CN110100267B - 能量检测警告装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种能量检测警告装置，其包括壳体。电子指示组件设置在所述壳体内。一个或多个传感器设置在壳体内并且被构造用于检测所述能量检测警告装置所处位置的特定临近距离内是否存在通电导体，并且检测所述通电导体相对于所述能量检测警告装置的位置所处的方向。所述方向是大致方向。所述装置还包括微控制器，其被构造用于：接收来自所述一个或多个传感器的输入，并且响应于所述输入的接收，启动所述电子指示组件，以指示所述通电导体相对于所述能量检测警告装置的位置所处的方向。

Description

能量检测警告装置
相关专利申请的交叉引用
本申请要求于2016年12月12日提交的名称为“Energy Detection Device(能量检测装置)”的美国临时专利申请 No.62/432,817、于2017年7月20日提交的名称为“EnergyDetection Warning Device(能量检测警告装置)”的美国临时专 利申请No.62/534,922、于2017年11月10日提交的美国非临时专 利申请No.15/809,958的优先权，特此将这些专利申请的全部内容 以引用的方式并入。
背景技术
技术领域
本公开内容涉及一种装置，该装置在其使用者接近通电 导体时向该使用者提供安全警告通知(警示、警报、警告等)。此 外，本文所述的装置可以提供相关通知，用于指示该通电导体相对 于装置与使用者的取向的大致方向。
相关技术的描述
自从发现利用和操纵电能的能力以来，全世界对电力的 需求一直很高。在一些情况下，能源行业的工作人员正在建立全新 电力系统，为尚未连接的地方提供电力。在其它情况下，工作人员 正在更新或增强已建立的系统，或者修复和/或重建因自然原因和/ 或意外事件而损坏的电力系统。然而，在另一些情况下，工作人员 的任务可能是从不再需要或期望电力的区域移除电力系统。无论任 务如何，能源工作人员都在不断从事与电力系统相关的活动，这些 活动具有工作人员可能受到伤害的固有危险。
尽管制定了用于防止能源行业事故的安全法规和惯例， 但仍有人受伤和死亡。最近一年，仅在美国，与电力有关的年度死 亡人数仍高于130人。因此，需要额外的安全措施。
为个人提供高压风险警告的常规装置通常是笨重的模拟 装置。一些常规装置可以佩戴在工作人员的脖子上，或者夹在使用 者的前口袋、帽子或腰带上，但这些装置由于尺寸过大而可能会难 以携带。在一个实例中，常规装置直接内置于工作人员的帽子中。 常规装置通常仅基于检测到附近电场或磁场中的一者的存在而产生 简单警告，通常仅在检测到特定的场强阈值时。在一些情况下，常 规装置过于敏感并导致不必要的警告。
因此，常规装置具有若干问题和局限性。
附图说明
具体实施方式参考附图进行阐述。在附图中，参考标号 的最左边的数字标识首次出现该参考标号的图。在不同图中使用相 同的参考标号指示相似或相同的项目。此外，附图可被视为提供各 个图中各个组件的相对尺寸的近似描绘。然而，附图未按比例绘 制，并且各个附图内以及不同附图之间，各个组件的相对尺寸和可 以与所描绘的不同。具体地讲，一些附图可以将组件描绘为某一尺 寸或形状，而其它附图为了清楚起见可以以较大的比例或不同的形 状描绘相同的组件。
图1示出了场信号与根据本公开的实施方案的能量检测 警告装置之间的相互作用的示意图。
图2示出了能量检测警告装置的实施方案的电气原理 图。
图3示出了能量检测警告装置中信号处理流程的实施方 案的电气原理图。
图4示出了可以在能量检测警告装置的微控制器内发生 的信号处理流程的实施方案的电气原理图。
图5示出了可以在能量检测警告装置的微控制器内发生 的信号处理流程的实施方案的电气原理图。
图6示出了用于电磁场方向感测的天线布置方式的实施 方案的示意图。
图7示出了佩戴有能量检测警告装置的可佩戴实施方案 的使用者的侧视图，以及附接有该装置的帽子的仰视图。
图8示出了根据图7中的本公开的实施方案的能量检测 警告装置的透视图。
图9示出了根据本公开的实施方案的图7的能量检测警 告装置的仰视图、俯视图和侧视图。
图10示出了根据本公开的实施方案的图7的能量检测警 告装置的示意性组件视图。
图11示出了根据本公开的实施方案的图7的能量检测警 告装置的另一示意性组件视图。
图12示出了根据本公开的电场传感器的实施方案的变型 形式。
图13示出了根据本公开的传感器的实施方案的示意性组 件视图。
图14示出了根据本公开的实施方案的磁力计和通量集中 器的效果。
图15示出了根据本公开的实施方案，在具有隐藏的通电 导体的环境中的使用者以及当可佩戴能量检测警告装置倾斜和旋转 时与所测量的场相关的坐标图。
图16示出了如本公开实施方案中所用的用于电压方向检 测的米利型有限状态机的示意图。
图17示出了根据本公开的实施方案，使用者在存在磁场 的情况下的示例性场景以及与测量和数据相关的坐标图，所述的测 量和数据与用于定向检测载流导线的磁场的检测相关联。
图18示出了根据本公开的控制流程示意图的实施方案。
图19示出了与根据本公开的方向感测过程的实施方案相 关的示意图和坐标图。
具体实施方式
概述
下面的公开内容描述了用于在能量检测警告装置中实现 的各种特征和概念。也就是说，虽然本公开描述了“一个(一 种)”、或“该(所述)”能量检测警告装置，但是在“能量检测 警告装置”之前使用的冠词(例如，“一个”、“一种”或 “该”、“所述”)并不旨在表示对装置本身的特征的限制，除非 另有说明。实际上，通过以不同的实施方式和/或组合使用各种特征 和概念中的一者或多者，能量检测警告装置的多个实施方案是可能 的。例如，虽然附图可以描绘可佩戴能量检测警告装置的实施方 案，但是可以设想，本文描述为与该可佩戴装置相关的一个或多个 特征和概念可以在其它非可佩戴实施方案中实现，诸如，例如，内 置于车辆中被构造用于向车辆的乘客警示潜在风险的特征的实施方 案。
另外，应当注意，在整篇公开内容中，术语“装置”、 “警告装置”、“能量检测装置”、“可佩戴装置”和“能量检测 警告装置”可以互换使用，以指代上述“能量检测警告装置”的一 个或多个不同的实施方案。
本文所公开的能量检测警告装置的主要功能是检测附近 的通电导体，并通过一个或多个感觉通知来向使用者警示通电导体 的存在。此类通知的发出旨在减少触电所致伤害的发生。当该警告 装置用于通电导体的位置可能未知的环境中时，可以实现该目标。因此，该装置的可佩戴实施方案对巡线员、电工、救灾人员等大有 裨益。此外，该装置可以足够紧凑，以便在各种地方佩戴，而不会 给使用者带来不便或引起不适。
在一个实施方案中，可佩戴能量检测警告装置可以夹在 帽檐上，由于取向的相对稳定性，这可有利于检测和位置指示。虽 然夹在帽子上的这个实施方案可以通过相同或类似的夹固动作佩戴 在使用者的衣服或身体上的其它地方，但是可以设想该能量检测警 告装置可以结构化为具有不同连接手段(未示出)的其它构造(与 所示的不同)，其可能更加兼容地固定在使用者除帽檐之外的衣服 或身体的位置(未示出)。在这样的备选实施方案中，设想由该能 量检测警告装置执行的特征和过程可以与本文描述的那些相同或相 似。此外，还应理解的是，在这样的备选结构构造中，可相较于下 文所述的那些对本文描述的过程进行修改，以补偿结构的改变和/或 相对定位的差异等等。因此，能量检测警告装置可以成形为其它结 构实施方案，包括但不限于被构造用于佩戴在使用者的手腕上的结 构(未示出)。进一步得出，腕部佩戴实施方案中的内部组件的布 置方式和取向可以进行变更而与本文所述的不同，以与使用者的头 部(上面有佩戴警告装置的帽子)的运动相比，根据使用者手腕的 通常运动针对检测方式可能存在的不同进行调整。
无论结构构造如何，在一个实施方案中，通电导体的位 置可通过将模拟信号转换为数字信号来检测，并且可发起安全通知 以向使用者警示危险通电导体的存在和位置。即使通电导体与该装 置之间的精确距离不容易确定，但该检测装置也为使用者提供了 “第六感”，即在使用者周围的特定邻近距离内存在潜在有害的通 电导体。因此，该能量检测警告装置可以增强工作环境中的安全 性，并为在高压设备周围工作的人员提供帮助。
该能量检测警告装置可以利用视觉、听觉或触觉通知的 任何组合来在靠近和/或进入通电导体的特定邻近距离时警示使用 者。警告通知可通过微控制器(本文也称为中央处理单元“CPU”， 其包括下文进一步描述的若干硬件和/或软件组件)发布的信号发 起。在较高层面上，该警告装置可实现传感器(例如，一个或多个 天线组件)，所述传感器被构造用于检测/感测具有其给定邻近距离 的通电导体。在一个实施方案中，可发起警告通知的特定邻近距离 可定义为，例如，约六倍于使用者与通电导体之间的职业安全与健 康管理局(Occupational Safety&Health Administration,OSHA) 标准最小接近距离(“MAD”)的距离。MAD随所检测的磁场的电压而 变化。通电导体周围的所述特定邻近距离的距离可能会有所不同， 从10倍MAD到小于6倍MAD不等。尽管该警告装置可编程为在距离 低于OSHA设定的MAD标准时触发，但这种实施方案可能被认为是不 安全的，因此不实用。
值得注意的是，许多(如果不是全部的话)通电导体可 能会导致危险，具体视情况而定。然而，随着待释放的势能增加， 伤害的风险也会增加(例如电压越高，对身体造成严重伤害的可能 性便越大)；并且随着邻近距离内的电能量增加，待检测的场信号 幅度同样增加，从而使该装置能够检测更远距离的高压承载导体。 无论如何，该能量检测警告装置可以被构造用于检测至少具有最小 预定幅度的电场或磁场，从而指示可能存在较大的伤害风险。在一 个例子中，当佩戴可佩戴能量检测警告装置的使用者接近正常工作 的标准墙壁电源插座时(这种情况下对工作人员的伤害风险很 低)，该装置不太可能发起警告，除非该装置放置在电源插座的高 处并在其几英寸范围内。相比之下，在被构造成在6倍MAD内发布 警告通知的能量检测警告装置的实施方案中，当佩戴该能量检测警 告装置的使用者接近承载1.1KV或更高电压的带电导线时，例如， 该能量检测警告装置可在使用者接近到该带电导线的大约12英尺 (假设MAD约为24-25英寸)内时发起警告。
如果使用者接近通电导体，那么知道附近存在导体将会 有所帮助。然而，只知道导体位于附近但不知道确切位置，可能不 足以充分保护使用者，因为通电导体可能被隐藏或不明显，直到为 时已晚，使用者可能会受伤。因此，如本文所述，除了检测通电导 体的存在外，本公开内容的能量检测警告装置还可以警示使用者该 通电导体相对于该装置的取向所处的方向以及触电的风险水平。当 使用者在一个区域内移动时，该装置可以利用一个或多个警告通知 组件，来进一步指示通电导体相对于该装置的大致方向，无论是在 使用者的左侧或右侧，还是直接在该装置的前面或后面，因为它都 是针对使用者取向。
由于通电导体可能会因导体上的电荷而发射电场，并且 因流过导体的电流而发射磁场，因此本文所述的能量检测警告装置 可被构造用于检测电场和/或磁场。利用所检测到的电场和磁场中的 一者或两者的历史数据，该警告装置可以粗略估计通电导体相对于 该装置的位置的方向性。
例如，在可佩戴实施方案中，其中该装置被夹在使用者 帽子的前面，该装置可以至少部分地基于重力向量和地球的磁场向 量来确定该装置的绝对取向，类似于罗盘确定磁北极的工作方式。 一旦确定了绝对取向，使用者的移动，无论是通过移动使用者的整 个身体(例如，行走、跑步、被运送等等)还是简单地旋转或倾斜 使用者的头部，都可以相对于该绝对取向来确定，并且如果在移动 过程中，检测到电场和/或磁场信号，可以启用一个或多个警告通知 组件(例如听觉、视觉、感觉)以指示检测到电场和/或磁场峰值的 方向。
在一个实施方案中，在检测到通电导体时，能量检测警 告装置可启动一个或多个LED，以使使用者向该通电导体的相对方 向取向。这可以例如，通过以下方式实现：在通电导体的方向上以 增加的亮度水平点亮依次设置在整个装置上的一系列LED，使得最 亮的LED位于该装置的与该通电导体的方向相对应的一侧；当该装 置朝向通电导体的方向取向时，以一组逐渐增加的亮度水平点亮一 个或多个LED；在通电导体的方向上以一定顺序点亮整个装置上的 一系列LED，完全开或间歇地完全开启/关闭；点亮设置在装置的与 通电导体的相对方向相对应的一侧的一个或多个LED，完全开或间 歇地完全开启/关闭；或者不止一个上述实例的组合，等等。此外， 当该装置随着使用者在所指示的方向上移动，在该装置的取向与检 测到电场和/或磁场的峰值的方向基本对齐时，该装置可以改变所述 一个或多个LED的启动。所述启动的改变可以包括(例如)动作， 诸如该装置可以：依次停止点亮该LED系列；同时完全点亮所述一 个或多个LED；减慢点亮顺序；完全停止点亮所述一个或多个LED， 等等。
除此之外，以及/或者作为另一种选择，在检测到通电导 体时，能量检测警告装置可启动一个或多个振动电机，以使使用者 向该通电导体的相对方向取向。这可以例如，通过以下方式实现： 在通电导体的方向上以增加的振动强度水平启动依次设置在整个装 置上的一系列振动电机，使得最强烈振动的电机位于该装置的与该 通电导体的方向相对应的一侧；当装置朝向通电导体的方向取向 时，以一组逐渐增加的强度水平启动一个或多个振动电机；在通电 导体的方向上以一定顺序以相似的强度启动依次处于整个装置上的 一系列振动电机，无论是开还是间歇地开启/关闭；启动设置在该装 置的与该通电导体的相对方向相对应的一侧的一个或多个振动电 机；或者不止一个上述实例的组合，等等。此外，当该装置随着使 用者在所指示的方向上移动，在该装置的取向与检测到电场和/或磁 场的峰值的方向基本对齐时，该装置可以改变所述一个或多个振动 电机的启动。所述启动的改变可以包括，例如动作，诸如该装置可 以：依次停止启动所述振动电机；同时完全启动所有振动电机；减 慢振动顺序；完全停止振动电机的振动，等等。
除此之外，以及/或者作为另一种选择，在检测到通电导 体时，能量检测警告装置可通过例如扬声器来发起一个或多个听觉 信号，以使使用者向该通电导体的相对方向取向。这可以通过发出 声音或语言来实现，例如通过：在通电导体的方向上以增加的音量 水平启动依次设置在整个装置上的一系列扬声器，使得最响的扬声 器位于该装置的与该通电导体的方向相对应的一侧；当装置朝向通 电导体的方向取向时，以一组逐渐增加的音调和/或强度水平启动一 个或多个扬声器，并且当使用者直接看向该通电导体的方向(与所测得的最高能量场值相关)时该音调和/或强度可能最高；在通电导 体的方向上以一定顺序以相似的强度启动依次处于整个装置上的一 系列扬声器，无论是开还是间歇地开启/关闭；启动设置在该装置的 与该通电导体的相对方向相对应的一侧的一个或多个扬声器；启动 扬声器以通过语音的方式陈述方向(例如，右、左、前、后，等 等)；向使用者一侧或两侧的耳机(未示出)发送声音或语音方 向；或者不止一个上述实例的组合，等等。此外，当该装置随着使 用者在所指示的方向上移动，在该装置的取向与检测到电场和/或磁 场的峰值的方向基本对齐时，该装置可以改变所述一个或多个扬声 器的启动。所述启动的改变可以包括(例如)动作，诸如该装置可 以：依次停止启动扬声器；同时完全启用所有扬声器；减慢听觉顺 序；完全停止扬声器的启动，等等。
除此之外，以及/或者作为另一种选择，在检测到通电导 体时，能量检测警告装置可启动一个或多个数字显示，以使使用者 向该通电导体的相对方向取向。这可以例如，通过以下方式实现： 启动LED点亮的显示器，以描述“左”、“右”、“前”、“后” 等字样，或者简单地描述指向该装置的与通电导体方向相对应的一 侧的箭头；或者对位置的其它视觉描述性显示；或者不止一个上述 实例的组合，等等。此外，当该装置随着使用者在所指示的方向上 移动，在该装置的取向与检测到电场和/或磁场的峰值的方向基本对 齐时，该装置可以改变所述一个或多个数字显示器的启动。所述启 动的改变可以包括(例如)动作，诸如该装置可以：停止启动所述 数字显示器；显示不同的指示符号(例如，波浪线、停止标志、感 叹号等)；连续点亮整个显示器或闪烁，等等。
在一个实施方案中，该能量检测警告装置可以实现自适 应灵敏度检测(“ASD”)过程。概括地说，装置检测灵敏度可适应 环境，有用却又不会过度，从而使用者就不会对不必要的通知感到 厌烦而最终移除装置。因此，该警告装置可在无电磁场(“EMF”) 区域以及在EMF密集区域(例如，变电站)中灵敏地运行。在利用 ASD过程的实施方案中，装置可根据所检测到的来自通电导体的场 的历史变化发布警示通知。也就是说，当使用者进入其中可检测到 电场和/或磁场的特定临近距离内时，该警告装置测量所检测的场的 正变化。在检测到正变化时，警告装置可发起持续预定时间(例 如，约10秒、约20秒、约30秒等)的警告通知。在该预定时间段 结束时，工作阈值可被调整到所检测到的当前环境中的EMF水平。 此后，每当使用者更靠近该通电导体时，测量到所检测的场中的额 外正变化，并再次发布警告通知。在一个实施方案中，该警告通知 强度的启用阈值可随调整的工作阈值而缩放，以便警告通知更严格 地遵循所测量EMF的自然发生的指数曲线形状。
采用ASD，警告装置可以在通电导体的特定临近距离内 检测到该通电导体。该装置可以进一步构造成使得，在该特定临近 距离内检测到通电导体而发出警告通知持续预定的一段时间后，该 装置使该警告过程适应当前检测到的电压水平，使得当该装置保持在相同的临近距离内时，不会再次向使用者发布警告通知。在一个 实施方案中，可进一步构造该采用ASD的装置，使得后续警告通知 不会发起，除非：1)装置警告通知阈值自动或由使用者手动重置 (例如，使用者保持在该通电导体的与上一个警告通知发起时的临 近距离相同的临近距离内)；2)装置与通电导线的临近距离降低 (例如，使用者与装置一起更靠近导体)；或者3)在再次检测到先 前检测到的电压水平之前，装置重新适应较低的检测到的电压水平 (例如，使用者与装置一起离开导体，然后重新进入该特定邻近距 离内)。
因此，在实现ASD的实施方案中，基本上在静态位置工 作且工作时间长于警告通知的预定时间段的使用者(例如，在公用 电线杆顶部对带电线路进行检修、基本处于静态位置且工作时间长 的巡线员)，不必受到延长的或无休止的警告通知的影响，因为巡 线员既不能离开发起警告通知的特定临近距离，也不会更接近该导 体。此外，该能量检测警告装置可以包括可启动构件(例如按钮、 开关等)，使用者可以在所述预定时间段结束之前，手动启动相应 构件以终止警告通知。除此之外，以及/或者作为另一种选择，可以 启动该按钮以使装置立即适应新检测到的电压水平。
由于可能期望确保能量检测警告装置在作业中使用之前 正常运行，因此可在该装置的实施方案中并入自检功能。更具体地 讲，微控制器可定期向传感器(例如，电场和/或磁场传感器)施加 小规模测试信号，以确保传感器正常工作。由于传感器在使用后可 能易于过度暴露，因此可以应用自检来确定是否应该使用该装置。
另外，在一个实施方案中，警告装置可以在内置于警告 装置中的存储器上记录关于该警告装置的使用的数据。此类数据可 能包括但不限于：使用者身份、使用持续时间、使用方式(例如， 装置在使用过程中的取向、发布的警告的数量、使用者对警告通知 的遵从性等)、遇到的错误、装置的地理位置以及发布警告通知的 位置，等等。该数据可以由该警告装置和/或由旨在接收所述数据的 接收装置收集和组织。数据可以经由有线或无线传输来传输到接收 装置。数据可由接收装置进一步分析和/或数据可进一步被传输到服 务器以进行进一步和/或额外的分析。数据可以包括用于分析工作场 所安全指标的信息，以评价工作人员的安全实践。可能的接收装置 的实例可以包括手机、平板电脑、膝上型电脑、台式计算机或能够 接收数据的任何其它电子装置。此外，该警告装置可配备硬线连接 和/或无线数据传输硬件和/或软件，以便将数据从警告装置中传输 出去，此时存储器可被擦除并重置以存储其它数据。在一个实施方 案中，该警告装置可以使用
Figure BDA0002091312970000121
技术，将数据从警告装置持续或间 歇地传输到接收装置。
能量检测警告装置的示例性实施方案
图1示出了能量检测警告装置100的实施方案的示意 图。装置100可包括一个或多个场检测传感器102，所述传感器被 构造用于检测场信号FS，所述场信号FS是电场信号或磁场信号中 的至少一者。当所述一个或多个场检测传感器102检测到场信号FS 时，检测到的信号可传送至放大器104，所述放大器被构造用于放 大检测到的信号。然后，放大的信号可传送至CPU 106(例如，微 控制器)。CPU 106可通过模拟-数字转换器108(“ADC”)来处理放大的信号。然后，可通过数字滤波器110进一步处理转换的数字 信号。一旦过滤，CPU 106就决定是否通过通知系统112发布警告 通知，该通知系统可以将信号与预定的阈值信号进行比较，以及利 用信号的历史测量值处理该信号(本文将进一步描述)。可以采用 诸如存储器之类的附加硬件和/或处理模块130以辅助CPU 106的功 能。
在确定应该发起警告通知后，CPU 106可以执行操作以 使一个或多个通知组件114开始警告通知，如上文详细论述的。例 如，一个或多个通知组件114可能包括但不限于：一个或多个LED 116、一个或多个扬声器118、一个或多个振动电机120、或一个或 多个数字显示器122。
在一个实施方案中，一个或多个场检测传感器102可以 包括电容耦合天线，以检测场信号FS并确定场信号FS来源的方 向。电导可用于通过高压绝缘体感知通电导体的存在。一般而言， 没有任何材料是完美的绝缘体，因此，至少有少量电流传导通过绝 缘体。这种“少”的量可由根据本文所述实施方案的能量检测警告 装置100测量和检测。
在图2中，在电气原理图中描绘了能量检测警告装置 200的实施方案的更详细信息。场检测传感器202被构造用于测量 来自通电导体EC的场信号FS。例如，场检测传感器202可包括以 下中的至少一者：用于测量电场的一个或多个电容耦合天线、用于 测量磁场的一个或多个电感耦合天线、或者磁力计。提供天线和/或 磁力计以帮助确定场信号FS相对于装置的方向。因此，在存在场信 号FS的情况下，通电导体EC上的电荷变化会在场检测传感器202 (诸如电容性天线)上引起“耦合”变化(带相反电荷)。
此后，可使测量的场信号FS通过低通滤波器204，以提 取与电力系统频率直接相关的60Hz项。此外，为了检测较小的信 号，可以通过放大器206放大信号，从而改善信号质量并增加信号 幅度。信号调节可由直流偏移模块208执行，以使信号与微控制器 210相容。
微控制器210可运用模拟数字转换器212以将测得的信 号(其为模拟值)转换为数字值，使用软件算法和/或附加硬件(总 体描绘为框214)进一步处理该数字值。
在接收到转换的数字信号后，微控制器210进一步处理 该信号以启用通知系统。图3描绘了示意图300的实施方案，示出 了微控制器的元件，用以例如进一步优化信号，并实现在图2中描 绘为框214的软件算法和/或附加硬件的一个或多个功能。
对于转换的数字信号，如图3可见，可以应用滤波器 302仅从电源系统产生耦合的60Hz信号。在一个实施方案中，滤波 器302可包括直流陷波滤波器和低通滤波器。在滤波器302之后，可 在RMS模块304中计算信号的均方根(RMS)值(也称为直流等效 值)。然后，可将滤波后的RMS值传递给感官适应和改变检测逻辑 模块306。在模块306中，可根据短窗口AVG(SWA)和长窗口AVG (LWA)分析检测值的历史，其中“AVG”表示前一时间段内检测到的 平均场信号。如图3中的插图(时间(t)对RMSV_天线)所示，利用使用 所述装置期间从当前时间向后看的第一预定时间段的平均检测场信 号来确定检测的平均信号SWA。此外，利用从当前时间向后看的第 二预定时间段的平均检测场信号来确定检测的平均信号LWA。第二 预定时间段比第一预定时间段长并且与第一预定时间段重叠。 计算SWA和LWA后，输出两者之间的差值，以便就通知进行进一步评 价。也就是说，可以计算SWA与LWA之间的差值(即ΔRMS历史)， 以检测装置使用环境中正常测量信号的变化，并且至少部分基 于检测到的变化，该能量检测警告装置可以发起警告通知。
如上所述，该能量检测警告装置的实施方案可以包括自 适应灵敏度检测(“ASD”)过程特征。如果装置与通电导体之间的距 离在给定时间内保持基本相同，和/或如果测量信号保持恒定，模块 306的输出正常化(即，SWA与LWA之间的变化接近零)。当模块 306的输出正常化时，能量检测警告装置适应该新环境，只要模块 306的输出基本恒定，就不会发起新的警告通知。但是，如果信号 发生突变，模块306的输出将为非零，并可以发起新的通知警告。
图4描述了装置的微控制器内可能发生的用于确定是否 发起警告通知的信号处理流程的示意图400。在一个实施方案中， 当ΔRMS历史值超过预定阈值ΔVTH1达到预定时间tTH1时，可发起警告 通知。在一些情况下，图4的信号处理流程不仅可以改善该装置的 可靠性，而且能够减少不必要的警告通知。注意，在图4中用作输 入的ΔRMS历史之前已确定并输出(如图3中所述)。此外，当ΔRMS 历史值小于阈值ΔVTH1或小于阈值ΔVTH1达到预定时间tTH1时，定时器会 重置。
与图4类似，图5描述了在装置的微控制器内可能发生 的用于确定是否发起后续警告通知(N)的信号处理流程的示意图 500，其中先前的警告通知由N-1表示。在一个实施方案中，能量检 测警告装置可以分阶段地发起后续警告通知，以及/或者作为另一种 选择，根据上文论述的ASD过程特征响应于检测到的水平的变化发 起后续警告通知。例如，当ΔRMS历史值超过预定阈值ΔVTHn达到预定 时间tTHn时，可发起后续警告通知。另外，当ΔRMS历史值小于阈值Δ VTHn或小于阈值ΔVTHn达到预定时间tTHn时，定时器重置。
警告装置的方向感测的示例性实施方案
参考如图6所示的能量检测警告装置600的实施方案， 因为1)耦合信号的幅度依赖于导体与电容板的电容耦合，以及2)电 容耦合依赖于到通电导体的距离，耦合信号原点相对于能量检测警 告装置600的方向可以通过使用在电容性天线602上接收的信号的 幅度来得到。
利用在每个电容性天线602上检测到的信号的RMS值， 可以使用每个相应天线602的RMS值作为+i(pi)、-i(ni)、+j (pj)和-j(nj)方向的分量(如图6所示)，并作为下面公式1的输 入，来计算检测到的信号的方向向量。
公式1：
耦合向量：
Figure BDA0002091312970000151
用公式1计算方向向量后，可根据下面的公式2，将向 量(|Mag|＝1)归一化，以找到检测到的信号的真实方向。
公式2：单位向量：
Figure BDA0002091312970000161
在一个实施方案中，知道真实的方向，就可如下发布定 向警告通知。例如，在如图6所示布置的实施方案中，可以将一个 或多个LED与每个天线602对准。通过将所述真实方向向量分解为 各自的归一化方向分量，通过改变分配给各个天线602的一个或多 个LED的亮度、功率状态和/或强度，可以向使用者显示通电表面的 方向。LED状态的调整是基于计算结果，计算结果可如下面公式3-6 中所示确定。注意，在公式3-6中，Re对应于向量的i分量，Im对 应于j分量。
公式3：
(Re(Dirc)>0)LEDpi强度＝Re(Dirc)[％]；否则LEDpi强度 ＝0
公式4：
如果(Re(Dirc)<0)LEDni强度＝Re(Dirc)[％]；否则LEDni强度＝0
公式5：
如果(Im(Dirc)>0)LEDpj强度＝Im(Dirc)[％]；否则LEDpj强度＝0
公式6：
如果(Im(Dirc)>0)LEDnj强度＝Im(Dirc) [％]；否则LEDnj强度＝0
能量检测警告装置的附加示例性实施方案
除此之外，以及/或者作为另一种选择，如上面所解释 的，能量检测警告装置可以根据用途(例如，手动便携、车辆运 输、身体的位置(对于可佩戴实施方案)，等等)结构化为各种形 式。在图7中，能量检测警告装置700的可佩戴实施方案描绘为由 使用者佩戴，固定在帽子702的边缘。还描绘了从帽子702的底侧 附接到帽子702的装置700的视图。如图所示，装置700可以具有 沿前侧的弯曲结构，其与帽子702的边缘的曲率相配。此外，当置 于帽子702的边缘上时，装置700直接定位在使用者的视线中，这 可以在发布警告通知时帮助使用者确认装置700可以指示的方向是 通电导体的方向。
图8描绘了能量检测警告装置700的透视图。装置700 可包括紧凑的壳体800，其尺寸设计成对使用者的主视线无阻碍， 并且易于携带。在壳体800的外部，一个或多个朝下的LED 802可 以从装置700的底侧完全或部分地(即，一侧或另一侧)突出，如 图所示，或者可以与壳体800齐平(未示出)。可以包括LED 802 来作为视觉警告通知组件，并且可以是白色和/或一种或多种颜色。 所述一个或多个LED 800可与装置700的曲率相匹配，以便也与帽子的边缘对齐。如上所述，LED 802可用于在发起警告通知时向使 用者传递有关威胁级别、威胁类型(高压或大电流)和来源位置的 信息。
壳体800还可包括切换键804，诸如按钮(如图所示) 或其它类型的拨钮开关。切换键804可用于打开或关闭装置700， 和/或充当具有一个或多个功能(诸如禁用警报、检查电池寿命状 态、调节警示灵敏度等)的交互构件。例如，可以通过不同的按钮 按住时间、不同数量的连续切换、按压切换键804的不同侧/区域等 来实现多种功能。壳体700还可以包括一个或多个紧固机构806， 诸如所示的偏置的活动铰链夹，其抵靠壳体800的顶侧卷曲，以将 装置700附接到帽子的边缘或用于附接的其它类似尺寸的框架上。 也就是说，活动铰链夹的偏置可以使得弯曲度足以允许帽子的边缘 插入壳体800的顶部与夹子之间，而在释放时，夹子折曲在夹紧位 置。可以设想，可以使用备选的合适紧固机构来代替所示的活动铰链夹。
在图9中，示出了装置700的俯视图、仰视图和侧视 图。侧视图描绘了连接端口900，通过该连接端口可以对装置700 进行充电和/或通过该连接端口可以传输数据到装置700中的可访问 的存储器或从该存储器传出数据。连接端口900可以是适于对电池 充电和/或访问数据的任何类型的端口。例如，连接端口900可以是 micro-B USB 3.0连接器，但不限于此。
如在图10的示意图中所见，能量检测警告装置700的实 施方案可以具有附加的传感器硬件，包括加速度计1000和高灵敏度 3轴磁力计1002，该磁力计与用于测量场信号中的磁场的高磁导率 3轴通量集中器1004配对。在图11中，附加的传感器硬件可以包 括传感器1100以测量场信号中的电场。还示意性地描绘了电池组 1102，诸如可充电锂离子聚合物电池组。其它类型的电池组可能是 合适的。图11还示出：用于控制装置700的微控制器1104；电池 充电电路1106，电池组1102可通过该电池充电电路充电；以及一 个或多个扬声器1108，通过其可以发布声音警告通知。所述一个或 多个扬声器1108可包括各种扬声器，诸如压电扬声器。
警告装置的方向感测的附加示例性实施方案
图12示出了可用作电场传感器的电场天线构造1200A、 1200B和1200C的三种变型形式。构造1200A描绘了传感器1202， 类似于图11中所示的传感器1100，其为电容耦合PCB平行板天 线。构造1200B描绘了传感器1204的实施方案—三平行板电容性 电场天线。构造1200C描绘了传感器1206的实施方案—电容耦合 PCB焊盘阵列天线。
构造1200A中所示的传感器1202是单个定向调谐的PCB 电容性天线。在一个实施方案中，传感器1202可以包括通过阻抗 1208短路的两个PCB导电平行板1202(1)、1202(2)。AC电场激发 电荷，使电荷在平行板1202(1)、1202(2)上反复重新分布，通过短 路阻抗1208。流过阻抗1208的电荷可以产生可测量的AC电压 1210，其对应于所测量的电场。当平行板1202(1)、1202(2)垂直于 电场线取向时，传感器1202产生最大的测量AC电压1210。因此， 使用传感器1202的能量检测警告装置的测得最大峰值电压的取向可 以指示通电导体相对于该装置的方向。
如上文所述，对于平行板天线，当来自通电导体的电场 以基本垂直于平行板纵向延伸方向的方向发出时，可检测到最大感 应电压。此外，在与平行板的纵向延伸方向基本平行或对齐的方向 上发出的电场可能不会感应出电压。因此，设想在某些情况下，当 使用传感器1202时，可能发生这样的情况：装置可能无法精确地检 测电场的存在或位置，例如，当电场的方向的取向与天线的延伸方 向平行时。
因此，在备选实施方案中，能量检测警告装置可以包括 构造1200B的传感器1204(三平行板电容性电场天线)。与传感器 1202不同，传感器1204实现三个电容耦合PCB平行板天线，每个 天线的功能与上面就传感器1202所述的类似。此外，如图13所 示，通过使一组三个平行板天线中的每一者彼此垂直取向，不管发 射方向如何，平行板天线中的至少一者可以检测附近的电场，因为 电场不可能同时与所有三个天线平行。因此，使用传感器1204，并 且假定三个平行板天线中的至少两个检测到电场(参见坐标图 1300)，可以通过计算所述三个平行板天线中的两个天线之间相对 于这两个天线之间的平面的RMS幅度检测值的商的反正切来确定发 出检测到的电场的方向角(参见坐标图1302和以下公式7)。
公式7：
Figure BDA0002091312970000191
在另一备选实施方案中，能量检测警告装置可实现具有 传感器1206的构造1200C。如上所述，传感器1206可以包括电容 耦合PCB焊盘阵列天线，其使用多个布置的焊盘1212而不是平行 板。在传感器1206中，可以测量焊盘阵列1212中的由电场产生的 电位差。在检测到电场时，可以分析由各焊盘1212检测到的测量的 RMS电压值，并且由于较靠近通电导体的焊盘可能经历比位于较远 的焊盘稍微更大的感应电压，所以可以根据阵列中焊盘的位置确定 通电导体的位置方向的大致指示。
无论选择哪个电场传感器的实施方案，可以帮助定位通 电导体的组件是上面提到的加速度计1000。在一个实施方案中，加 速度计1000用于测量警告装置在佩戴在使用者的帽子上时的翻滚角 和俯仰角。翻滚角和俯仰角测量值可以用于倾斜补偿方位角计算，以在任何翻滚角和俯仰角变化的情况下实现可靠的罗盘方位角度数 测量。此外，倾斜补偿方位角计算可以用于电压方向感测技术，当 使用者在帽子上佩戴警告装置并自然地来回摆动头部时，该技术将 电场峰值与方位角度数匹配。
转到磁场的检测，如上所述，能量检测警告装置可包括 例如与高磁导率3轴通量集中器配对的高灵敏度3轴磁力计。图14 描绘了根据本公开内容的实施方案的受数字磁力计1404和通量集中 器1406影响的磁场1402的模拟1400。使用数字磁力计1404和通 量集中器1406将磁通量聚焦到数字磁力计1404的传感器区域中， 可以计算磁场的向量信息。
因此，能量检测警告装置可以包括电场传感器和磁场 传感器，并且可以使用来自一种传感器或这两种传感器的测量值来 向使用者提供通电导体相对于该装置的位置和取向的大致位置方 向。
警告装置的方向感测的附加示例性实施方案
参照图15，如图所示，使用者1500在工作的同时可以 在帽子的帽沿上佩戴能量检测警告装置的可佩戴实施方案。在使用 者1500不知道可能被隐藏的通电导体1502的情况下，当使用者 1500在静止或行走时扫描某个区域(使用者的头部自然旋转和倾 斜)时，该装置可以帮助使用者1500检测和定位通电导体1502。 例如，在一个实施方案中，当装置和使用者直接看向通电导体1502 的方向时，警告装置可以测得最大的RMS电压值。因此，在使用者 的头部左右或上下转动时，当直接看向通电导体1502上的最接近接 触点时，所测量的电场的大小可能处于峰值。该电场幅度的峰值与 倾斜补偿的方位角度数(例如参见坐标图1504)或俯仰角度数(例 如，参见坐标图1506)相关联，这取决于使用者的头部是否正在左 右转动或上下转动。
参照图16，在一个实施方案中，微控制器可以用米利型 有限状态机1600识别峰模式来确定通电导体的方向。状态机1600 的输入可以包括：所测电场幅度的斜率(“dE/dt”)、时间 (“t”)、倾斜补偿的方位角度数(“H”)(下文中称为“方位角度 数”)和俯仰角(“P”)。可以使用条棒阵列1602计算所测电场的 斜率以改善计算稳定性，其中斜率是如下面公式8计算，其中“第 一”和“最后”是存储器数组中的第一个和最后一个元素。
公式8：dE/dt＝E[第一]–E[最后]/(t[第一] –t[最后])
从状态1S1开始，状态机1600保持在状态1S1，直到 斜率dE/dt超过启用阈值TH1604。当斜率dE/dt超过启用阈值TH 时，状态机1600从状态1S1前进到状态2S2。
在状态2S2的开始，将起始时间戳(t_起始)、起始方 位角度数(方位角_起始)和起始俯仰角(俯仰角_起始)保存在存 储器中。此时，斜率dE/dt的正峰值1606和斜率dE/dt的过零点 1608被保存在存储器中。斜率dE/dt的过零对应于电场幅度的峰值(即，峰值处的斜率为零)。在斜率dE/dt达到过零点时，该时刻 方位角度数1610和俯仰角度数1612中的每一者的值与该时刻相关 联，因为方位角度数1610和俯仰角度数1612与通电导体的方向相关。在斜率dE/dt小于启用阈值TH的负值(即-(TH))时，状态机 1600从状态2S2前进到状态3S3。然而，如果状态机1600从t_起 始在状态2S2中保持空闲超过时间段T超时(t_现在–t_起始>T超时)，则状态机1600超时并被重置，从状态2S2恢复到状态1S1。
在状态3S3中，评价斜率dE/dt的负峰值1614。在评价 期间，如果斜率dE/dt的负峰值1614被评价为小于-0.75*dE/dt*正 峰值的计算值，则状态机1600从状态3S3前进到状态4S4。然而， 如果状态机1600从t_起始在状态3S3中保持空闲超过时间段T超时 (t_现在–t_起始>T超时)，则状态机1600超时并被重置，从状 态3S3恢复到状态1S1。
在状态4S4中，状态机1600被构造用于验证电场幅度 峰值是否是由于头部运动而不是由不同的动作引起的。在阶段4S4期间，测量方位角度数(“ΔH”)1616的变化和俯仰角(“ΔP”) 1618的变化。如果方位角度数1616的变化或俯仰角度数1618的变 化分别变得大于启用方位角度数和俯仰角度数阈值(即，H_TH和 P_TH)，则状态机1600从状态4S4前进到状态5S5。然而，如果斜 率dE/dt上升到高于启用阈值的负值-(TH)，状态机1600被重置， 从状态4S4恢复到状态1S1。
在状态5S5中，在固件中确认并更新相对于通电导体的 方位角度数1610或俯仰角度数1612，作为在状态2S2中当斜率 dE/dt达到过零点1608时记录的值。在完成对方位角度数1610或 俯仰角度数1612的记录之后，状态机1600被重置，从状态5S5返 回到状态1S1。
除此之外，以及/或者作为另一种选择，在能量检测警告 装置的一个实施方案中，也可以利用磁场测量来确定通电导体的大 致方向。参见图17，使用右手定则找到携带电流的通电导体1702 (例如，如图所示的带电电力线)的磁场1700，并且可以将其绘制 为围绕通电导体1702的圆形，其中磁场1700总是垂直于通电导体 1702
在包括有高分辨率3轴磁场传感器(如上文所论述的) 的警告装置的实施方案中，测量从通电导体1702产生的时变AC磁 场信号1704。所测的3轴磁力计的输出可以包括X轴、Y轴和Z轴 时变正弦磁场数据1704。磁场Y轴AC RMS值1706对应于磁场向量 B 1708的Y轴向量分量，其中将负值符号添加到相对于参考轴有 180度相位差的轴分量1710，其中选择x轴作为参考轴。类似地， 磁场X轴和Z轴AC RMS分量分别对应于磁场向量1708的分量X和 Z。
在磁场Z轴RMS分量大于Y轴分量或X轴分量的情况 下，可以将通电导体1702感测为水平取向。相反，在磁场X轴或Y 轴RMS分量中的任一者大于Z轴分量的情况下，可以将通电导体 1702感测为垂直取向。
表示通电导体的方向的方向向量D 1712可以通过获取磁 场并将其投影到x-y轴上来确定。这产生双向向量，其中向量D 1712可以是相位差180度的两个方向向量(B1，B2)之一。为了确 定向量D 1712，保存一系列方位角上的场数据。在所保存的有效数 据范围中，将该范围分成两半，并且可以计算磁场数据曲线下的面 积(A1，A2)，如坐标图1712a所示。哪一半具有较大的面积，就 可以确定那个方向向量是真正的方向。另外，可以分别计算相对于 通电导体1702的方位角度数1714和俯仰角度数1716，作为方向向 量1712的X轴分量除以Y轴分量的商的反正切，以及Z轴分量除以 Y轴分量的商的反正切。
警告装置的方法的示例性实施方案
在图18中，示出了根据一个实施方案的控制流程图 1800的实施方案。控制流程图1800描述了能量检测警告装置如何 处理来自传感器的信息、确定如何将风险信息传达给使用者、使用 通知系统硬件向使用者发布警告信息、优化电池寿命、以及如何获 取相关安全信息并将这些信息传达到基于云的服务器。通常，微控 制器可以：将来自传感器的模拟输出数字化、将AC电场和磁场值转 换为DC等效RMS值、基于使用者可控制的灵敏度设置将这些值与警 示阈值进行比较、使用通知硬件根据威胁级别和源的方向发出声 音、视觉和触觉警示，等等。该方法可以通过在不使用(例如，不 移动或使用加速度计)时，以及当任何环境电场和磁场的强度低于 安全阈值时将警告装置置于低功率休眠状态，进一步优化电池寿 命。
在一个实施方案中，能量检测警告装置可以实施“唤醒 并感知”过程，其可以延长电池寿命，同时允许该装置基本上连续 地开机。例如，处理器和硬件可以在警告装置处于安全环境中的至 少一部分时间期间，或者当警告装置按预期未服务时在低功率休眠 状态下运行，这可能取决于特定实施方案，是否是可佩戴的、可运 输的等等，并且静止持续延长的时间。此外，当测量的场(电场和 磁场)值低于休眠阈值(诸如正常的环境场)时，警告装置可被构 造成休眠一段时间T休眠，根据预定的周期唤醒，并且针对危险的电 场或磁场感测/观察环境持续一定时间T唤醒。在唤醒时间期间，如果 所测量的场保持低于安全阈值，则警告装置可以恢复休眠持续一段 时间T休眠。然而，如果在唤醒期间，测量的场值升高并超过安全阈 值，则该警告装置变为完全功率，唤醒，并开始跟踪历史场信号幅 度并确定是否发出警告信号，例如，当信号幅度超过警示阈值时。
因此，根据本公开的方法1800的实施方案可以包括唤醒 步骤1802。在步骤1804中，可以计算环境电场和/或磁场的RMS 值。利用在步骤1804中计算的RMS值，可以将该值与预定的警示/ 警告阈值进行比较，作为步骤1806。如上所述，如果在步骤1806 中确定计算的RMS值大于警示阈值，则在步骤1808中确定是否存在 足够的信息来发布方向警示。如果没有足够的信息，则方法1800前 进到步骤1810，其中可以以接近模式发出警示。在接近模式中，警 告装置检测通电导体威胁等级显著的场，然而，该信息也不足以指 示通电导体的方向。然而，在步骤1808中，如果存在足够信息用于 方向警示，则方法1800前进到步骤1812，其中可以以定向模式发 出警告警示，警告装置可以通过该定向模式向使用者指示通电导体 的大致定向位置。在步骤1810和/或步骤1812之后，方法1800可 被构造用于回到步骤1804(即，在装置适应所检测到的场水平时该 警告装置被静音或警报持续时间到期)，并且该警告装置被重置为 可用于开始确定是否发出另一个警示，如前面所论述的。
回到方法步骤1806，如果计算的RMS场值低于警示阈 值，则方法1800可以绕过步骤1808、1810和1812，直接前进到步 骤1814。在步骤1814中，该警告装置可以休眠预定的时间段T休眠，然后循环回到步骤1802，此时该警告装置唤醒。
警告装置的自检的示例性实施方案
在一个实施方案中，能量检测警告装置还可以被构造用 于执行自检以确保工作环境中功能正常。例如，在一些情况下，警 告装置可包括靠近主天线设置的辅助PCB天线。辅助天线可以施加 60Hz方波(PWM)信号，其耦合到主天线以验证正确的硬件/固件行 为。此外，在磁力计的内部自检中，磁力计周围的PCB线圈可以产 生传感器可读取的小磁场。此外，在一个实施方案中，可以定期发 布自检。在发现传感器失效的情况下，警告装置可以进入失效/模式 状态，在此期间通知硬件可以发布一个或多个警告。例如，警告装 置可以被编程为在未能通过自检的情况下使LED指示器点亮为红 色。
方向感测过程的示例实施方式
关于图19中描绘的示意图和坐标图(1900a-1900e)，下 面的描述解释了根据本申请的实施方案的方向感测过程的示例。例 如，当使用者在佩戴能量检测警告装置的同时接近通电导体时(在 此期间，警告装置测量环境电场和/或磁场)，可以发生以下处理步 骤或阶段。
初始动作触发器：例如，为了响应超过启用阈值的场|E| 测量值，方向感测过程被锁定处于“开启”状态10秒。启用后，将 起始方位角h起始保存在装置的存储器中。当该过程处于活动状态 时，通过将该值保存在具有360个元素的数组中将场|E|与当前的方 位角度数相关联，其中第n个元素表示该方位角度数(0到360 度)时的场幅度。注意，在一个实施方案中，可以以2度到5度的 范围，例如每n个元素，划分整个方位角范围(0到360度)，以 优化处理效率。另外，可以使用IIR滤波器将电场幅度保存到数组 元素(对应于当前方向)，不覆盖。此外，可以均等地缓慢废弃数 组元素，直到相应的值为零。
后续动作触发器：该过程继续向数组添加数据，直到捕 集了信息的度数范围(例如，20度、30度、40度等)。响应于起 始方位角与当前方位角之间的差值Δh变得大于h_TH，即启用范围 阈值(例如，20度、30度、40度等)，该装置被构造用于针对电 场峰值条件检查数据集，电场峰值条件可以代表场源(即，通电导 体)的方向。
计算的峰值和AVG：例如，如果Δh>30度，则可以通 过扫描数据集查看有效范围来继续该过程，该有效范围是高于某个 阈值的值，表示记录该位置处的数据。扫描数据时，确定峰值和 AVG。计算数据集的AVG以测量钟形曲线的剧烈程度，以为了例如， 过程可靠性。通常，对于数据集中相对较小的扰动，不必触发警告 通知。因此，(峰值>X*AVG)是启用控制项。
峰值条件：响应于定位峰值，该过程可以通过验证峰值 左侧的正斜率和峰值右侧的负斜率来验证峰值条件。在一个实施方 案中，可以使用以下方式确定斜率：E_每_度[n_模]-E_每_度 [n_模-5]>0(必须大于零)(或>斜率_TH)并且E_每_度[n_模] -E_每_度[n_模+5]<0(必须小于零)(或<斜率_TH)。
使用警告装置进行智能数据跟踪的示例
如上所述，所述能量检测警告装置可以包括存储器和数 据传输硬件和/或软件，以允许在任何时间与装置通信。这种传输可 以通过已知用于在其它电子装置(例如，电话、智能车辆连接、平 板电脑、笔记本电脑等)之间的相互通信的任何合适手段来实现， 包括但不限于：蓝牙、数字蜂窝数据传输、有线、无线、无线电 波、li-fi、wi-fi，等等。
在一个实施方案中，例如，当使用者可能被警告存在通 电导体时，该装置也可以立即或稍后将检测通知发送给母公司进行 分析。即时且自动的通知可以帮助公司在通知之后发生事故的情况 下提供紧急护理，例如，如果使用者受伤并且不能亲自通知某人。 此类数据也可以汇总显示，并可用于确定：员工和/或团队和/或管 理行为特征/趋势(无论好坏)；使用者被置于危险境地的频率；风 险降低；成本减少；改善安全和有效工作的机会；几乎以事故结束 的情况的频率；有关风险和员工行为的基于地理位置的趋势，以及 使用者位置跟踪和受损装置标记；通信连接受影响、有待改善的区 域；工作时间跟踪，确定是不活动还是过度活动；即时补充工作人 员的需求(例如，根据需要派遣帮助/高级雇员)；使用者是否正确 使用该装置(例如，戴着安全帽吗？)；暴露在充满风险的环境 (例如，EMF、恶劣天气、狭窄位置等)中的时间长度；效率提高； 等等。
实施例条款
A：一种能量检测警告装置，包括：壳体；设置在所述壳 体内的电子指示组件；一个或多个传感器，其设置在所述壳体内并 且构造用于：检测存在于所述能量检测警告装置的位置的特定临近 距离内的通电导体，并且检测所述通电导体相对于所述能量检测警 告装置的位置所处的方向，所述方向为大致方向；以及微控制器， 其被构造用于：接收来自所述一个或多个传感器的输入，并响应于 所述输入的接收，启动所述电子指示组件，以指示所述通电导体相 对于所述能量检测警告装置的位置所处的方向。
B：根据段落A所述的能量检测警告装置，其中所述一个 或多个传感器还被构造用于检测所述通电导体与所述能量检测警告 装置之间的大致距离。
C：根据段落A-B中任一段所述的能量检测警告装置，其 中所述电子指示组件包括以下中的至少一者：多个光源，其沿着所 述壳体的一部分设置并且布置成可指示方向性；一个或多个扬声 器，其布置在所述壳体内以可指示所述方向性；或者一个或多个振 动电机，其布置在所述壳体内以可指示所述方向性。
D：根据段落A-C中任一段所述的能量检测警告装置，其 中所述电子指示组件包括所述多个光源，并且其中，在所述电子指 示组件启动时，所述微控制器使得所述多个光源中的一者或多者点 亮，所述多个光源中的所述一者或多者被布置成与检测到的方向相 对应和/或与所述装置与所述通电导体之间的临近距离减小相对应。
E：根据段落A-D中任一段所述的能量检测警告装置，其 中所述电子指示组件包括所述一个或多个扬声器，并且其中，在所 述电子指示组件启动时，所述微控制器使得听觉通知信号从所述一 个或多个扬声器中的至少一者发出，所述听觉通知信号指示检测到 的方向和/或由于所述装置与所述通电导体之间的临近距离减小而引 起的触电风险。
F：根据段落A-E中任一段所述的能量检测警告装置，其 中所述电子指示组件包括所述一个或多个振动电机，并且其中，当 所述电子指示组件启动时，所述微控制器使得所述一个或多个振动 电机中的至少一者振动，所述振动指示检测到的方向。
G：根据段落A-F中任一段所述的能量检测警告装置，其 中当所述装置倾斜或旋转时，所述一个或多个传感器分别通过使用 重力向量和地磁场向量检测绝对取向并且将取向与电场或磁场值中 的峰值相关联，来检测所述方向。
H：根据段落A-G中任一段所述的能量检测警告装置，其 中所述一个或多个传感器通过检测感测到的能量水平的变化来检测 通电导体。
I：一种用于与安全帽一起实施的可佩戴能量检测警告装 置(“可佩戴装置”)，包括：电子指示组件；与所述电子指示组 件通信耦合的一个或多个传感器，所述一个或多个传感器被构造用 于：检测存在于所述可佩戴装置的位置的特定临近距离内的通电导 体，并且检测所述通电导体相对于所述可佩戴装置的位置所处的方 向，所述方向为大致方向；以及微控制器，其被构造用于：接收来 自所述一个或多个传感器的输入，并响应于所述输入的接收，启动 所述电子指示组件，以指示所述通电导体相对于所述可佩戴装置的 位置所处的方向。
J：根据段落I所述的可佩戴装置，其中所述电子指示组 件包括以下中的至少一者：布置用于指示方向性的多个光源、布置 用于指示所述方向性的一个或多个扬声器、或布置用于指示所述方 向性的一个或多个振动电机。
K：根据段落I-J中任一段所述的可佩戴装置，其中所述 电子指示组件包括所述多个光源，并且其中，当所述电子指示组件 启动时，所述微控制器使得所述多个光源中朝所述安全帽的与检测 到的方向相对应的侧面取向的一者或多者照亮。
L：根据段落I-K中任一段所述的可佩戴装置，其中所述 电子指示组件包括所述一个或多个扬声器，其中，当所述电子指示 组件启动时，所述微控制器使得听觉通知信号从所述一个或多个扬 声器中的至少一者发出，所述听觉通知信号通过声音指示检测到的 方向，所述声音包括语音陈述、预先确定的噪音或可变音调中的一 者或多者，并且其中所述声音从朝所述安全帽的与检测到的方向相 对应的一侧取向的单个扬声器发出，或者从布置在所述安全帽的中 间区域的一个或多个扬声器发出。
M：根据段落I-L中任一段所述的可佩戴装置，其中所述 电子指示组件包括一个或多个振动电机，并且其中，当所述电子指 示组件启动时，所述微控制器使得所述一个或多个振动电机中在所 述安全帽的与检测到的方向相对应的侧面上取向的至少一者振动。
N：根据段落I-M中任一段所述的可佩戴装置，其中当所 述装置倾斜或旋转时，所述一个或多个传感器分别通过使用重力向 量和地磁场向量检测绝对取向并且将取向与电场或磁场值中的峰值 相关联，来检测所述方向。
O：一种数字电压检测装置，包括：一个或多个电路硬件 组件，其被构造用于：检测在所述数字电压检测装置的位置的特定 临近距离内存在的电压源，并且检测所述电压源相对于所述数字电 压检测装置的位置所处的方向，所述方向为大致方向；以及与所述 一个或多个电路硬件组件耦合的电子指示组件，所述电子指示组件 被构造用于指示所述电压源相对于所述数字电压检测装置的位置所 处的方向。
P：根据段落O所述的数字电压检测装置，其中所述数字 电压检测装置可佩戴在帽子、衬衫、腰带或口袋中的至少一者上。
Q：根据段落O-P中任一段所述的数字电压检测装置，其 中所述一个或多个电路硬件组件还被构造用于检测在所述数字电压 检测装置的位置的特定临近距离内存在的电流源的方向。
R：根据段落O-Q中任一段所述的数字电压检测装置，其 中所述一个或多个电路硬件组件还被构造用于执行休眠/唤醒设定以 节省电池寿命。
S：根据段落O-R中任一段所述的数字电压检测装置，其 中所述数字电压检测装置被构造用于检测电压水平的历史评价的正 变化，使得当所述正变化达到或超过关于所述电压的阈值水平时， 发起关于所述电压源的通知，其中所述数字电压检测装置还被构造用于适应所述阈值水平，并且响应于对所述阈值水平的适应，所述 数字电压检测装置解除所述通知，并且其中，响应于后续检测到的 电压水平的历史评价的正变化，所述数字电压检测装置还被构造用 于重新发起关于所述电压源的通知。
T：根据段落O-T中任一段所述的数字电压检测装置，其 中，所述一个或多个电路硬件组件还被构造用于执行自测以确保所 述装置起作用。
结论
尽管已经用结构特征和/或方法动作专用的语言描述了若 干实施方案，但是应该理解，权利要求不必限于所描述的具体特征 或动作。相反，具体的特征和动作被公开为实现所要求保护的主题 的说明性形式。

Claims (19)

1.一种能量检测警告装置，包括：
壳体；
设置在所述壳体内的电子指示组件；
一个或多个传感器，其设置在所述壳体内并且构造用于：
检测所述能量检测警告装置所处位置的特定临近距离内是否存在通电导体，并且
检测所述通电导体相对于所述能量检测警告装置的位置所处的方向，所述方向为大致方向；以及
微控制器，用于：
接收来自一个或多个传感器的输入，所述输入从一个或多个传感器传至微控制器，
基于在预定时间期间接收的关于在预定时间期间感测一次或多次的电压水平的所述输入，确定电压水平的历史评价的正变化，
检测电压水平的历史评价的正变化，使得当所述正变化达到或超过关于所述电压的阈值水平时，发起关于所述通电导体的通知，
使通知的发起适应所述阈值水平，并且响应于对所述阈值水平的适应，所述能量检测警告装置解除所述通知，
在检测到电压水平超过阈值水平经过阈值时间时，发出后续通知，
响应于所述输入的接收，启动所述电子指示组件，以指示所述通电导体相对于所述能量检测警告装置的位置所处的方向。
2.根据权利要求1所述的能量检测警告装置，其中所述一个或多个传感器还被构造用于检测所述通电导体与所述能量检测警告装置之间的大致距离。
3.根据权利要求1所述的能量检测警告装置，其中所述电子指示组件包括以下中的至少一者：
多个光源，其沿着所述壳体的一部分设置并且布置成可指示方向性，
一个或多个扬声器，其布置在所述壳体内以可指示所述方向性，或者
一个或多个振动电机，其布置在所述壳体内以可指示所述方向性。
4.根据权利要求3所述的能量检测警告装置，其中所述电子指示组件包括所述多个光源，并且
其中，在所述电子指示组件启动时，所述微控制器使得所述多个光源中的一者或多者点亮，所述多个光源中的所述一者或多者被布置成与检测到的方向相对应和/或与所述能量检测警告装置与所述通电导体之间的临近距离减小相对应。
5.根据权利要求3所述的能量检测警告装置，其中所述电子指示组件包括所述一个或多个扬声器，并且
其中，在所述电子指示组件启动时，所述微控制器使得听觉通知信号从所述一个或多个扬声器中的至少一者发出，所述听觉通知信号指示检测到的方向和/或由于所述能量检测警告装置与所述通电导体之间的临近距离减小而引起的触电风险。
6.根据权利要求3所述的能量检测警告装置，其中所述电子指示组件包括所述一个或多个振动电机，并且
其中，在所述电子指示组件启动时，所述微控制器使得所述一个或多个振动电机中的至少一者振动，所述振动指示检测到的方向。
7.根据权利要求1所述的能量检测警告装置，其中当所述能量检测警告装置倾斜或旋转时，所述一个或多个传感器分别通过使用重力向量和地磁场向量检测绝对取向并且将取向与电场或磁场值中的峰值相关联，来检测所述方向。
8.根据权利要求1所述的能量检测警告装置，其中所述一个或多个传感器通过检测感测到的能量水平的变化来检测所述通电导体。
9.根据权利要求1所述的能量检测警告装置，其中所述微控制器还被构造用于执行自测以确保所述能量检测警告装置起作用。
10.一种用于与安全帽一起实施的可佩戴能量检测警告装置，包括：电子指示组件；
与所述电子指示组件通信耦合的一个或多个传感器，所述一个或多个传感器被构造用于：
检测所述可佩戴能量检测警告装置所处位置的特定临近距离内是否存在通电导体，并且
检测所述通电导体相对于所述可佩戴能量检测警告装置的位置所处的方向，所述方向为大致方向；以及
微控制器，其被构造用于：
执行自测以确保所述可佩戴能量检测警告装置起作用，
接收由一个或多个传感器感测的关于通电导体的电压的输入，所述输入从一个或多个传感器传至微控制器，
响应于所述输入的接收，启动所述电子指示组件，以指示所述通电导体相对于所述可佩戴能量检测警告装置的位置所处的方向，
基于在预定时间期间接收的关于在预定时间期间感测一次或多次的电压水平的所述输入，确定电压水平的历史评价的正变化，
检测电压水平的历史评价的正变化，使得当所述历史评价的正变化达到或超过关于所述电压的阈值水平时，响应于所述输入的接收，通过电子指示组件发起通知，以指示所述通电导体相对于所述可佩戴能量检测警告装置的位置所处的方向，
使通知的发起适应所述阈值水平，并且响应于对所述阈值水平的适应，所述可佩戴能量检测警告装置解除所述通知，
在检测到电压水平超过阈值水平经过阈值时间时，发出后续通知。
11.根据权利要求10所述的可佩戴能量检测警告装置，其中所述电子指示组件包括以下中的至少一者：
布置用于指示方向性的多个光源，
布置用于指示所述方向性的一个或多个扬声器，或者
布置用于指示所述方向性的一个或多个振动电机。
12.根据权利要求11所述的可佩戴能量检测警告装置，其中所述电子指示组件包括所述多个光源，并且
其中，在所述电子指示组件启动时，所述微控制器使得所述多个光源中朝所述安全帽的与检测到的方向相对应的侧面取向的一者或多者点亮。
13.根据权利要求11所述的可佩戴能量检测警告装置，其中所述电子指示组件包括所述一个或多个扬声器，
其中，在所述电子指示组件启动时，所述微控制器使得听觉通知信号从所述一个或多个扬声器中的至少一者发出，所述听觉通知信号通过声音指示检测到的方向，所述声音包括语音陈述、预先确定的噪音或可变音调中的一者或多者，并且
其中所述声音从朝所述安全帽的与检测到的方向相对应的一侧取向的单个扬声器发出，或者从布置在所述安全帽的中间区域的所述一个或多个扬声器发出。
14.根据权利要求11所述的可佩戴能量检测警告装置，其中所述电子指示组件包括所述一个或多个振动马达，并且
其中，在所述电子指示组件启动时，所述微控制器使得所述一个或多个振动电机中朝所述安全帽的与检测到的方向相对应的侧面取向的至少一者振动。
15.根据权利要求10所述的可佩戴能量检测警告装置，其中当所述装置倾斜或旋转时，所述一个或多个传感器分别通过使用重力向量和地磁场向量检测绝对取向并且将取向与电场或磁场值中的峰值相关联，来检测所述方向。
16.一种数字电压检测装置，包括：
一个或多个电路硬件组件，其被构造用于：
检测所述数字电压检测装置所处位置的特定临近距离内是否存在电压源，
检测所述电压源相对于所述数字电压检测装置的位置所处的方向，所述方向为大致方向，
确定电压水平的历史评价的正变化，
检测电压水平的历史评价的正变化，使得当所述正变化达到或超过关于所述电压的阈值水平时，发起关于所述电压源的通知，
使通知的发起适应所述阈值水平，并且响应于对所述阈值水平的适应，所述数字电压检测装置解除所述通知，
在检测到电压水平超过阈值水平经过阈值时间时，发出后续通知，
执行自测以确保所述数字电压检测装置起作用；以及
与所述一个或多个电路硬件组件耦合的电子指示组件，所述电子指示组件被构造用于指示所述电压源相对于所述数字电压检测装置的位置所处的方向。
17.根据权利要求16所述的数字电压检测装置，其中所述数字电压检测装置可佩戴在帽子、衬衫、腰带或口袋中的至少一者上。
18.根据权利要求16所述的数字电压检测装置，其中所述一个或多个电路硬件组件还被构造用于检测在所述数字电压检测装置的位置的特定临近距离内存在的电流源的方向。
19.根据权利要求16所述的数字电压检测装置，其中所述一个或多个电路硬件组件还被构造用于执行休眠/唤醒设定以节省电池寿命。
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