CN110914191B - 安全系统以及包括这种安全系统的升降设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于位于升降设备(1)的平台(9)上的至少一个人员(P)的安全系统，该安全系统包括将该人员(P)附接到平台的系索(14)。根据本发明，系索(14)的长度是可变的，并且该安全系统包括：用于测量系索(14)的附接到人员(P)的端部和系索(14)的附接到平台(9)的端部之间的距离(L)的传感器，以及用于处理来自传感器的测量(值)且适于发射信息和/或警告信号(15)的单元。

Description

安全系统以及包括这种安全系统的升降设备
技术领域
本发明涉及一种用于在升降设备的平台上工作的人员的安全系统，以及包括这种安全系统的升降设备。
背景技术
在诸如空中升降机(aerial lift，高空升降机)之类的升降设备上工作的操作者通常配备有个人防护设备，通过所述个人防护设备将操作者附接到升降设备的平台上。使用短的系索来减少从平台弹出(ejection)的风险(特别是当平台以高速运动时)，或者使用较长的系索和减震器来限制从高处跌落的情况下的伤害。
KR20140079069描述了一种个人防护设备，该个人防护设备包括背带、系索、减震器、安全钩(carabiner，锁扣)、传感器和扬声器。第一传感器检测安全钩是否从紧固到背带的接收器(receptacle，插座)上分离，如果不是这种情况，则第一传感器发出声音消息。第二传感器检测减震器是否松弛。该设备无法检测是否将安全钩附接到外部锚点(anchorpoint)。为每个功能使用单独的传感器会使其成为复杂且昂贵的设备。
US6,265,983描述了一种安全装置，该安全装置检测将操作者连接到平台的导电系索环是否被附接，并且如果未附接则通知操作者。如果操作者没有被附接，则会阻止控制。该检测是通过流过系索的电流完成的。通过用短的金属电缆代替系索，操作者能够轻易地使这种安全装置停止工作(deactivated，失效)。
US2015284231描述了一种空中升降机，该空中升降机被配备成使用射频识别(RFID)技术来检测平台中背带的存在。该装置无法检测背带是否机械地附接到平台。
发明内容
本发明旨在通过提出一种新的安全系统来解决这些缺点，该安全系统使得能够提升对位于升降设备的平台上的人员的风险的检测。
为此，本发明涉及一种用于位于升降设备的平台上的至少一个人员的安全系统，该安全系统包括系索(lanyard)，人员通过该系索附接到平台。根据本发明，系索具有可变的长度，同时安全系统包括：
-传感器，用于测量系索的附接到人员的端部和系索的附接到平台的端部之间的距离；
-用于(处理)来自传感器的测量(值)的处理单元，适于发送信息和/或警告信号。
由于本发明，可以观察到操作者在升降设备的平台上的位置，并且安全系统可以考虑到所引发(incur)的风险而触发处理操作。
根据本发明的有利但可选的方面，考虑在任何技术上允许的组合中，这样的系统可以包含以下特征中的一个或多个：
-安全系统包括具有系索的自动返回(功能)的卷绕器(winder)，同时传感器测量系索的两个端部之间的展开长度。
-系索通过具有自动返回的卷绕器保持张紧(tense)。
-测量传感器从多圈电位计(multi-turn potentiometer)、光学或磁性传感器或滚轴(roller)之中选择。
-测量传感器和(处理)来自传感器的测量(值)的处理单元设置在系索上。
-系索永久地固定到配备位于平台上的人员的安全背带(harness)。
-处理单元适于向升降设备的控制单元发送信息和/或警告信号。
-用于(处理)来自传感器的测量(值)的处理单元适于发送信息和/或警告信号到远程电子装置。
-安全系统包括临时记录存储器(temporal recording memory)，该临时记录存储器用于(存储)传感器完成的测量和系索的使用事件。
-至少一个信息信号包括指令，该指令根据系索的两个端部之间的距离的值来限制升降设备在地面上的运动和/或升降设备的升降结构的运动的可能性。
-当系索的两个端部之间的距离小于对应于人员的附接状态但未从附接点分离的低值时，安全系统适于发出警告信号。
-当系索的两个端部之间的距离大致等于对应于系索最大长度的最大值时，安全系统适于发出警告信号，指示人员的跌落状态。
-警告信号与限制指令的发送或禁止升降设备在地面上的运动和/或禁止升降设备的升降结构的运动相结合。
-当系索的两个端部之间的距离在对应于人员的附接状态但未从附接点分离的低值和高于该低值的对应于人员的防弹出构造(configuration，配置)的中间值(intermediate value)之间时，信息信号中的至少一个包括对升降设备在地面上的运动没有速度限制的授权。
-当系索的两个端部之间的距离在对应于人员的防弹出构造的中间值和对应于在平台边缘的人员的分离的边缘值之间时，信息信号中的一个包括用于限制升降设备的地面运动速度的指令。
-当系索的两个端部之间的距离在对应于在平台边缘处的人员的分离的边缘值和对应于系索的最大长度的最大值之间时，信息信号中的一个包括禁止升降设备在地面上的运动和/或禁止升降设备的升降结构的运动的指令。
-在检测到的距离大于对应于系索最大长度的最大值的情况下，或在检测到的距离小于对应于完全卷绕的系索的长度的最小值的情况下，安全系统适于发出警告信号。
-在检测到系索的两个端部之间的距离的无变化时期大于阈值持续时间(threshold duration)的情况下，安全系统适于发出警告信号。
本发明还涉及一种升降设备，该升降设备包括：下部、升降结构和由该升降结构承载的平台。根据本发明，升降设备包括至少一个根据前述的安全系统，该安全系统适于由位于平台上的至少一个人员携带，而安全系统的处理单元适于发射信息和/或警告信号到升降设备的控制单元，该控制单元适于根据从安全系统接收到的信息和/或警告信号来控制升降设备的功能。
附图说明
鉴于参照附图作为非限制性示例提供的根据其原理对安全系统和升降设备的以下描述，将更好地理解本发明，并且本发明的其他优点将更加清楚地显现，其中：
-图1是空中升降机的立体图，该空中升降机包括平台，人员站在该平台上，通过根据本发明的安全系统连接到该平台，该空中升降机处于折叠构造(configuration，形态)；
-图2是类似于图1的视图，处于空中升降机的展开构造；
-图3是配备有属于根据本发明的安全系统(security system)的背带和系索的人员的视图；
-图4是图3的系索的立体图；
-图5是图1的空中升降机的平台的俯视图，有人员站立在平台上。
具体实施方式
图1示出了包括具有底盘(chassis)3的底部的空中升降机1，该底盘配备有地面连接构件(例如轮子或履带)。底部还包括：可沿垂直于车轮旋转轴线的轴线相对于底盘3旋转的回转台(turret)5、升降结构7和由升降结构7支撑的平台9。平台9包括被护栏92包围的线材底板(wire floor，网底板)90。平台9配备有控制台(control console)94，该控制台允许存在于平台9上的人员P控制空中升降机1，也就是说，控制底盘3相对于地面的运动、控制平台9相对于底盘的运动、控制启动/停止等。
在该示例中，升降结构7包括展开下臂70、上臂72和摆动臂74。臂70、臂72和臂74所允许的运动本身是已知的，并且下面将不再详细描述。
为了确保站在平台9中的人员P的操作安全，空中升降机1包括安全系统12，该安全系统包括系索14，人员P通过该系索附接到平台9。系索14包括形成人员P和平台9之间的物理连接(physical link)的带141。该带141包括形成系索14的第一端部的端部140，该端部附接到平台9的紧固点96。系索14包括第二端部142，该第二端部附接到配备人员P的背带16。系索14使得能够防止人员P在空中升降机1的各种使用构造中跌落。
系索14具有可变的长度，并且安全系统12配备有用于测量系索14的两个端部之间距离L的传感器18，以及用于(处理)来自传感器18的测量(值)的处理单元20，该处理单元适于发出信息和/或警告信号15。这使得能够将系索14的长度以及由此将人员P在平台9中的位置与在使用空中升降机1期间可能发生的各种安全状况(situation)进行关联，以警告或通知穿戴安全系统12的人员P潜在的危险或特定状况。在高处工作的人不一定熟悉空中升降机的操作和安全限制，因此改善了他们的工作和安全。
根据类似于机动车座椅安全带的原理，系索14优选地包括具有自动返回(功能)的自锁(self-blocking，自阻挡)卷绕器144。卷绕器144由盖形成，在该盖中，带141由于返回机构(未示出)而卷绕。传感器18因此测量带141的展开长度，以确定系索14的两个端部之间的距离L。
测量传感器18可以例如是多圈电位计，或者是检测在带141上的光学距离标记或金属带的光学或磁性传感器，或者尤其是与卷绕器144接触并测量其旋转的滚轴。
优选地，测量传感器18和(处理)来自该传感器的测量(值)的处理单元20设置在系索14上。例如，传感器18安装在卷绕器144中。
处理单元20由容纳连接到传感器18的电子部件的壳体形成。处理单元20可以有利地紧固到卷绕器144。
作为一个示例，可以将系索14可移除地紧固在配备人员P的背带16上，例如使用形成端部142的快速联结件。该快速联结件可以通过刚性元件146连接到卷绕器144和处理单元20。在一种变型中，如图3所示，系索14可以永久地固定到背带16，并且成为背带16的组成部分。
系索14配备有自主电池电源供应，以及包含处理单元20等元件的电路板。容纳处理单元20的壳体包括电池，该电池的外壳由盖21封闭。电池为传感器18、处理单元20和通信装置供电。
安全系统12可以包括临时记录存储器，该临时记录存储器用于(存储)传感器完成的测量和系索14的使用事件。该存储器记录系索14的长度变化、记录系索14在平台9上的附接或分离、任何缺陷等，以便将数据用于统计的目的、改进对传感器18读取的值的考虑、定义新的安全程序等。处理单元20可以有利地包含该存储器。
系索14，更具体而言，安全系统12能够自主运行，也就是说，不与空中升降机1连接。在这种情况下，安全系统12在不修改空中升降机1的使用参数的情况下，执行针对穿戴安全系统的人员P或周围的人的警告和信息功能。
在检测到的距离L低于对应于完全卷绕的系索14的长度的最小值的情况下，或在检测到的距离L大于对应于系索14的最大长度的最大值Lmax的情况下，安全系统12可以向人员P发出距离测量传感器15的故障信号。在第一实施例中，系索14的最大长度是当其完全展开时的长度。在第二实施例中，系索14配备有跌落指示器或减震器(未示出)，并且系索14的最大长度是系索完全展开长度与通过激活跌落指示器或减震器而产生的额外长度的相加之和。
当系索14的长度L低于对应于人员P的附接状态但未从附接点96分离的低值Lcourt时，指示人员可能还没有将系索14附接到平台9，系索14可以发送带有预先录制的消息的声音信号(例如警告)，可选地伴有光信号，以促使人员P将自己附接到平台9。低值Lcourt可以等于几厘米。
当系索14的长度L基本上等于最大值Lmax时，安全系统12还可以向外部发送警告信号，指示人员P可能跌落。
安全系统12还可以在检测到系索14的两个端部之间的距离的无变化时期大于阈值持续时间的情况下发送警告信号。该阈值持续时间例如可以是30秒。这使得能够检测人员P的身体问题。当系索14的长度L在大于阈值持续时间的持续时间内没有变化时，系索14能够触发预警，发送针对人员P的预先录制的信息，命令该人员运动以便停止警告。如果在第二时间段之后，系索14的长度仍未变化，则向外部发送警告。然后，可以执行(implement)设置在底盘3上的图像捕捉和图像显示系统(未示出)，以帮助可能处于危险中的人员P。在申请FR1,654,415中描述了这种类型的系统。
可以在系索14上或在配备人员P的背带16上发送光和/或声音信号。容纳处理单元20的壳体特别地可以包括显示光信号的指示器24和声音发射器26。指示器24和声音发射器26由系索14的电池供电。
某些警告或信息信号15也可以被发送到远程电子装置17，例如移动电话、计算机、用于将该信息中继转发给管理人的服务器、工地的集中安全系统、维护或医疗干预团队等。
系索14优选地在人员P的背部附接到该人员。在某些情况下，特别是如果人员P位于控制台94的前面并且附接到附接点96，那么系索14可以部分地围绕人员P的身体。处理单元20适于权衡(weight)由传感器18测量的值以考虑人员P的特定方位(particularorientation)，例如通过考虑测量值上20％的误差范围。
空中升降机包括控制单元22，该控制单元包括：传感器、处理器和处理空中升降机1的所有操作数据的软件，以便控制升降结构7和空中升降机1相对于地面的运动装置。
根据本发明的有利的可选实施例，安全系统12包括允许与控制单元22通信的通信装置(未示出，例如有线或无线的通信装置)。该通信装置可以有利地并入到处理单元20中。
控制单元22能够根据从安全系统12接收到的信息/警告15来执行某些处理操作。特别地，控制单元22适于根据从安全系统12接收的信息信号控制空中升降机1的功能。这可能包括发出视觉或声音信号，并根据系索14的两个端部之间距离L的值，限制空中升降机1的地面运动和/或平台9通过升降结构7的运动的可能性。
由安全系统12发出的信号15可以包括系索14的两个端部之间的距离L小于低值Lcourt的信息，指示人员可能还没有将系索14附接到平台9。接收到该信息的控制单元22然后发出视觉或声音信号以当人员在平台9上时促使其附接系索14。有利地，经由信号15发射的该警告与经由信号15发送的禁止或限制空中升降机1的地面运动和/或禁止或限制升降结构7的运动的指令相结合。
由于在底盘3和平台9之间存在升降结构7和相当大的杠杆臂，空中升降机1的地面运动引起平台9的剧烈震动。结果，当人员P站在平台9上时，当空中升降机1的地面速度增加时，该人员会受到很大的不稳定(的影响)。为了避免被弹出，人员P必须通过系索14连接到平台9，该系索仅允许该人员相对于附接点进行有限的运动，并且在剧烈冲击的情况下防止该人员越过护栏92。
因此，当系索14的两个端部之间的距离L在低值Lcourt与对应于人员的防弹出构造的、大于低值Lcourt的中间值Llong之间时，由安全系统12发送的信号15包括对空中升降机1没有速度限制的地面运动的授权。“防弹出构造”指的是系索14的长度值足够短，以在弹出的情况下将人员P保持在平台9上并防止他越过护栏92。长度Llong可以小于1米(例如50厘米)。在这种情况下，人员P能够借助于控制台94以设备的特性所提供的最大速度相对于地面操纵空中升降机1。
当系索14的两个端部之间的距离在中间值Llong与边缘值Lbord之间时，信号15还可以包括用于限制空中升降机1的地面运动速度的指令，边缘值Lbord对应于在平台9的边缘处人员P的分离，例如，在人员P必须将他的手臂越过护栏92的上方的工作状况下。值Lbord例如可以是1.5米。在这种构造中，信号15还可以通过升降结构7来控制对平台9的运动可能性的限制，特别是在空中升降机不包括地面运动装置的情况下。
当系索14的两个端部之间的距离在边缘值Lbord和最大值Lmax之间时，信号15还可以包括用于禁止空中升降机1的地面运动的指令，因为人员P可能已经离开平台9以在平台9之外(例如在屋顶上)执行工作。如果距离L大致等于最大值Lmax，则还可能涉及跌落情况。该值Lmax可以例如是2米。
在这两种情况下，发送指示在平台9外面存在人员的警告。在这种构造中，信号15还可以通过升降结构7来控制对平台9的运动可能性的禁止，特别是在空中升降机不包括地面运动装置的情况下，或控制仅经由专用装置的授权，例如通过建立返回地面的特定运动来帮助已经跌落的人员P。
当在系索14的两个端部之间测量的距离L大于系索14的最大长度Lmax或小于对应于完全卷绕的系索14的长度的最小值时，发送故障警告或失效警告，并且在这种情况下，信号15被发送到控制单元22。该信号指示距离测量传感器18的故障，并且包括对空中升降机1的运动的限制或禁止。可选地，只能进行某些运动，例如辅助运动，特别是返回地面的运动。
可以考虑根据控制单元22的编程来共同或独立地实现上述限制和授权。此外，除了由控制系统22理论上提供的其他限制之外，还可以实现这些限制，特别是当升降结构7展开且平台9处于一定高度时限制地面运动速度。
根据未示出的一个实施例，用于测量系索14的端部之间的长度的传感器可以测量与系索14分离并平行于系索延伸的电缆的长度。
可以考虑将多个如前所述的安全系统12与空中升降机1一起使用，以保护平台9上存在的多个人员P。
本发明不限于该示例中所示的具有回转台和铰接臂的空中升降机，并且还适用于用于人员的所有类型的空中升降机，特别是具有伸缩臂、剪叉(scissor，剪式)和竖直桅杆(mast)的类型的升降结构以及安装在载重车底盘、拖车底盘或工业载重车上的非自行式升降机。
上述实施例和替代选择可以彼此结合以形成本发明的新实施例。

Claims (19)

1.一种安全系统(12)，用于位于升降设备(1)的平台(9)上的至少一个人员(P)，所述安全系统包括系索(14)，所述人员(P)通过所述系索附接到所述平台，并且所述系索(14)具有能变化的长度，其特征在于，所述安全系统包括：
-传感器(18)，用于测量所述系索(14)的附接到所述人员(P)的端部(142)与所述系索(14)的附接到所述平台(9)的端部(140)之间的距离(L)；以及
-用于来自所述传感器(18)的测量的处理单元(20)，适于发送信息和/或警告信号(15)。
2.根据权利要求1所述的安全系统，其特征在于，所述安全系统包括具有所述系索(14)的自动返回功能的卷绕器(144)，并且所述传感器(18)测量所述系索(14)的两个端部(140、142)之间展开的长度。
3.根据权利要求2所述的安全系统，其特征在于，所述系索(14)通过具有自动返回功能的所述卷绕器(144)保持张紧。
4.根据权利要求2所述的安全系统，其特征在于，测量传感器(20)从多圈电位计、光学或磁性传感器或滚轴之中选择。
5.根据权利要求1所述的安全系统，其特征在于，所述测量传感器(18)和来自所述传感器的测量的所述处理单元(20)设置在所述系索(14)上。
6.根据权利要求1所述的安全系统，其特征在于，所述系索(14)永久地固定到安全背带(16)，所述安全背带装备位于所述平台(9)上的所述人员(P)。
7.根据权利要求1所述的安全系统，其特征在于，所述处理单元(20)适于向所述升降设备(1)的控制单元(22)发送信息和/或警告信号(15)。
8.根据权利要求1所述的安全系统，其特征在于，用于来自所述传感器(18)的测量的所述处理单元(20)适于发送所述信息和/或警告信号(15)到远程电子装置(17)。
9.根据权利要求1所述的安全系统，其特征在于，所述安全系统包括临时记录存储器(20)，该临时记录存储器用于所述传感器(18)完成的测量和所述系索(14)的使用事件。
10.根据权利要求1所述的安全系统，其特征在于，至少一个信息信号(15)包括指令，所述指令根据所述系索(14)的两个端部(140、142)之间的距离(L)的值来限制所述升降设备(1)在地面上的运动和/或所述升降设备的所述升降结构(7)的运动的可能性。
11.根据权利要求1所述的安全系统，其特征在于，当所述系索(14)的两个端部之间的距离(L)小于对应于所述人员(P)的附接状态但未从附接点(96)分离的低值(Lcourt)时，所述安全系统适于发出警告信号(15)。
12.根据权利要求1所述的安全系统，其特征在于，当所述系索(14)的两个端部之间的距离(L)大致等于对应于所述系索(14)最大长度的最大值(Lmax)时，所述安全系统适于发出警告信号(15)，指示所述人员(P)的跌落状态。
13.根据权利要求11所述的安全系统，其特征在于，所述警告信号与发送限制指令或禁止所述升降设备(1)在地面上的运动和/或禁止所述升降设备(1)的升降结构(7)的运动相结合。
14.根据权利要求1所述的安全系统，其特征在于，当所述系索(14)的两个端部之间的距离(L)在对应于所述人员(P)的附接状态但未从所述附接点(96)分离的低值(Lcourt)与对应于所述人员(P)的防弹出构造的、高于所述低值的中间值(Llong)之间时，所述信息信号(15)中的至少一个包括对所述升降设备(1)在地面上的运动没有速度限制的授权。
15.根据权利要求1所述的安全系统，其特征在于，当所述系索(14)的两个端部之间的距离(L)在对应于所述人员(P)的防弹出构造的中间值(Llong)与对应于所述人员(P)在所述平台(9)的边缘处的分离的边缘值(Lbord)之间时，所述信息信号中的一个包括用于限制所述升降设备(1)的地面运动速度的指令。
16.根据权利要求1所述的安全系统，其特征在于，当所述系索(14)的两个端部之间的距离(L)在对应于所述人员在所述平台的边缘处分离的边缘值(Lbord)与对应于所述系索(14)的最大长度的最大值(Lmax)之间时，所述信息信号中的一个包括禁止所述升降设备(1)的地面运动和/或禁止所述升降设备(1)的升降结构(7)的运动的指令。
17.根据权利要求1所述的安全系统，其特征在于，在检测到距离(L)大于对应于所述系索(14)的最大长度的最大值(Lmax)的情况下，或在检测到距离(L)小于对应于所述系索(14)完全卷绕的长度的最小值的情况下，所述安全系统适于发出警告信号(15)。
18.根据权利要求1所述的安全系统，其特征在于，在检测到所述系索(14)的两个端部之间的距离(L)的无变化时期大于阈值持续时间的情况下，所述安全系统适于发出警告信号(15)。
19.一种升降设备(1)包括：下部(3、5)、升降结构(7)和由所述升降结构承载的平台(9)，其特征在于，所述升降设备包括至少一个根据前述权利要求中任一项所述的安全系统(12)，所述安全系统适于由位于所述平台(9)上的至少一个人员(P)携带，并且所述安全系统的所述处理单元(20)适于发射信息和/或警告信号(15)到所述升降设备的控制单元(22)，所述控制单元适于根据从所述安全系统接收到的信息和/或警告信号来控制所述升降设备的功能。
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