算，结果是在0.32秒内实现了1600焦耳或平均5000瓦。这是坠落的初始速度为零的情况。

表1

在工人的坠落中可获得的势能和动能

蓝牙低功耗(“BLE”)协议在1.15秒内仅需要17mJ(3.3V和4.5mA)。天线通信协议在0.5至数秒内需要30mJ到100mJ(3V和20mA)。与坠落中可获得的能量的量相比较，这是极少量的能量。因此，通信系统可由工人的坠落期间采集的能量供电。

通信可通过由工人使用的手机、控制中心或其组合来完成。如图1大体所示，示出了带有手机103的工人在正常使用100期间以及在坠落停止102之后使用细长构件109。细长构件109连接到能量采集器105和电路，其中能量采集器在细长构件109在坠落期间伸长过程中生成电力。电路由所生成的电力供电并且直接与控制中心107进行通信(由线CA示出)和/或与手机103进行通信，所述手机103随后与控制中心107进行通信(由线CB示出)。通信可通过蓝牙技术导向手机并且通过天线导向控制中心。手机可利用可拨叫控制中心的移动应用程序(“App”)。

系索和能量吸收体

与系索和能量吸收体一起使用的能量采集器可为反向操作来提供发电机的电动马达。所述电动马达可另选地或另外为专用马达或特殊设计的发电机。术语系索、能量吸收系索和能量吸收体在本文中可互换使用。因此，这些术语中的一个的使用不应排除任何其他术语。

如图2示意性所示，且如图3A所示，在一些实施方案中，能量采集器是绕绳发电机120，所述绕绳发电机120包括绕绳122，所述绕绳122在细长构件移动时退绕并使飞轮124旋转。包括折叠到其自身并紧固的能量吸收体的细长构件连接到能量采集器，所述能量采集器包括绕绳发电机120(图3A)，所述绕绳发电机120包括绕绳122，所述绕绳122围绕飞轮124缠绕并且可操作地连接到能量采集器105。绕绳发电机120和绕绳122连接细长构件109的在坠落101期间分离的部分。在正常使用100期间，绕绳122不会被牵拉。在细长构件109的能量吸收体在坠落101期间分离并长度伸长时，绕绳122被牵拉，这使得飞轮124转动并且反向操作马达126以生成电流128。绕绳122一直被牵拉，直到坠落停止102为止。飞轮124可继续旋转，使得反向操作的马达126在坠落停止之后的一定时间内继续生成电流128。

作为绕绳发电机120的替代方案，绕绳发电机130(第一侧示出于图3B中并且与第一侧相对的第二侧示出于图3C中)包括飞轮134，绕绳132围绕所述飞轮134缠绕，并且所述飞轮包括磁体N和S并可操作地连接到能量采集器105以使用来在能量吸收系索109(未示出)的伸长期间生成能量。例如，磁体N和S可作为转子安装在飞轮134上，并且线圈盘136可作为定子安装在飞轮134的两侧上以生成电流138。

能量采集器206的另一个实例包括回卷弹簧208，所述回卷弹簧208在能量吸收系索200移动或伸长时使发电机207旋转以生成电流。这示出于图4、图5A和图5B中。回卷弹簧208包括第一固定端209，所述第一固定端209可固定到能量吸收系索200；以及第二端210，所述第二端210连接到连接构件211。连接构件211将第二端210和闩锁构件212互连。闩锁构件212有助于在正常使用期间保持回卷弹簧的一般形状，并且响应于坠落而释放回卷弹簧208以释放回卷弹簧208中的存储能量。能量吸收系索200在部分分离时移动或伸长或者所述系索在坠落期间拉伸，并且断裂元件213从连接构件211牵拉闩锁构件212。当闩锁构件212释放连接构件211时，存储在回卷弹簧208中的势能被释放来使发电机207旋转并且生成电流。

应认识到，可使用任何合适类型的系索或能量吸收体，并且本发明不限于与本文所示和所述类型的系索和能量吸收体一起使用。

自缩回救生索和下降器

可使用不同类型的自缩回救生索和下降器。例如，可使用机械制动系统和涡电流制动系统。自缩回救生索和下降器的相似之处在于：它们两者可包括可旋转构件，诸如救生索围绕着来缠绕的转筒或滑轮。因此，这些术语可互换使用，并且这些术语中的一个的使用不应排除其他术语。

类似于与能量吸收系索200一起使用的回卷弹簧208的回卷弹簧可与自缩回救生索一起使用。例如，许多自缩回救生索利用马达弹簧来将偏压力施加于转筒上，以在救生索上的张力已被释放时自动使已被抽出的任何救生索缩回。马达弹簧可用作回卷弹簧，并且发电机可连接到回卷弹簧，由此回卷弹簧的运动生成电力。

使转筒移动或旋转的救生索的运动(抽出和收缩)也可用于生成电力。一般而言，在自缩回救生索的正常使用期间用于抽出救生索的力在2磅至10磅范围内，并且绳索速度在4英尺/秒至5英尺/秒的范围内。在坠落事件期间，绳索被牵拉来锁定转筒并因此进一步防止救生索被抽出所处的速度通常为约7英尺/秒。

用于牵拉救生索的能量可被计算为力乘以长度。如果人们使用3英寸(0.08米)直径的转筒的实例，其中在0.25秒内牵拉一英尺(0.3米)绳索(4英尺/秒)，则表2中的计算显示它在0.25秒期间消耗12焦耳能量，或约48瓦。由于每次无线通信需要10mJ至30mJ，因此一次仅需要将绳索牵拉1英尺的能量的0.1％至0.3％来为无线通信供电。

表2

牵拉细绳过程中的能量

救生索在正常使用期间而非在坠落事件期间被牵拉和收缩所处的速度是随机的，不太快的。如表2所示，线性速度为1.2米/秒，这相当于4.8rpm。一种异常情况是发生坠落的情况。在6英尺的自由落体(其为异常距离)期间，最终速度达到约6米/秒。在这个异常实例中，在没有诸如飞轮或齿轮的补充件的情况下，rpm对于电磁感应而言不是最佳的。旋转速度仍然小于24rpm。这些不是电磁发电机通常最佳操作所处的速度。因此，任选地，还可使用动能的存储和到电力的转换。这可通过使用以下各者来完成：使用单向离合器的机械缩回系统，所述机械缩回系统驱动飞轮来存储动能；或涡电流制动系统，其中磁体、旋转导体和星形齿轮使旋转加速。

具有单向离合器的飞轮转子可用于响应于救生索的牵拉而存储动能以在飞轮转子旋转时生成电力。单向离合器允许在救生索伸展或抽出时存储在飞轮中的动能能够在伸展结束时以及在救生索收缩时被转换成电力。单向离合器可为在市场上容易获得的单向轴承型离合器。图6中示出了这种情况的实例，下文将对此进行更详细的描述。为了使因离合器中的摩擦所致的动能损失最小化，离合器可由金属丝弹簧构成，所述金属丝弹簧以仅允许飞轮在伸展方向上持续旋转的方式布置。当救生索伸展并导致系索转筒在一个方向上旋转时，弹簧丝可在不弯曲的情况下将旋转运动从转筒转移到飞轮，因为所述弹簧丝由其置身于其中的槽壁支撑。当伸展停止或救生索收缩时，金属丝将弯曲以允许飞轮在相同方向上继续旋转。当下一次伸展开始时，机械能将被添加到正在旋转的飞轮。图6A、图6B和图6C中示出了这种情况的实例，下文将对此进行更详细的描述。另外，弹簧丝可用作安装在飞轮上的电线圈的接触电刷。接触电刷将安装在旋转飞轮上的电线圈中生成的电力连接到系索的固定部件。图6D、图6E和图7中示出了这种情况的实例，下文将对此进行更详细的描述。

自缩回救生索600示出于图6中。由于自缩回救生索是本领域中熟知的，因此本文仅描述相关特征部。自缩回救生索600包括轴601，飞轮组件605围绕所述轴601进行可旋转地连接。飞轮组件605包括第一壳板606和第二壳板626，在所述第一壳板和所述第二壳板之间容纳有其他部件。第一壳板606包括中心孔607；多个凹入部分608，所述多个凹入部分608围绕中心孔607径向地定位在第一壳板606的内表面上；突出部609，所述突出部609从第一壳板606的内表面向外伸展；和孔610。凹入部分608中的每一个接纳定子磁体612。类似地，第二壳板626包括中心孔627；多个凹入部分(未示出)，所述多个凹入部分围绕中心孔627径向地定位在第二壳板626的内表面上；突出部(未示出)，所述突出部从第二壳板626的内表面向外伸展；和孔630。凹入部分中的每一个接纳定子磁体。

飞轮转子614包括圆柱形部分615，所述圆柱形部分615形成从一侧向外伸展的凸缘并且形成伸展穿过其中的孔口616。多个凹入部分617围绕圆柱形部分615径向地定位并且接纳线圈621。轴承620伸展穿过圆柱形部分615并且连接到轴601。从第一壳板606和第二壳板626向外伸展的突出部被另一个壳板中的孔接纳，以将壳板连同夹在其间的其他部件一起连接起来。

在操作中，由于在逆时针方向锁定，但允许顺时针方向上的自由旋转的单向离合器轴承620，救生索的伸展导致飞轮转子614和线圈621相对于飞轮组件605的固定部件(606、612、622、626)的逆时针旋转。因此，旋转线圈621和固定磁体612的相对运动在线圈621中生成电流。救生索的收缩导致单向离合器轴承620的解锁，使得飞轮转子617的运动由于其旋转质量的惯性而保持在逆时针方向上。

图6A、图6B和图6C所示的实例类似于图6所示的实例，但是轴承620被弹簧丝组件650和轴承620a替换。因此，将仅描述实质差异。

弹簧丝组件650包括离合器座651和离合器盖661。离合器座651大体上是圆柱形的，其具有孔口655和在孔口655的相对侧上的两个弹簧丝接纳部分。孔654定位在弹簧丝接纳部分之间。每个弹簧丝接纳部分包括与凹口部分653流体连通的狭槽652。狭槽652和凹口部分653接纳弹簧丝658。每个弹簧丝658包括第一端和第二端。弹簧丝658的第一端定位在相应的狭槽652内，并且弹簧丝658的第二端伸展到相应的凹口部分653中。由于狭槽652仅略微宽于弹簧丝658，因此弹簧丝658的第一端保持相对静止，并且由于凹口部分653宽于弹簧丝658，因此当弹簧丝组件650旋转时，弹簧丝658的第二端可相对于第一端移动或枢转。

离合器盖661包括与离合器座651的孔口655对准的中心孔662以及与离合器座651中的孔654对准的孔663。紧固件伸展穿过孔663和654以将离合器盖661连接到离合器座651。弹簧丝组件650插入到飞轮转子614的孔口616中，所述飞轮转子614包括圆柱形部分615中的凹口618以接纳弹簧丝658的第二端。轴承620a装配在离合器座651的孔口655内。

在操作中，由于在逆时针方向锁定，但允许顺时针方向上的自由旋转的弹簧丝组件650，救生索的伸展导致飞轮转子614和线圈621相对于飞轮组件605的固定部件的逆时针旋转。因此，旋转线圈621和固定磁体612的相对运动在线圈621中生成电流。救生索的收缩导致弹簧丝组件650的解锁，使得飞轮转子617的运动由于其旋转质量的惯性而保持在逆时针方向上。

图6D和图6E所示的实例类似于图6所示的实例，但是轴承620被弹簧丝组件670和轴承620b替换。因此，将仅描述实质差异。

弹簧丝组件670包括离合器座671和离合器盖681。离合器座671大体上是圆柱形的，其具有孔口675和在孔口675的相对侧上的两个弹簧丝接纳部分。每个弹簧丝接纳部分包括接纳弹簧丝678的狭槽672。每个弹簧丝678包括第一端(未示出)和第二端678a。弹簧丝678的第一端定位在相应的狭槽652内，并且弹簧丝678的第二端678a从狭槽652向外伸展。

离合器盖681包括与离合器座671的孔口675对准的中心孔682、与弹簧丝678的第二端678a对准的狭槽683，以及与离合器座671的狭槽672对准的凸缘684。凸缘684伸展到狭槽672中，并且弹簧丝678的第二端678a伸展穿过狭槽683，从而连接离合器座671和离合器盖681。弹簧丝组件670插入到飞轮转子614的孔口616中，所述飞轮转子614包括圆柱形部分615中的凹口618以接纳弹簧丝678的第二端678a。轴承620a装配在离合器座651的孔口655内。

在操作中，由于在逆时针方向锁定，但允许顺时针方向上的自由旋转的弹簧丝组件650，救生索的伸展导致飞轮转子614和线圈621相对于飞轮组件605的固定部件的逆时针旋转。因此，旋转线圈621和固定磁体612的相对运动在线圈621中生成电流。救生索的收缩导致弹簧丝组件650的解锁，使得飞轮转子617的运动由于其旋转质量的惯性而保持在逆时针方向上。

图7示出了类似于图6所示的实施方案，但是飞轮组件605被飞轮组件705替换的替代实施方案。

飞轮组件705包括第一壳板706和第二壳板726，在所述第一壳板7和第二壳板之间容纳有其他部件。第一壳板706包括中心孔707；多个凹入部分708，所述多个凹入部分708围绕中心孔707径向地定位在第一壳板706的内表面上；突出部(未示出)，所述突出部从第一壳板706的内表面向外伸展；和孔(未示出)。凹入部分708中的每一个接纳定子磁体712。类似地，第二壳板726包括中心孔727；多个凹入部分728，所述多个凹入部分728围绕中心孔727径向地定位在第二壳板726的内表面上；突出部(未示出)，所述突出部从第二壳板726的内表面向外伸展；和孔(未示出)。凹入部分中的每一个接纳定子磁体732。

飞轮转子714包括圆柱形部分715，所述圆柱形部分715形成从一侧向外伸展的凸缘并且形成伸展穿过其中的孔口716。多个凹入部分717围绕圆柱形部分715径向地定位并且接纳线圈721。轴承720伸展穿过圆柱形部分715并且连接到自缩回救生索的轴。从第一壳板706和第二壳板726向外伸展的突出部被另一个壳板中的孔接纳，以将壳板连同夹在其间的其他部件一起连接起来。

在操作中，由于在逆时针方向锁定，但允许顺时针方向上的自由旋转的单向离合器719，救生索的伸展导致飞轮转子714和线圈721相对于飞轮组件705的固定部件的逆时针旋转。因此，旋转线圈621和固定磁体612的相对运动在线圈621中生成电流。救生索的收缩导致单向离合器719的解锁，使得飞轮转子717的运动由于其旋转质量的惯性而保持在逆时针方向上。

还可使用涡电流制动系统以生成电力，由此所生成的涡电流的一部分被转换为能量。可利用涡电流制动系统的装置的实例为自缩回救生索、下降器、或受控下降装置。一般而言，电磁场(“EMF”)力可用于至少增强制动机构或充当自缩回救生索、下降器和受控下降装置的制动机构，并且EMF也可用于生成电力。

自缩回救生索和下降器的外壳优选地至少部分地由诸如但不限于铝的非铁磁性导电材料制成，并且磁体安装在相对于外壳旋转的圆柱形或其他轴对称形状上。磁体因其通过传动装置和转筒机械地连接到救生索而旋转。磁体旋转得越快，在与其旋转相反的方向上施加在所述磁体上的EMF力就越大。由于力是在与磁体的运动相反的方向上，因此向磁体施加制动力。这种制动力通过传动装置和转筒传递到救生索，并且作为热量消散掉。磁体不接触外壳，并且因此不会像常规制动机构那样磨损。

根据本发明的原理构造的自缩回救生索的实施方案在图8和图9中由编号1200表示。尽管本文示出并描述了与本发明一起使用的一种类型自缩回救生索，但是应认识到，可使用任何合适的自缩回救生索。由于适合与本发明一起使用的自缩回救生索是熟知的，因此本文仅描述与本发明的描述相关的自缩回救生索1200的部件。

自缩回救生索1200包括外壳1201，所述外壳1201限定腔体1202，所述腔体1202具有第一隔室1203、第二隔室1204和第三隔室1206。孔口1205在接近第二隔室1204的中间部分处至少部分地伸展穿过外壳1201。外壳1201还包括线缆出口1207。

救生索1245围绕着来缠绕的转筒1210可旋转地连接到外壳1201并且装配在第一隔室1203内。救生索1245包括第一端(未示出)，所述第一端可操作地连接到转筒1210；中间部分(未示出)，所述中间部分围绕转筒1210缠绕；以及第二端1248，所述第二端1248伸展穿过外壳1201的线缆出口1207。因此，制动机构1211可操作地连接到转筒1210。

制动机构1211包括三个隔室中的每一个中的若干部件。在第一隔室1203中，基板1212可操作地连接到转筒1210，并且用弹簧1215偏压的制动盘1213和棘爪1214可操作地连接到基板1212。齿轮1218在接近基板1212处装配在第一隔室1203内，并且包括内齿1219和外齿1220。衬套1223装配在转筒1210的孔口(未示出)内以有助于转筒1210围绕轴(未示出)的旋转。盖子1224用紧固件1225可操作地连接到齿轮1218。隔离盘1222减小棘爪1214与盖子1224之间的摩擦。

在第二隔室1204中，衬套1226装配在孔口1205内，并且间隔件1227和齿轮1228围绕孔口1205装配。齿轮1228包括内齿1229和外齿1230。轴1231包括齿1232a、齿1232b和从接近轴1231的中间部分处向外伸展的齿1233。齿示出于图9A中。轴1231的一端在孔口1205内伸展到衬套1226中，齿1232a与齿轮1218的外齿1220配合，齿1232b与齿轮1228的内齿1229配合，并且齿1233选择性地与诸如美国专利申请公布号2010/0226748A1和2010/0224448A1中所公开的模式控制组件(未示出)配合。

在第三隔室1206中，盘1235接近外壳定位，并且圆柱体1236定位在第三隔室1206内。圆柱体1236包括孔口1237和围绕孔口1237定位的齿1238。齿1238与齿轮1228的外齿1230配合。磁体1239优选地接近圆柱体的周界可操作地连接到圆柱体1236。紧固件1240伸展穿过孔口1237并穿过外壳中的孔口(未示出)，以将圆柱体1236可旋转地连接到外壳1201。盘1235用于在圆柱体1236旋转时减小摩擦。

如图10所示，行星齿轮组件330可与自缩回救生索300成一体，使得转筒305连接到响应于救生索306的牵拉和收缩而旋转的定子齿轮331，定子齿轮331使星形齿轮335旋转，并且星形齿轮335使转子齿轮338在相反方向上以比转筒305更快的速度旋转以生成电力。定子齿轮331连接到转筒305并且与转筒305一起旋转。定子齿轮331大体上为盘形状，并且包括接近其中心的开口332。定子齿轮331包括接近开口332的齿333。星形齿轮335和转子齿轮338伸展到开口332中。定子齿轮的齿333与星形齿轮335的齿336配合，并且星形齿轮的齿336与转子齿轮338的齿339配合。救生索306围绕转筒305缠绕。在将救生索306从转筒305中抽出时，转筒305和定子齿轮331在方向D1上旋转，这最终导致转子齿轮338在方向D2上旋转。

如图11和图12所示，转筒1100如自缩回救生索领域中所熟知包括机械缩回线圈和绳索卷轴，并且两组定子磁体1112和1132在转子板1150的转子齿轮1151的大体相对侧上安装在定子板1106和1126上。定子板1106具有内齿轮齿1106a。星形齿轮1170将定子板的内齿轮齿1106a连接到安装有电线圈1155的转子齿轮1155上的齿。在救生索被牵拉或收缩时，转筒1100旋转。通过星形齿轮1170，转子齿轮1151以比转筒1100高得多的速度旋转，并且转子齿轮1151和转筒1100的旋转是在相反方向上进行。因此，电流由安装在转子板1150上的电线圈1155生成。在电线圈1155中生成电力时，在电线圈1155周围生成磁场。当这些磁场相对于由定子板1106和1126上的定子磁体1112和1132产生的磁场移动时，在转子板1150与定子板1106和1126之间产生力。应注意到，定子板1126与机械缩回系统的转筒1100一起旋转，当发生坠落时，所述力将吸收能量(即，减缓转筒的旋转速率，并且由此减缓救生索抽出的速率)。救生索抽出的速率越快，定子板1106与转子齿轮1151之间的速度差越大，这会在线圈1155中生成更高的电流和更强的磁场，从而产生更强的力和能量吸收。

由于电线圈是诱导拖曳(制动)力以进行能量吸收的导体，因此可仅为了生成涡电流以增大拖曳力的目的而添加所需数量的“导体”。可实现平衡数量的电线圈和涡电流导体，以便生成所需量的采集能量以及所需量的吸收能量。

行星齿轮组件是紧凑的(如果需要)，并且如果需要采集更多能量和/或实现足够的力来消散/吸收来自坠落的能量，则存在使用各种齿轮系配置来增大转子齿轮的旋转速度的多种方法。如果需要采集更多能量和/或实现足够的力来消散/吸收来自坠落的能量，则也可能通过行星齿轮组件利用单向离合器来驱动飞轮以增大速度。

如前所述，行星齿轮组件也可与包括机械制动或涡电流制动的自缩回救生索一起使用。

在利用涡电流制动的自缩回救生索中，在一组导体的两侧上可存在两组固定磁体。由一组星形齿轮以1:6至1:10的传动比驱动，在救生索被牵拉和收缩时，导体快速地旋转，并且在所述导体之中诱导涡电流。在导体上可使用多个线圈，并且可在线圈中生成电流，同时仍保持用于制动的涡电流效应。这利用了涡电流制动中已存在的磁体和导体中产生的动能。在其他操作中，将少量涡电流转换为电流以为无线发送和通信供电。

与仅具有一组固定磁体的设计相比较，第二组磁体可为固定的或可安装在转筒上。如果两组磁体都旋转，则由于两组磁体的相对运动，可能需要额外的力来牵拉救生索，这可能是或不是所需的。额外的力可用作磁制动或能量吸收。

使用表2中的实例，0.25kgm的飞轮将存储0.18焦耳动能，这是将救生索牵拉1英尺的能量的约1.5％，但却为进行无线通信所需的能量的6到18倍。这示于表3中。

表3

飞轮

自缩回救生索或单向离合器如前所述展现出最小的摩擦，因此当救生索未被牵拉或收缩时通过离合器来使动能损失最小化。通过使用金属弹簧丝来构造这种单向离合器，所述金属弹簧丝还用作接触电刷以从旋转的线圈传导电流，从而通过单独的接触电刷消除对摩擦的额外的动能损失。图6D、图6E、图7A和图7B中示出了在受迫旋转和自由旋转的两种状态下弹簧丝上的力以及其有效长度。金属丝上的力在其与金属丝的偏转成正比时是所述金属丝的有效长度的三次幂。例如，如果L为l的10倍，则在自由旋转的方向上使金属丝弯曲的力为受迫旋转的方向上的力的1/1000以产生相同量的偏转。即使所需偏转在自由旋转中要大10倍，力仍为受迫旋转中的力的1/100。

应认识到，可使用任何合适类型的自缩回救生索或下降器，并且本发明不限于与本文所示和所述类型的自缩回救生索和下降器一起使用。

传感器

旋转传感器可用于记录细长构件的伸展长度和细长构件的收缩长度中的至少一者。

当细长构件完全收缩时启动的开关可用作传感器。

当细长构件的长度伸展时启动的开关可用作传感器。

编码器可用作传感器。包括编码器组件的自缩回救生索的实例示出于图13中。编码器1300同心地附接到从外壳1301伸展的旋转轴1302。旋转轴1302同心地附接到旋转套环1303，所述旋转套环1303可由外壳1304封闭，所述旋转套环的旋转由包括但不限于光学传感器、霍尔效应传感器等等的传感器检测。

先前的实施方案描述了使用马达和具有齿轮系的马达以及旋转线圈和固定磁体的组件来通过从自缩回救生索的变化的长度采集能量以生成电力。由于如此生成的电流或电压是正弦波，因此正弦波的数量对应于自缩回救生索中的旋转部件的旋转角度。通过将正弦波转换成电脉冲或方波，人们可通过计数正弦波的数量来将马达用作编码器。例如，如果马达具有四对磁极，则马达的一次旋转产生四个正弦波，所述四个正弦波可容易地转换为八个方波或脉冲，每个方波或脉冲表示1/8旋转或45度旋转。齿轮或齿轮系将大大提高为马达高速地旋转生成能量的效率或能力。齿轮或齿轮系还将大大提高马达作为编码器的分辨率或精度。例如，如果使用10:1的齿轮比，则马达将以自缩回救生索的转筒的驱动轴的rpm的20倍转动。因此，驱动轴的一次转动产生10×8＝160个方波或脉冲，每个方波或脉冲表示360/80＝4.5度的轴转动。同时，快10倍地旋转的马达在生成电力方面效率更高。图24示出了这种能量采集器702作为系统中的传感器以及电源的双重功能。

图24是示出用于坠落保护装置中的通信系统700的一个实例的框图。通信系统700包括能量采集器702、电压型整流器706、储能装置710、调压器714、控制器720、无线发射器724、天线728以及远程装置732。能量采集器702通过电力路径704电连接到电压型整流器706。电压型整流器706通过电力路径708电连接到储能装置710。储能装置710通过电力路径712电连接到调压器714。调压器714通过电力路径716电连接到控制器720并且通过电力路径718电连接到无线发射器724。控制器720通过通信路径722通信地连接到无线发射器724。无线发射器724通过信号路径726电连接到天线728。能量采集器702作为传感器还电连接到信号处理器729。信号处理器729从储能装置710接收电力，并且从能量采集器702向控制器720发送输出信号。

偏心偏转器或棘爪的位移可用作传感器。包括偏心偏转器或棘爪的自缩回救生索1400的实例示出于图14中。在自缩回救生索1400的转筒1401以角速度和/或加速度旋转时，偏转器或棘爪1405移动。本领域的普通技术人员可确定用一个或多个传感器(图14中未示出)检测运动的多种方式。所述方式包括但不限于光学传感器、霍尔效应传感器、应变仪传感器等等。

传感器还可用作提供与环境条件、听觉条件和空气质量状况相关的信息的环境监测器。

传感器还可用于提供使用模式信息。

冲击指示器和传感器可用于提供与冲击相关的信息。例如，加速度等于重力，接着是短持续时间的高负载，然后是较长持续时间的相当于用户的体重的负载连同没有坠落保护装置的进一步移动可被感测来提供指示已发生坠落的信息。

电容器

电力可存储在电容器中并且被调节来为电子器件供电以进行通信。存储电力允许在比采集能量的持续时间更长的持续时间内、在更短的持续时间内以较高功率或在收集能量之后的某一时间使用时进行无线通信。

坠落警报指示器

坠落警报指示器可提供视觉指示(例如，光)、听觉指示(例如，可听警报)、触觉指示(例如，振动)或坠落保护装置已承受冲击的其他可察觉的提示。可使用板上或远程指示器。远程指示器的实例包括可穿戴指示器(例如，眼镜或帽子上的视觉指示器；耳塞或耳机上的听觉指示器；手镯、头盔或耳塞上的触觉指示器)。

图15示出了具有视觉警报，即灯192的自缩回救生索。

图16示出了具有可听警报，即扬声器194的自缩回救生索。

图17示出了具有断裂元件196的能量吸收系索。

图18示出了具有断裂元件196的自缩回救生索。

冲击指示器

冲击指示器通常与坠落保护装置一起使用来提供装置因坠落或其他原因而受到冲击的指示。被冲击的装置通常应从服务中移除以确保可靠性。

冲击指示器可连接到细长构件，并且控制器可连接到冲击指示器和细长构件中的至少一者以响应于冲击而生成消息。

冲击指示器可为机械开关，诸如偏压构件，以对应于施加到救生索的预定张力进行或断开电接触。当自缩回救生索上的张力超过至少一个阈值(例如，自缩回救生索的拦阻力)时，进行电接触。这可通过以下方式实现：在用于将自缩回救生索悬挂到固定点的元件(例如，转环)与外壳之间引入压缩元件(例如，弹簧)，使得当负载被置于整个自缩回救生索上时，压缩元件被压缩，从而允许在预定压缩距离处进行电接触。电触点连接到用于悬挂自缩回救生索和自缩回救生索的外壳的元件。触点中的一个是固定的，而另一个能够实现等于压缩元件的压缩的线性位移。这种布置也可想象成使用伸展元件来取代压缩元件。

更特别地，如图19A和图19B所示，转环组件由第一部分801和第二部分802构成。压缩弹簧803定位在转环组件的第一部分801与外壳800之间。在外壳内的是由第一电触点804和第二电触点805构成的电气开关810。张力被施加到细长构件并且压缩压缩弹簧803。当压缩弹簧803被压缩到预定高度时，第一电触点804和第二电触点805进行接触，从而完成电路。应认识到，也可进行相反的操作，因为如果弹簧位于第二部分802与外壳800之间而不是在第一部分801与外壳800之间，则张力可断开触点。这会产生常闭(NC)开关而不是常开(NO)开关。

传感器可用于感测细长构件的第一部分与第二部分之间的相对运动。对于自缩回救生索，第一部分和第二部分可为转筒和外壳、转筒和棘爪或摩擦板的旋转。对于系索，第一部分和第二部分可为分离或伸长部分。传感器可为如图20所示的光学传感器，或如图21所示的霍尔效应传感器。

光学传感器检测穿过接近于光学传感器的旋转构件中的至少一个孔的入射光的变化。图20示出了接近于转筒2001中的孔2001a和制动盘2003中的孔2003a定位的两个光学传感器2005，所述转筒和制动盘两者都在救生索伸展或收缩时旋转。在传感器2005检测到从固体材料到转筒2001中和制动盘2003中的固体材料中的许多孔2001a和2003a中的一个的变化时，检测到入射光的变化。在坠落期间，棘爪2007接合棘轮(未示出)上的固定齿，这防止制动盘2003在转筒2001继续旋转时进一步旋转。与通过入射光的持续变化而检测到的转筒2001的持续旋转相比较，通过入射光的无变化检测到制动盘2003不旋转。

霍尔效应传感器检测由附接到接近于霍尔效应传感器的旋转构件的至少一个磁体产生的磁场的阈值。图21示出了接近于附接到转筒2101的磁体2101a和附接到制动盘2103的磁体2103a定位的两个霍尔效应传感器2105，所述转筒和制动盘两者都在救生索伸展或收缩时旋转。在传感器2105检测到从非磁性材料到许多磁体中的一个的存在的变化时检测到磁场的变化。在坠落期间，棘爪2107接合棘轮(未示出)上的固定齿，这防止制动盘2103在转筒2101继续旋转时进一步旋转。与通过磁场的持续变化而检测到的转筒2101的持续旋转相比较，通过磁场的无变化检测到制动盘2103不旋转。

力传感器可根据细长构件的操作来定位，以测量施加到细长构件的张力。力传感器还可感测和传达冲击的大小。可检测自缩回救生索上的张力，以便与至少一个阈值(例如，自缩回救生索的拦阻力)进行比较。这可通过以下方式实现：在用于将自缩回救生索悬挂到固定点的元件(例如，转环)与外壳之间引入弯曲元件(例如，横梁)。弯曲元件可含有具有电阻的导电元件，所述电阻与导电元件(例如，应变仪)的偏转成比例。弯曲元件和导电元件的组合产生输出与施加到自缩回救生索的张力或压缩成比例的传感器(例如，负荷传感器)。这种布置也可想象成使用伸展或压缩元件来取代弯曲元件。

这种情况的实例示出于图22A和图22B中。组件920将自缩回救生索930互连到竖钩或其他合适的锚固连接器925。组件920包括力传感器910，所述力传感器910包括弯曲部分903、第一端901和第二端902。弯曲部分903由被含有应变仪911的空隙907隔开的第一部分908和第二部分909构成。力传感器910的第一端901使用螺纹连接件连接到转环构件904的第一端906。竖钩或其他合适的锚固连接件925将转环构件904连接到适当的锚固点。力传感器910的第二端902使用螺纹连接件连接到转环构件904的第二端905。转环构件904的第二端905可旋转地连接到外壳900。施加到细长构件935的张力从外壳900转移到转环构件904的第一端906，其中传感器910的弯曲部分903经受张力。张力引起弯曲部分903的第一部分908和弯曲部分903的第二部分909的偏转，从而导致包围含有导电元件的空隙907的材料的增加。

冲击指示器可包括警报指示器，诸如光线指示器、听觉指示器和触觉反馈指示器。

使用信息

用于确定坠落保护装置何时需要维护的当前方法包括手动检查和使用时间。通常不考虑实际使用尺度或条件。还可能希望监测工人的当前状况。

本发明可用于记录自缩回救生索的总伸展/收缩长度，所述长度可通过旋转传感器，诸如旋转编码器、光学传感器和霍尔效应传感器来测量。

当自缩回救生索已完全收缩时，可通过测量旋转(例如，旋转编码器、光学传感器和霍尔效应传感器)或零开关来记录部件的总循环，即旋转运动的反转。

可监测环境条件(例如，温度、湿度、微粒含量)。还可监测噪声级和空气质量。

这种类型的信息对于建立使用模式和竞争性基准而言可能是非常有用的。了解结合人为表现如何使用产品可改进产品开发，诸如设计和性能。了解如何比较产品可提高生产力和安全一致性。使用模式信息可用于帮助检测不安全条件、不安全工作区域、坠落、100％打结、用户的工作条件、用户的工作强度、鲁莽使用情况以及装置使用情况。

图23是示出用于坠落保护装置中的通信系统700的一个实例的框图。通信系统700包括能量采集器702、电压型整流器706、储能装置710、调压器714、控制器720、无线发射器724、天线728以及远程装置732。能量采集器702通过电力路径704电连接到电压型整流器706。电压型整流器706通过电力路径708电连接到储能装置710。储能装置710通过电力路径712电连接到调压器714。调压器714通过电力路径716电连接到控制器720并且通过电力路径718电连接到无线发射器724。控制器720通过通信路径722通信地连接到无线发射器724。无线发射器724通过信号路径726电连接到天线728。

能量采集器702可包括如前文参考图3A和图3B所述和所示的绕绳发电机、如前文参考图5A和图5B所述和所示的回卷弹簧和发电机、如前文参考图11所述和所示的提供发电机的具有齿轮系的马达、或如前文参考图6、图6A、图6B、图6C、图6D、图6E、图7A和图7B所述和所示的具有单向离合器的飞轮转子。另选地，能量采集器702可与以下各者成一体：如前文参考图8、图9和图9A所述和所示的涡电流制动组件；或如前文参考图10、图11和图12所述和所示的与自缩回救生索成一体的行星齿轮。在任何情况下，能量采集器702响应于细长构件(例如，系索、自缩回救生索)的移动或响应于坠落保护装置的碰撞或器件(例如，弹簧)的动作而生成电力，并且向电压型整流器706提供电力。

电压型整流器706对由能量采集器702生成的电力的电压进行整流以提供适用于储能装置710的电压(例如，3V至5V)。电压型整流器706向储能装置710提供已整流电压以对储能装置710进行充电。储能装置710可包括电容器、超级电容器、蓄电池、可再充电电池或用于存储所生成的电力的另一种合适的装置。储能装置710向调压器714提供电力。调压器714调节来自储能装置710的电力的电压来向控制器720和无线发射器724提供经调节的电压以为控制器720和无线发射器724供电。

控制器720包括微控制器、专用集成电路(ASIC)、或用于监测坠落保护装置的状态并响应于检测到用户的坠落而生成消息的另一种合适的电路。控制器720可从开关、编码器或指示用户的坠落的其他合适的装置接收传感器数据。响应于检测到用户的坠落，控制器720生成指示坠落的消息并且将所述消息传输到无线发射器724。控制器720还可响应于用户的坠落而启动坠落保护装置的局部指示器(例如，视觉指示器、听觉指示器、触觉指示器)。在一些实施方案中，控制器720是具有集成GSM手机芯片的被称为Arduino的微处理器平台。微处理器监测可例如像通过纳入细长构件中并入到任何前述能量采集器中的导线的闭环。一旦细长构件被拉紧，所述细长构件就展开来，从而引起导线断裂。一旦线断裂，微处理器就会注意到环现已“断开”，并且所述微处理器会发送包含有关坠落事件的信息的文本或数据消息。

无线发射器724包括蓝牙低功耗(BLE)无线电发射器、Wi-Fi发射器、或用于如无线信号730所指示经由天线728向远程装置732无线地发送消息的另一种合适的发射器。无线发射器724向远程装置732发送指示用户的坠落的消息。远程装置732可包括移动装置(例如，手机)、控制中心、可穿戴指示器(例如，视觉指示器、听觉指示器、触觉装置)、或响应于从无线发射器724接收到消息而提供对已发生坠落的指示的另一种合适的装置。

在图24所示的替代实施方案中，由能量采集器702响应于细长构件的移动而生成的电流或电压可由信号处理器729处理。因此，能量采集器702也用作传感器，这类似于旋转编码器的作用方式。信号处理器729由储能装置710供电。信号记录细长构件的角度和旋转，所述细长构件的角度和旋转可被转换为系索或自缩回救生索的伸展/收缩长度。在控制器720中存在时钟的情况下，可从所述信号计算系索或自缩回救生索的伸展/收缩的速度和加速度。部件的总循环(即旋转运动的反转)同样可通过测量能量采集器702的旋转来记录。

在一些实施方案中，无线发射器724被配置成包括远程装置732，使得例如文本消息的通信可从包括坠落保护装置的通信系统700发送。一旦接收到文本消息，用户就能够点击编号并且发起与戴着坠落保护装置的坠落工人的通信。这种通信系统700可包括麦克风和扬声器以促成这种通信。通信系统被配置成自动接听电话，从而使坠落人员从接听需求中解脱。

在一些实施方案中，通信系统700可提供即时和自动警报，包括但不限于以下：

911/紧急响应；

监管员或总承包人；

现场EHS/救援队；

客户现场调度员；

客户事故报告系统；

客户信息收集系统；

雇员匿名或限制信息收集系统；

救援队与救援者之间的直接通信线路；以及

因等待救援的过长时间所致的医疗并发症的降低的风险。

在一些实施方案中，通信系统700可提供以下示例性类型信息的数据收集，包括但不限于：

作为选择性加入的匿名使用统计报告到客户和/或雇员系统中；

设备使用的频率；

使用小时数(用3轴陀螺仪/加速度计进行运动感测)；

检查频率和通过电子连接的安全管理系统实现的电子文档；

用户共享信息；以及

装置健康和电力状态。

在一些实施方案中，通信系统700可向电子连接的安全管理系统发送信息，包括但不限于以下：

用户配置信息；

检查记录；

距离使用终止的可能小时数；以及

本地和工厂装置预防性维护通知。

在一些实施方案中，通信系统700可提供坠落事故的匿名数据挖掘，包括但不限于以下：

传感器可能性；

标准匿名数据收集；

G力；

设备型号-安全带、系索、防坠落制动器；

每名用户的选择：

时间/日期；

用户信息；

行业类型；

响应/救援时间；

在坠落之后“请勿使用”指示；

GPS位置；

设备序列号；以及

其他客户可配置数据。

在一些实施方案中，通信系统700可使用所提供的内容来执行各种任务，包括但不限于以下：

通过电子连接的安全管理系统获得使用详细信息；

事故调查；

设备再订购；

正确设备使用的验证；

日常检查的验证；

任务依赖性设备配对需求；

用户责任担保；

登录到设备中的用户配对；

在没有记录检查的情况下使用-未坠落(加速度计)时发出警报；

设备检索-找回丢失或缺失的设备；

立即接触更换的可能性；

通过电子连接的安全管理系统进行自动再订购的可能性；

基于使用的小时数而对推荐进行排序；

使用统计，诸如G力、时间/日期、客户、频率、检查、地理(GPS)；

环境条件信息；

寿命周期使用统计；

用户一致性/用户设备共享；以及

由用户进行的适当的预防性维护的验证。

上述说明书、实例和数据对制造和使用本发明的实施方案的组合提供了完整的描述。虽然本文已经示出和描述了特定实施方案，但是本领域的普通技术人员将了解，计划实现相同目的的任何布置都可以替代所示的特定实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何改型或变型。因此，显而易见，本发明旨在仅受权利要求及其等同形式的限制。

Claims (44)

1.一种坠落保护装置，包括：

细长构件，所述细长构件用于将用户和支撑结构互连；

能量采集器，所述能量采集器用于响应于所述细长构件的移动而生成电力；和

电路，所述电路由所生成的电力供电。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述细长构件是系索，并且所述能量采集器包括具有绕绳的绕绳发电机，所述绕绳响应于所述细长构件的移动而退绕，所述绕绳发电机响应于所述绕绳的退绕而旋转。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述细长构件是系索，并且所述能量采集器包括回卷弹簧和发电机，所述发电机响应于所述细长构件的移动而通过所述回卷弹簧来旋转。

4.根据权利要求3所述的装置，其中所述能量采集器包括断开式闩锁，所述断开式闩锁将所述回卷弹簧保持处于缠绕状态并且响应于所述用户的坠落而释放所述回卷弹簧的存储能量。

5.根据权利要求1所述的装置，其中所述能量采集器包括储能装置，所述储能装置选自由电容器、超级电容器、蓄电池和可再充电电池组成的群组以存储所生成的电力。

6.根据权利要求5所述的装置，其中所述能量采集器包括调压器，所述调压器连接到所述储能装置以向所述电路提供经调节的电力。

7.根据权利要求1所述的装置，其中所述电路包括用于响应于所述用户的坠落而发送消息的无线发射器。

8.根据权利要求7所述的装置，其中所述无线发射器包括蓝牙发射器。

9.根据权利要求7所述的装置，其中所述无线发射器会响应于所述用户的坠落而向手机或控制中心发送所述消息。

10.根据权利要求1所述的装置，其中所述细长构件是能量吸收系索，所述能量吸收系索具有响应于所述用户的坠落而至少部分地分离的第一部分和第二部分，所述细长构件的移动是所述第一部分和所述第二部分的分离。

11.根据权利要求1所述的装置，其中所述细长构件是至少部分地围绕可旋转构件缠绕的救生索，所述细长构件的移动是所述救生索相对于所述可旋转构件的牵拉和收缩中的至少一者。

12.根据权利要求11所述的装置，其中所述救生索和所述可旋转构件是自缩回救生索的部分，所述能量采集器与所述自缩回救生索成一体，并且所述能量采集器包括具有齿轮系的马达，所述马达提供用于生成电力的发电机和用于将所述救生索的牵拉和收缩数字化的编码器两者。

13.根据权利要求11所述的装置，其中所述救生索和所述可旋转构件是自缩回救生索的部分，所述自缩回救生索包括涡电流制动组件，并且其中所述能量采集器与所述涡电流制动组件成一体，并且所述涡电流的一部分被转换以生成电力。

14.根据权利要求11所述的装置，其中所述救生索和所述可旋转构件是自缩回救生索的部分，所述自缩回救生索包括机械缩回式救生索系索，并且其中所述能量采集器包括具有单向离合器的飞轮转子以响应于所述救生索的牵拉而存储动能并且在所述飞轮转子旋转时生成电力。

15.根据权利要求11所述的装置，其中所述救生索和所述可旋转构件是自缩回救生索的部分，所述能量采集器包括行星齿轮、至少一个转子和至少一个定子，所述行星齿轮、所述转子和所述定子与所述自缩回救生索成一体，使得所述至少一个转子响应于所述救生索的牵拉和收缩而在所述定子的相反方向上以比所述可旋转构件更快的速度旋转以生成电力。

16.根据权利要求11所述的装置，其中所述救生索和所述可旋转构件是自缩回救生索的部分，所述自缩回救生索还包括：

螺旋弹簧，所述螺旋弹簧将偏压力施加于所述可旋转构件上；和

发电机，所述发电机连接到所述螺旋弹簧，其中所述螺旋弹簧的移动生成电力。

17.一种坠落保护装置，包括：

发电机，所述发电机用于响应于所述坠落保护装置的势能被转换成动能而生成电力；

储能电容器，所述储能电容器用于存储所生成的电力；

控制器，所述控制器由所述储能电容器供电，所述控制器用于响应于所述坠落保护装置的使用中的动作而生成消息；和

无线发射器，所述无线发射器由所述储能电容器供电，所述无线发射器用于发送所述消息。

18.根据权利要求17所述的装置，还包括：

电压型整流器，所述电压型整流器用于对所生成的电力的电压进行整流；和

调压器，所述调压器用于调节来自所述储能电容器的所述电压，从而为所述控制器和所述无线发射器供电。

19.根据权利要求17所述的装置，还包括：

传感器，所述传感器由所述储能电容器供电以检测工人的坠落。

20.根据权利要求17所述的装置，其中所述无线发射器包括蓝牙发射器。

21.根据权利要求17所述的装置，其中所述无线发射器会响应于所述工人的坠落而向手机或控制中心发送所述消息。

22.一种坠落保护装置，包括：

细长构件，所述细长构件用于将用户和支撑结构互连；

冲击指示器，所述冲击指示器连接到所述细长构件；

控制器，所述控制器连接到所述细长构件和所述冲击指示器中的至少一者以响应于冲击而生成消息；和

发射器，所述发射器连接到所述控制器以发送所述消息。

23.根据权利要求22所述的装置，其中所述细长构件是选自由系索和自缩回救生索组成的群组的构件。

24.根据权利要求22所述的装置，其中所述冲击指示器是与电触点一起使用并与施加到所述细长构件的预定张力对应的偏压构件。

25.根据权利要求22所述的装置，还包括所述细长构件的第一部分和第二部分，其中所述冲击指示器是用于感测所述第一部分与所述第二部分之间的相对运动的传感器。

26.根据权利要求25所述的装置，其中所述第一部分是所述细长构件至少部分地缠绕所围绕的可旋转构件，并且所述第二部分是棘爪。

27.根据权利要求25所述的装置，其中所述第一部分和所述第二部分连接并且在经受所述冲击时部分地分离。

28.根据权利要求22所述的装置，其中所述冲击指示器是被定位与所述细长构件成直线以测量施加到所述细长构件的张力的力传感器。

29.根据权利要求22所述的装置，其中所述冲击指示器包括选自由光线指示器、听觉指示器和触觉反馈指示器组成的群组的至少一个警报指示器。

30.根据权利要求22所述的装置，其中所述冲击指示器感测所述冲击的大小。

31.根据权利要求22所述的装置，还包括连接到所述细长构件的传感器，所述冲击指示器和所述传感器提供与所述冲击相关的信息。

32.一种坠落保护装置，包括：

细长构件，所述细长构件用于将用户和支撑结构互连；

传感器，所述传感器连接到所述细长构件；和

控制器，所述控制器连接到所述传感器以响应于所述细长构件的移动而生成消息。

33.根据权利要求32所述的装置，其中所述传感器是旋转传感器并且记录旋转角度和旋转次数中的至少一者，所述旋转角度和所述旋转次数中的至少一者被转换成所述细长构件的伸展长度和所述细长构件的收缩长度中的至少一者。

34.根据权利要求32所述的装置，其中所述传感器是旋转传感器，所述旋转传感器是从所述坠落保护装置的旋转生成电力的马达，所述马达与齿轮和齿轮系中的一者成一体以提高从所述旋转采集能量的效率并且增强所述传感器作为编码器的准确性。

35.根据权利要求32所述的装置，其中所述传感器是在所述细长构件完全收缩时启动的开关。

36.根据权利要求32所述的装置，其中所述传感器是在所述细长构件的长度伸展时启动的开关。

37.根据权利要求32所述的装置，其中所述传感器是提供与环境条件、听觉条件和空气质量状况相关的信息的环境监测器。

38.根据权利要求32所述的装置，其中所述传感器提供使用模式信息。

39.根据权利要求38所述的装置，其中所述传感器记录时间、旋转角度、旋转次数、速度以及加速度中的至少一者以帮助提供使用模式信息。

40.根据权利要求39所述的装置，其中所述传感器相对于时间记录旋转角度和旋转次数中的至少一者，从而允许通过计算所述细长构件的变化率来确定速度并且通过计算所述速度的变化率来确定加速度以帮助确定所述使用模式信息。

41.根据权利要求39所述的装置，其中所述使用模式信息有助于检测不安全条件、不安全工作区域、坠落、100％打结、用户的工作条件、用户的工作强度、鲁莽使用情况以及装置使用情况。

42.根据权利要求32所述的装置，还包括连接到所述细长构件的冲击指示器，所述冲击指示器和所述传感器提供与所述冲击相关的信息。

43.根据权利要求32所述的装置，其中所述消息由所述控制器存储。

44.根据权利要求32所述的装置，还包括连接到所述控制器以发送所述消息的发射器。