CN113366188A - 用于监测坠落防护安全系统的状况的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于监测和报告永久性坠落防护安全系统的状况的系统和方法。所述系统和方法使用传感器来获得与所述安全系统的至少一个部件的物理状态相对应的数据，所述至少一个部件和所述传感器相对于基础单元处于远程位置和/或处于升高的高度。所述系统和方法还包括将所述数据无线地发射到所述基础单元，处理所述数据以取得所述安全系统的所述至少一个部件的物理状态的变化的指示，以及基于所述安全系统的所述至少一个部件的所述物理状态的所述指示来报告所述安全系统的状况。

Description

用于监测坠落防护安全系统的状况的系统和方法

背景技术

坠落防护系统通常用于在人员以升高的高度工作或以其他方式处于坠落风险时增强人类安全性。

发明内容

概括地说，本文公开了用于监测和报告永久性坠落防护安全系统的状况的系统和方法。此类系统和方法使用传感器来获得与安全系统的至少一个部件的物理状态相对应的数据，至少一个部件和传感器相对于基础单元处于远程位置和/或处于升高的高度。该系统和方法还包括将数据无线地发射到基础单元，处理数据以取得安全系统的至少一个部件的物理状态的变化的指示，以及基于安全系统的至少一个部件的物理状态的变化的指示来报告安全系统的状况。在以下具体实施方式中，这些方面和其他方面将显而易见。然而，在任何情况下，都不应当将此广泛的发明内容理解为是对可受权利要求书保护的主题的限制，不论此类主题是在最初提交申请的权利要求书中呈现还是在修订申请的权利要求书中呈现，或者是以其他方式在申请过程中呈现。

附图说明

图1是设置有监测系统的示例性坠落防护安全系统的前侧透视图，该监测系统包括传感器和基础单元，以用于监测和报告安全系统的状况。

图2是可用于监测安全系统状况的传感器的一般表示的框图。

图3是图1所示的一般类型的坠落防护安全系统的上端和示例性顶部托架的侧视图。

图4是另一个示例性坠落防护安全系统的顶视图，该坠落防护安全系统可以设置有用于监测和报告安全系统的状况的监测系统。

图5是图4所示的一般类型的坠落防护系统的示例性锚定件的透视图。

图6是图5所示的一般类型的示例性锚定件的局部剖面侧视图。

图7是图4和图5中所示的已经部署的一般类型的示例性锚定件的理想化表示的侧视图。

图8是另一个示例性坠落防护安全系统的顶视图，该坠落防护安全系统设置有用于监测和报告安全系统的状况的监测系统。

图9是图8所示的一般类型的示例性直列式能量吸收器的局部剖面侧视图。

在各附图中，类似参考标号指示类似元件。一些元件可能以相同或相等的倍数存在；在这种情况下，可能仅通过参考标号来指定一个或多个代表性元件，但应当理解，此类参考标号适用于所有此类相同的元件。除非另外指明，否则本文件中的所有图示和附图均未按比例绘制，并且被选择用于示出本发明的不同实施方案的目的。具体地，除非另外指明，否则仅用示例性术语描述各种部件的尺寸，并且不应当从附图推断各种部件的尺寸之间的关系。尽管在本公开中可使用诸如“第一”和“第二”的术语，但是应该理解，除非另有说明，否则这些术语仅以其相对意义使用。

诸如垂直、向上和向下、上方和下方等术语具有其相对于地球重力的通常含义。垂直轴线(A_v)在若干图中示出。水平方向同样具有其通常含义，即垂直于垂直方向的任何方向。

如本文所用，作为对特性或属性的修饰语，除非另外具体地定义，否则术语“大致”意指将能容易被普通技术人员识别的特性或属性，而不需要高度近似(例如，对于可量化特性，在+/-20％以内)。对于角取向，术语“大致”意指在顺时针或逆时针15度内。除非另外具体地定义，否则术语“大体上”意指高度近似(例如，对于可量化特性，在+/-10％以内)。对于角取向，术语“大体上”意指在顺时针或逆时针5度内。术语“基本上”意指非常高度近似(例如，对于可量化特性，在+/-2％以内；对于角取向，在+/-2度内)；应当理解，短语“至少基本上”包括“精确”匹配的特定情况。然而，即使是“精确”匹配，或者使用术语诸如相同、相等、一致、均匀、恒定等的任何其他特征描述的情况，也将被理解为在普通公差内，或者在适用于特定情况的测量误差内，而不是需要绝对精确或完全匹配。术语“被构造成”和类似的术语至少与术语“适于”一样具有限制性，并且需要用于执行所指定的功能的实际设计意图，而不仅仅是执行此类功能的物理能力。本文所有对数值参数(尺寸、比率等)的引用均被理解为能够通过使用来源于参数的多次测量结果的平均值来计算的(除非另外说明)。

具体实施方式

本文公开了用于监测和报告永久性坠落防护安全系统的状况的系统和方法。在图1中的一般表示中示出了这种系统和方法可用于其中的示例性永久性坠落防护安全系统1。永久性安全系统是指在特定位置安装至少四周(在一些情况下，长达数年)的安全系统。根据定义，永久性系统将包括至少一个永久性细长构件(例如，线缆或导轨)，所述至少一个永久性细长构件在系统使用期间固定在结构(例如，建筑物、塔等)上的适当位置，并且允许人员沿着构件的细长长度的至少一部分移动，同时例如通过如本文稍后详细描述的拴系件保持连接到构件。固定在适当位置是指至少在细长构件的两个端部处(并且在一些情况下，在构件的端部之间的一个或多个中间位置)在结构上的特定不变位置处(例如，通过托架、锚定件等)固定在适当位置。

在一些实施方案中，永久性细长构件可由金属(例如，镀锌钢、不锈钢等)制成。在其他实施方案中，永久性细长构件可包括合成的有机聚合物材料(例如，聚酯、芳族酰胺诸如KEVLAR、超高分子量聚乙烯纤维诸如DYNEEMA和SPECTRA等)。在一些实施方案中，永久性细长构件可包括碳纤维，例如该构件可包括碳纤维增强塑料。在一些实施方案中，永久性细长构件可采用由合股纤维、纱线、层片等构成的线缆的形式；在其他实施方案中，永久性细长构件可包括例如模制或挤出的导轨。在其中永久性细长构件为线缆的实施方案中，根据定义，此类线缆将为如下文所定义和描述的张紧线缆。

从上述讨论中可以理解，在一些实施方案中，如本文所公开的永久性安全系统将不依赖于作为有机聚合物绳索或线的固定在适当位置的细长构件(相反，构件可以是例如金属线缆或导轨)。然而，应当理解，如本文所公开的永久性系统通常可与非金属(例如，有机聚合物)拴系件结合使用，该非金属拴系件将用户的带具连接到“行进器”，该“行进器”可沿着永久性系统的固定在适当位置的细长构件可滑动地移动。还应当理解，如本文所公开的永久性安全系统不涵盖诸如所谓的自伸缩救生索(SRL)的系统或设备，该自伸缩救生索仅在SRL的一端处连接到结构。然而，还应当理解，在一些具体实施方案中，SRL可与本文所公开的永久性安全系统结合使用。

在一些实施方案中，这种永久性的固定在适当位置的坠落防护安全系统将包括细长构件，该细长构件是张紧线缆(例如，标称直径为8mm的张紧金属线缆)。张紧线缆是指永久性地保持在至少0.2kN的张力下的线缆。在各种实施方案中，坠落防护安全系统的线缆可以被张紧到至少0.3kN、0.5kN、0.8kN、1.0kN、1.5kN、2.0kN、2.2kN、2.5kN、3.0kN、4.0kN、5.0kN或5.5kN。在另外的实施方案中，此类线缆可被张紧到至多10kN、6.0kN、5.5kN、4.5kN、3.5kN、2.3kN、2.1kN、1.7kN、1.2kN、1.1kN、0.9kN或0.7kN(这些范围可适用于垂直安全系统和水平安全系统两者)。

在一些实施方案中，如本文所公开的坠落防护安全系统可以在发生坠落的情况下用于阻止系统的用户的坠落。在其他实施方案中，这种坠落防护系统可以用来确保用户不会坠落，例如，不会足够靠近屋顶的边缘而坠落。在各种实施方案中，坠落防护安全系统可以是保护例如正在攀爬阶梯或类似结构的用户的垂直系统，或者保护例如在屋顶或类似结构上移动的用户的水平系统。此类安全系统通常分别称为垂直救生索(VLL)和水平救生索(HLL)(在行业术语中，这种安全系统的实际细长构件(例如，张紧线缆)有时被称为“救生索”)。垂直救生索和水平救生索在下文中详细讨论。

本文所公开的系统和方法使用至少一个传感器5000来获得与安全系统的至少一个部件的物理状态相对应的数据，并且将数据无线地发射到基础单元6000，如图1中的一般示例性实施方案所示(为方便起见，此类系统和方法在本文中可统称为“监测系统”)。根据定义，传感器和传感器所监测的部件相对于基础单元处于远程位置和/或升高的高度。远程位置是指传感器和被监测部件离传感器(直接或间接)向其发射数据的基础单元至少5米远(沿任何方向，垂直方向或水平或其组合)。升高的高度是指传感器和被监测部件在基础单元的垂直上方至少5米处。

应当理解，本文所公开的系统和方法有利地允许监测和报告永久性安全系统的状况，而不需要人员亲自行进(例如，攀爬)到安全系统的特定部件的实际位置。

本文所公开的系统和方法使用静止的永久性自供电(即通过电池)的一个或多个传感器。静止和永久性是指在安全系统的使用期间，传感器安装(无论是安装在安全系统的部件上还是安装在安全系统安装于其上的结构的一部分(例如，墙壁、地板、屋顶等)上)在特定的不变位置中，但如果需要，当然也可更换传感器。因此，此类布置区别于例如使用无人驾驶飞行器(UAV或无人机)来检查安全系统。此类布置也不涵盖例如使用基于地面的远程相机，该基于地面的远程相机被定位成例如远离被监测的安全系统部件超过100米。从本文稍后的详细讨论将显而易见的是，传感器不需要直接安装在传感器要监测的特定部件上，尽管这可在某些实施方案中完成。

如本文所用的传感器监测安全系统的至少一个部件的物理状态。在各种实施方案中，这种物理状态可以是位置(无论是绝对位置还是相对于安全系统的另一个部件的位置)、取向(例如，相对于部件的初始轴线例如垂直轴线的角度)、部件的几何形状或这些的任何组合。因此，在各种实施方案中，此类一个或多个传感器可监测从初始位置的位移、从初始取向的位移、从初始几何形状的变形等中的一者或多者。此类出现将在本文中用通用术语“偏转”来指代。在一些情况下，此类偏转可相对较小(例如，在距离上仅几毫米或在角度取向上仅几度)或可相对较大(例如，部件可偏转至急剧弯曲或甚至折叠、塌缩或断裂的点)。无论所监测的具体物理状态如何，监测都不涵盖例如部件的化学状态(例如，组成、氧化态等)的监测。

在一些具体实施方案中，安全系统的要监测其偏转的部件可以是有目的地被构造成在安全系统的使用中在特定情况下偏转的部件。这方面的示例将在下文中详细讨论。一般来讲，一些此类部件可被构造成以便在暴露于较小的力时少量(例如，在制成部件的材料的弹性极限内)偏转，并且如果遇到非常大的力(例如，高于材料的弹性极限)并且当遇到非常大的力时大量偏转。

应当理解，本文所公开的系统和方法被构造成允许监测坠落防护安全系统的状况，例如，使得可以确定例如安全系统的可偏转部件是否已经偏转到在安全系统的进一步使用之前应该检查和/或更换该部件的程度。此类布置区别于仅报告例如已经发生或正在发生(安全系统的用户的)坠落事件的布置。事实上，在一些情况下，由本文所公开的布置监测和报告的安全系统的部件的物理状态的变化可能不是坠落事件的结果。相反，这种变化可能是由大风、冰雹、碎片撞击等因素造成的。一些此类变化甚至可由不同太阳/阴凉(其中结构的一些区域处于明亮的阳光下，而其他区域处于阴凉下)对高结构诸如塔、风车等的各个部分的影响引起。在一些情况下，此类现象的热效应可足以导致结构的最顶部部分的翘曲、弯曲、扭曲等(此类效应在行业中简称为“向日葵”)。此类运动可能潜在地影响安装在此类结构上的安全系统的一个或多个部件。

根据这些讨论，显而易见的是，本文所公开的系统和方法远远超出对坠落事件的监测或检测。相反，这些系统和方法被配置为报告坠落防护系统的物理状况的变化，而不是报告可能已经发生坠落事件。还将显而易见的是，即使传感器主要被配置为监测例如安全系统的特定可偏转部件，在一些实施方案中，传感器的存在也可允许监测系统的其他部件，使得可检测到系统的一般状况、对系统的其他部件的环境损害(例如，由于碎片撞击)等。

如本文所用，术语传感器广泛地涵盖任何装置5000，该装置(如图2中的示例性一般表示所示)包括至少一个感测元件5001以及便于感测元件的操作和将由感测元件获得的数据发射到基础单元所需的此类其他部件。因此，此类传感器将包括至少一个或多个感测元件5001、无线电发射器5002和内部电源(电池)5003。在各种实施方案中，此类传感器可另外包括无线电接收器5004、一个或多个数据存储单元5006和/或一个或多个数据处理单元5005中的任一者或全部。在一些实施方案中，这些单元(例如，数据处理单元和数据存储单元)或功能中的一者或多者可组合在单个实体(例如，集成电路或芯片)中。还可存在其他部件或功能。例如，传感器可包括例如可用于对电池再充电的光伏太阳能电池，可包括用于其他目的的其他感测元件(例如，加速度计、温度传感器、湿度传感器等)等。

换句话讲，传感器5000将包括用于期望功能所需的任何硬件和物理部件，以及操作感测元件以获得数据、存储数据(如果期望)、将数据发射到基础单元等所需的任何软件、固件等。操作各种硬件部件所需的任何或所有此类物理部件和此类辅助电路、布线等可方便地提供在外壳(例如，模制塑料外壳)中，该外壳将保护部件免受环境条件的影响。在一些实施方案中，感测元件5001的至少一部分可从这种外壳延伸或设置在该外壳的外侧至允许感测元件发挥功能所需的程度。

传感器5000的感测元件5001可以根据将允许感测元件根据需要监测坠落防护安全系统的部件(例如，可偏转部件)的物理状态的任何机制起作用。在一些实施方案中，此类感测元件可执行例如所考虑部件的至少一部分的位置、取向和/或形状的光学监测。在一些此类实施方案中，此类感测元件可包括相机，该相机获得图像、多个图像或图像流以便执行此类功能。此类感测元件不必直接安装在所考虑的部件上，但在一些实施方案中，其可如此安装。相反，在各种实施方案中，此类感测元件(以及例如作为整体的传感器5000)可安装在安全系统的一些其他部件上，安装在远离安全系统的一些部件延伸的构件或臂上(例如，以自拍杆的一般方式)，或者安装在其上安装有安全系统的结构的一部分(例如，墙壁)上。

在一些实施方案中，这种感测元件可包括应变仪。在这种类型的一些实施方案中，此类感测元件可直接测量部件的特定位置(例如，可偏转部件的任何实际偏转或变形(如果发生)将主要位于其中的区域)中的应变。由此，所得数据可以提供偏转发生程度的直接表示。或者，在其他实施方案中，此类感测元件可测量安全系统的一些其他例如不可偏转部件(例如，张紧线缆)中的应变。所得数据可用于推断(例如，在基础单元中执行的计算中)可偏转部件已发生给定程度的偏转。这种布置将在下文中关于特定安全系统进一步详细讨论。

除了上述示例性感测元件和操作机制之外，可能潜在有用的一般类别、具体类型和/或操作机制的非限制性列表包括例如位置感测元件、位移感测元件、接近感测元件、线性位置感测元件、角位置感测元件、线性或旋转编码器、电容式位移感测元件、霍尔效应感测元件、电感式感测元件、磁性感测元件、光学感测元件(例如，相机、光纤感测元件等)、电位计、压电换能器等。一些此类感测元件可被配置和定位成以便能够仅在发生改变的实际时间监测安全系统的部件的物理状态的改变(例如，其中信息被数据记录以供稍后使用)。其他感测元件可被配置和定位成能够监测安全系统的部件的物理状态已经发生变化。一些类型的感测元件可被配置和定位成能够执行这两种功能。一些类型的感测元件可能仅能够提供二进制数据；也就是说，指示是否已超过(例如，位移的)特定阈值的数据。其他类型能够以更精细尺度或甚至连续的格式提供数据。

在一些实施方案中，传感器5000及其感测元件5001可被配置为连续地获得数据。在其他实施方案中，这些部件可被配置为准连续地获得数据，这意味着至少每0.2秒获得数据。在各种实施方案中，数据可间歇地获得，例如以每秒小于五次的频率获得；或者少于每10秒一次、每分钟一次、每小时一次或每天一次。在特定实施方案中，传感器5000可按需操作，并且直到由来自基础单元的无线信号引导才会获得数据。

因此，在各种实施方案中，传感器5000可连续地、准连续地、间歇地或按需地操作。如果数据采集之间的间隔足够长，则传感器5000可在数据采集之间进入休眠模式。在此类间隔期间，在一些实施方案中，只有内部时钟可以操作，其触发传感器5000指示感测元件5001在特定时间获得数据。在一些实施方案中，传感器5000可进入休眠模式，例如其中执行的唯一操作是(以电子方式)监听来自基础单元的无线信号，该信号将触发传感器5000唤醒以将数据发射到基础单元、采集新数据等。应当理解，各种此类布置可延长内部电源(电池)5003的寿命。

在一些实施方案中，由感测元件5001采集的数据可存储在传感器5000上，例如存储在数据存储单元5006中。可以这种方式存储数据，直到发射到基础单元，之后(例如，在从基础单元确认数据被成功接收之后)可以从存储单元擦除数据。具体地讲，可至少准连续地测量诸如应变的测量结果，并且可在数据存储单元中进行数据记录，直到其被发射到基础单元时为止。

虽然本文所公开的监测系统的一些用途可为室内用途，但此类系统的许多用途可为室外用途并且在不同程度上暴露于这些元件。许多(例如，在塔或其他未屏蔽的室外结构的顶部处的)此类用途将涉及恶劣的环境。因此，为了在此类应用中起作用，任何此类传感器、感测元件及其其他部件将必须能够在暴露于例如极端温度、阳光、雨、雪、雨夹雪、冰雹、风、风暴等的情况下长时间存在。传感器还将需要具有适当的电池寿命。

如图1中的示例性一般表示所示，由传感器5000获得的数据被无线地发射到基础单元6000。在一些实施方案中，此类基础单元是便携式的，例如智能电话、平板电脑或膝上型计算机、专用(单用途)电子装置等。在一些此类实施方案中，传感器5000可被配置为将短程无线信号(例如，通过无线电发射器5002)直接发射到基础单元。因此，例如，安全系统的用户(或指定人员，诸如现场环境健康和安全(EHS)经理)可携带足够靠近传感器的便携式基础单元(例如，智能电话)，使得传感器能够经由例如蓝牙、ZigBee、wi-fi或任何期望的短程方法将信号直接无线地发射到智能电话。

在一些实施方案中，传感器可包括可至少从基础单元6000接收无线信号的无线电接收器5004。此类接收器可允许双向通信发生，例如使得传感器和基础单元可执行识别、电子握手等，例如以确保基础单元与适当的传感器通信，反之亦然。在一些此类实施方案中，传感器可接收来自基础单元的信号，该信号指示传感器发射当前存储在传感器上的任何数据。在一些具体实施方案中，基础单元可向传感器发送信号以获得数据并将数据发射到基础单元(数据在被发射之前存储在传感器上或不存储在传感器上)。在一些实施方案中，基础单元6000可以配备有地理围栏能力，并且安全系统和传感器可以在基础单元的地理围栏程序中指定的地理围栏区域内。在此类实施方案中，进入安全系统周围的地理围栏区域(该地理围栏区域可被指定为具有任何期望的半径，例如100米)，可触发基础单元以自动接触传感器，而不是基础单元的用户必须引导基础单元这样做。

在一些实施方案中，可将数据发送至基础单元而无需存储在传感器上。例如，传感器5000的感测元件5001可包括相机(单独地或与通过不同机制操作的其他感测元件一起)。在一些此类实施方案中，基础单元可指示相机获取静止图像或一系列静止图像，并且将一个或多个图像发射到基础单元而不将它们存储在传感器上。或者，基础单元可指示相机获取视频流并将流式视频发射到基础单元，而不将图像存储在传感器上。对此的许多变化是可能的。当然，在其他实施方案中，任何此类数据可在发射到基础单元之前存储在传感器上。

应当理解，任何或所有此类功能可例如以驻留在基础单元例如智能电话上的应用程序(“app”)的形式方便地提供。在一些情况下(例如，如果应用程序是地理围栏启用的)，则应用程序可在处于后台状态时执行本文所述功能中的至少一些供能，而不是必须启动到智能电话的前台屏幕上以便起作用。

在一些实施方案中，基础单元6000可以是固定的(非便携式的)，例如，台式计算机、主机或服务器。在一些实施方案中，此类固定基础单元可位于例如中央办公室或监测站处，并且可被配置为从多个安全系统的多个传感器同时接收数据。因此，此类基础单元可被配置为从不同安全系统的多个传感器接收与安全系统的至少一个部件的物理状态相对应的数据，永久性救生索连接到该至少一个部件。

在一些实施方案中(不管基础单元是固定的还是便携式的)，数据可以通过蜂窝塔和/或通过电线或光纤线缆沿着其路径的一部分发射。例如，来自传感器5000的无线信号可由中间单元接收，该中间单元随后通过蜂窝网络和/或通过电线和/或光纤线缆将信号转发至基础单元。因此，应当理解，“无线”发射和类似术语仅要求从传感器到基础单元的总信号路径的至少一部分(即源自传感器的初始部分)必须是无线的。

在一些实施方案中，可以存在多个坠落防护安全系统并且可以经受如在此公开的监测。这可能发生在例如包括多个蒸馏塔的炼油厂等中。在一些情况下，此类安全系统(及其上的传感器)可位于例如几平方英里的大范围地区。在此类情况下，可能有用的是，传感器中的至少一些传感器被配置为使得除了将其自身的数据发射到基础单元之外，指定传感器还可充当中继器或转发器，该中继器或转发器可从其他传感器接收数据并且可以将该数据传递到基础单元。因此，在一些实施方案中，第一安全系统的第一传感器可被配置为发射由第一传感器获得的数据并且包括将数据识别为源自第一传感器的数据；并且可以被进一步配置为从第二安全系统的第二传感器无线地接收数据，并且从第二传感器重新发射数据以及将数据识别为源自第二传感器的数据。此类布置可针对任何期望数量的传感器重复。

可根据需要处理由基础单元接收的数据，以取得安全系统的至少一个部件的物理状态的指示。该处理可采用任何合适的形式，这取决于例如由传感器发射的数据的性质。在一些具体实施方案中，由传感器5000的感测元件5001获得的原始数据可在传感器5000上处理(例如，通过合适的电路5005)。在此类情况下，基础单元可仅接收直接指示所考虑的部件的状态的信号，并且除了发布关于安全系统状况的状态报告之外，可能需要执行很少数据处理或不需要进一步的数据处理。在其他情况下，基础单元可接收需要大量处理的数据，以便达到所考虑部件的状态的指示，从而发出关于安全系统的状况的状态报告。此类数据可例如采取从传感器5000的感测元件5001获得的应变测量结果的形式。此类数据可能例如需要转换为安全系统的可偏转部件的预期偏转值，如本文稍后进一步详细讨论的。应当理解，由基础单元执行的多种数据形式和相称的处理步骤是可能的。

无论由基础单元执行的处理的性质和程度如何，结果将是安全系统的所述至少一个部件的物理状态(具体地，物理状态的任何变化)的指示。该信息将用于报告安全系统的状况。此类报告可以是例如安全系统没有已知的问题(尽管此类报告将不一定指示可在不执行所有所需检查的情况下使用安全系统等)。或者，此类报告可能是安全系统的可偏转部件可能已经(暂时地或永久地)偏转到高于阈值，并且可能需要检查以确定例如该部件是否应当被更换。

在一些情况下，安全系统的状况的报告可仅在用户通过基础单元6000输入的请求时发生，或者根据一些预先确定的时间表发生。在一些实施方案中，如果数据指示安全系统的部件的特定物理状态，则基础单元可以向用户推送报告，而不是例如等待用户输入查询或根据时间表等待。例如，如果接收到指示可能需要检查安全系统的数据，则可由基础单元发出推送信号。

安全系统的状况的报告可采用便携式基础单元诸如智能电话上的任何合适的形式，例如信号、文本、电子邮件、警报，或者一般来讲，任何形式的信号。这种信号可以是视觉信号和/或听觉信号。或者，任何此类信号可例如出现在固定基础单元(诸如台式计算机)的屏幕上。根据需要，可将不同类型的多个信号发送到不同的基础单元。

本文所公开的监测系统和方法可以与任何永久性坠落防护安全系统一起使用。在一些实施方案中，此类安全系统可为“垂直”系统(此类系统通常被称为垂直救生索)。垂直坠落防护安全系统在本文中被定义为允许人员沿至少大致垂直的路径(即在垂直的15度内)经历高度变化的系统，但是在安全系统的每次使用期间，人员可能不一定显著改变高度。在各种实施方案中，此类安全系统的细长构件(例如，导轨或张紧线缆)可被取向成在垂直方向的15度、10度、5度或2度内。

例如，当人员在构造、维修、检查的过程中上升、下降或以其他方式使用攀爬设备(例如，梯子)时，或者一般来讲，在与表现出相对较大和/或陡峭的高度变化的结构一起工作或在其周围工作时，可使用此类安全系统。这种结构的示例包括建筑物、电信塔、电线杆、水塔、蒸馏塔、烟囱、筒仓、风力涡轮机、石油钻塔、起重机、矿井、通风井、货舱、粮仓等。示例性垂直坠落防护安全系统包括可以商品名3M DBI-SALA LAD-SAF购自明尼苏达州雷德温市的3M坠落防护部门(3M Fall Protection,Red Wing,MN)的产品。在一些实施方案中，垂直坠落防护安全系统可满足如2016年指定的ANSI Z359.16-2016(Safety Requirements forClimbing Ladder Fall Arrest Systems(用于攀爬梯子坠落防护系统的安全要求))的要求。在特定实施方案中，此类安全系统可满足该标准的第4.2.1节(动态性能)和第4.2.2.4节(静态强度)的要求。在一些实施方案中，此类安全系统可满足OHSA规则1926.1053第(a)(22)(i)节(动态强度)的要求。

垂直坠落防护安全系统1000在图1中以示例性表示示出。安全系统1000包括细长构件(在该实施方案中，由例如金属诸如镀锌钢或不锈钢制成的张紧线缆)1001，该细长构件的上端1002连接到顶部托架1020，并且该细长构件的下端1003连接到底部托架1040。顶部托架1020可例如通过导轨1030(如图3中更详细地示出)附接到结构(例如，建筑物、塔、杆等)；底部托架1040可类似地附接。根据线缆1001的长度，可提供一个或多个中间托架1050。可提供张紧单元1042以使线缆1001能够例如根据先前列出的任何范围被适当地张紧。

系统1000为正在攀爬、下降或静止在“梯子”上的人员提供坠落防护，该梯子由横档1021共同提供，该横档附接或以其他方式连接到至少大致垂直的结构或结构的至少大致垂直的部分(在图1的所描绘的实施方案中，结构为独杆天线1070)。为了实现这一点，人员穿戴带具，拴系件或系索的一端附接到该带具，拴系件或系索的另一端附接到行进器1060。行进器1060(有时称为线缆套管、滑动件或抓具)能够沿着线缆1001移动(例如，滑动)，使得人员可根据需要在结构1070上上升或下降。通常，行进器1060将被构造成使得如果遇到沿特定方向(例如，向下)的突然运动，行进器将自动制动以阻止使用该行进器的人员的坠落。行进器和/或将用户的带具连接到行进器的拴系件可包括减震器。垂直救生索及其部件的所有此类细节和功能将易于被本领域的技术人员理解。

如本文所公开的，可以使用一个或多个传感器来获得与垂直坠落防护安全系统的至少一个部件的物理状态相对应的数据。在涉及垂直安全系统的一些实施方案中，被监测的部件可为安全系统的顶部托架。此类布置涵盖例如顶部托架的整体监测，以及顶部托架的一个或多个特定部件的监测，如下所述。

在一些实施方案中，根据本文所公开的系统和方法监测的垂直安全系统可包括被有意设计成在特定情况下(例如，在施加高于特定阈值的力时)可偏转的部件。图3(其为图1的示例性垂直安全系统1000的上端的分离放大视图)示出了这种类型的示例性布置。在所描绘的实施方案中，顶部托架1020包括具有上部部分113和下部部分112的基部110，并且该基部被附接到导轨1030或其他合适的物品上，该导轨或其他合适的物品是如上所述的结构的一部分或被附接到该结构上。

如图3所示的顶部托架1020包括通过颈部150枢转地连接到基部110的至少一个可枢转偏转部件(例如，一个或多个板)120。在许多方便的实施方案中，基部110和一个或多个可枢转偏转板120可以是单个一体的整体结构的部分。板120将通常为悬臂式的(即在其与颈部150相对的前端处无支撑)，如图3所示。基部、板和颈部被构造成使得高于预先确定的阈值的向下力(例如，如通过线缆1001传递到板120)将导致板120相对于基部110向下枢转地偏转。

可枢转偏转是指板120可围绕至少大致穿过颈部150的枢转偏转轴线至少大致向下和向后移动(如图3中的弯曲箭头所示)。这样的布置可以使得由线缆1001传递到板120的向下的力(例如，在工人坠落的情况下)可以使板120稍微向下和向后枢转地偏转成偏转构型。这可至少一定程度地减弱通过顶部托架1020传递至导轨1030并因此传递至导轨所附接的物品或结构的任何力。这种布置可以有利地减少对轨道、物品或结构的任何损坏或磨损。

可偏转板120(例如，其颈部150)可被构造成使得低于所选择的阈值的力不会导致颈部150的材料受到超过其弹性极限的应力。换句话讲，在这种情况下，颈部150的材料所经受的应力将保持低于可导致材料的永久性变形的量。这可以使得在顶部托架1020遇到低于所选择的阈值的力时，颈部150、或可偏转板120的任何部分、或顶部托架1020整体基本上不会发生永久性(例如，塑性)变形。因此，在移除向下的力之后，顶部托架1020将返回到其初始状况(即板120处于非偏转构型)。因此，顶部托架1020可能经历多个事件，诸如在低于特定力阈值的工人坠落防护、以及在正常工作操作期间可能发生的瞬时拉扯等，而不被影响(例如，经受永久性变形)到顶部托架1020必然需要更换的程度。此类事件将不会导致根据本文所公开的系统和方法报告的安全系统的部件的物理状态的变化。

然而，如果遇到高于所选择的阈值的力，板120的枢转偏转可导致颈部150的材料超过其弹性极限，从而导致一些(例如，小)量的永久性变形。这可导致板120在力被移除之后保持处于其偏转构型，或者至少不完全返回到其初始未偏转构型。考虑到这一点，在一些实施方案中，顶部托架1020可包括邻接板170，该邻接板从基部110的下部部分112大致向前延伸，使得邻接板170的至少一部分大致定位在可枢转偏转板120的至少一部分下方和/或大致在其后方(在图3中，邻接板170与基部110的接合通常被指示为位置172)。邻接板170和可枢转偏转板120可被构造成使得在板120的后边缘126和邻接板170的前边缘171之间存在间隙180。因此，板120的位置的任何变化(例如，向下-向后偏转)可表现为间隙180的宽度的变化(即缩窄)。此外，如果遇到的力大到足以使板120偏转使得其后边缘126接触邻接板170的前边缘171，则邻接板170可用于承载负载中的一些负载。

这种一般类型的垂直坠落防护安全系统在标题为“坠落防护安全系统的顶部托架(Top Bracket for Fall Protection Safety System)”的美国临时专利申请号62/607,409中以及在所得的国际(PCT)专利申请号PCT/US2018/066180中进一步详细描述，这两个临时专利申请全文以引用方式并入本文。

通过任何期望的机制操作并且放置在任何合适的位置处的任何合适的传感器可用于监测例如图1所示的一般类型的垂直坠落防护安全系统(垂直救生索)。在一些实施方案中，这种传感器可依赖于应变仪形式的感测元件。可使用任何合适的应变仪，例如包括线材细丝的网格并且例如通过环氧树脂粘结到待监测的部件的表面(有时称为粘结箔式应变仪)。此类应变仪可位于任何合适的位置处。例如，其可以位于或靠近如图3所示的位置1032；也就是说，位于可能经受最大力的位置(颈部150)处。由于在该特定位置，力可以至少部分是旋转的和/或多方向的，因此可使用所谓的应变片花(strain gauge rosette)，该应变片花包括在不同方向上取向的、组合操作的多个应变仪。此类方法可允许探知颈部150经历的变形(无论是暂时的还是永久性的)。

在一些实施方案中，应变仪可位于如图3所示的位置1033处或附近；也就是说，在线缆1001的上端处。在这种情况下，在线缆1001中检测到的应变可以与预期产生这种应变的力相关联。然后，该力可与顶部托架1020并且具体地其颈部150所经受的预期力相关联，以及/或者与可枢转偏转板120的预期偏转相关联。换句话讲，线缆1001所经受的应变可用于推断顶部托架1020是否已经受足够大的力以导致顶部托架的物理状态的变化。

应当理解，即使在例如可枢转偏转板120永久性偏转的情况下，线缆1001的永久性偏转(例如，拉伸)也不一定会发生。因此，安装在线缆1001上的应变仪是其中可能需要至少准连续地或连续地操作感测元件以便确保例如大量值但短持续时间的应变事件将被检测和数据记录的布置的示例。然而，如下文详细描述的，在其他布置(例如，不涉及监测张紧线缆中存在的应变)中，感测元件甚至可以不必准连续地操作，因为在许多这样的布置中，可以在事实之后检测事件的结果(例如，顶部托架的部件的永久变形)。

在一些实施方案中，应变仪可位于如图3所示的位置1031处或附近，在该位置处，应变仪能够检测可枢转偏转板120和邻接板170的相应边缘表面126和171之间的间隙180的宽度的变化(无论是暂时的还是永久性的)。为了监测间隙180的目的而使用应变仪仅是通过任何合适的感测元件、通过任何合适的机制操作来监测间隙180的一般方法的特定子集。也就是说，间隙180提供有用的参数，通过该参数可监测可偏转板120的任何偏转(无论是暂时的还是永久性的)。应当理解，各种感测方案和机制能够检测暂时偏转和/或永久性偏转。

例如，在一些实施方案中，感测元件可包括一组电触点，一个(或多个)电触点在表面126上，一个(或多个)电触点在表面171上。使这些电触点彼此接触可闭合电路，从而提供间隙180已闭合到特定程度的清晰指示。触点之间的间隙(例如，由每个触点的面从其相应表面向外驻留的距离所建立的间隙)可被设置成使得板120在特定程度上的偏转将触发感测元件以报告偏转事件。

此类布置可仅提供相对于特定阈值的偏转的二进制(是/否)指示。在其他实施方案中，可以使用能够监测任何程度的偏转的其他类型的传感器，无论是递增地还是连续地。例如，间隙180可例如由被定位成观察间隙180的图像采集装置(例如，相机)形式的一个或多个感测元件光学监测。此类感测元件可定位在例如从顶部托架1020的任何部分延伸的臂上，可定位在其上安装有顶部托架1020的结构的任何部分上(或从其延伸的臂上)等。这种感测元件可以提供可以便于期望的监测的间隙180的视图(例如，沿着顶部托架的横向轴线的视图，如图3中所示)。在一些情况下，感测元件聚焦在间隙180的最远离颈部150的部分上可能是有利的，因为在许多设计中，运动(例如，间隙缩窄)的绝对量在该位置处可能是最高的。如果需要，可枢转偏转板120和/或邻接板170可设置有标记(无论是通过例如印刷、蚀刻、雕刻等)，该标记建立可与间隙180的宽度进行比较的参考距离。在一些实施方案中，可监测可枢转偏转板120的边缘126的一个或多个部分与邻接板170的边缘171的一个或多个部分之间的角度，而不是监测一个或多个特定位置中的间隙180的绝对宽度。例如，当板处于初始状况时，两个此类部分可局部地彼此平行，并且感测元件可被配置为检测与该状况的任何后续偏差。

在一些实施方案中，插入件(例如，可偏转和/或可断裂的插入件)可定位在间隙180内。此类插入件可被构造成例如使得与板120的永久性偏转相称的间隙宽度的改变将使插入件变形(例如，断裂)。此类插入件可被构造成使得插入件中的任何此类变形对于用于监测插入件的感测元件(例如，相机)来讲将是显而易见的；或者，插入件可被构造成使得变形导致插入件从间隙脱落，由此可容易地检测到插入件的缺失。此类方法可提供相对于特定阈值的偏转的二进制指示。然而，如果需要，可使用例如被构造成在板120的不同偏转量下变形的多个插入件。

在各种实施方案中，呈图像采集装置诸如相机形式的感测元件可被配置为根据来自基础单元6000的指令或根据间歇时间表拍摄单幅图像。换句话讲，这种感测元件可被配置为在发生应变/变形事件之后检测永久性变形。这样的布置可例如与定位在例如安全系统的线缆上的应变仪的使用形成对比，该应变仪可能需要至少准连续地操作，以便在应变/变形事件发生时可检测到该事件。当然，在一些实施方案中，相机可被配置为提供连续视频流，无论是根据指令、根据时间表还是持续地。虽然此类相机的主要目的可以是如本文所讨论的监测可偏转部件，但是这种类型的感测元件也可用于监测顶部托架和/或顶部托架所附接的结构的总体状态等。例如，此类相机能够探知安全系统的顶部托架或其他部件是否看起来具有持续的损坏，例如由掉落到安全系统上的一些物体(例如，建筑碎片)造成的损坏。在一些实施方案中，此类相机可以是可移动的，例如可取向的，使得相机可根据需要检查各种项目。如果需要，可以使用多个相机。

不是每个垂直坠落防护安全系统都将必然包括如上述示例性布置中的顶部托架的可枢转偏转板形式的可偏转部件。相反，一些垂直安全系统可包括硬安装的顶部托架(即没有被有目的地设计成可偏转的任何部件)。一些此类系统可以包括能量吸收器形式的一个或多个可偏转构件，该能量吸收器以与本文稍后关于水平坠落防护安全系统讨论的直列式能量吸收器大致类似的方式与安全系统的细长构件(例如，张紧线缆)成直线安装。在此类情况下，一个或多个感测元件(例如，相机)可被定位成监测此类直列式能量吸收器的任何偏转。在一些实施方案中，垂直安全系统可包括直列式能量吸收器和可枢转偏转板两者；在此类情况下，可监测此类部件中的一者或两者。

因此，概括地说，垂直安全系统可由任何合适的传感器监测，这依赖于根据任何期望的机制操作的任何合适的感测元件。除了上面讨论的特定示例性感测元件和操作机制之外，可以选择感测元件的前述一般类别、特定类型和操作机制以用于垂直安全系统。

在一些实施方案中，可与本文所公开的监测系统和方法一起使用的永久性坠落防护安全系统可以是“水平”系统(此类系统通常被称为水平救生索)。水平坠落防护安全系统在本文中被定义为允许人员沿大致水平方向(即在水平的15度内)行进的系统。在各种实施方案中，此类安全系统的细长构件(例如，导轨或张紧线缆)可被取向成在水平方向的15度、10度、5度或2度内。

例如当人员在屋顶或大致类似的结构上工作时；或者，在更大的意义上，在任何缺少墙壁以防止接近边缘的大致水平的区域工作时(此类区域可以是例如正在建造的摩天大楼的楼层，该楼层还没有安装外墙)，可以使用此类安全系统。示例性水平坠落防护安全系统包括可以商品名屋顶安全锚缆系统(ROOFSAFE ANCHOR AND CABLE SYSTEM)、UNI-8线缆系统(UNI-8CABLE SYSTEM)和8mm永久性水平救生索(8MM PERMANENT HORIZONTALLIFELINE)购自明尼苏达州雷德温市的3M坠落防护部门的产品。在各种实施方案中，水平坠落防护安全系统可以满足2016年规定的EN 795:2012、CENTS 16415:2013、OSHA 1926.502、OSHA 1910.140和/或ANSI Z359.6和CSA Z259.16中的一者或多者。

水平坠落防护安全系统2000在图4的顶视图(俯视图)中以示例性表示示出。安全系统2000包括细长构件(在所描绘的实施方案中，由例如金属诸如镀锌钢或不锈钢制成的张紧线缆)2001，该细长构件一端连接到第一锚定件2020，并且其第二端连接到第二锚定件2020(在许多情况下，锚定件2020可以是相同的)。在系统2000相对较长的情况下，一个或多个中间锚定件(图4中未示出)可存在于端部锚定件2020之间。此类中间锚定件可与端部锚定件相同或不同。无论确切的设计如何，任何此类锚定件都是在安全系统的使用期间永久性地(直接或间接地)附接到屋顶、墙壁或其他结构的特定位置的部件，并且水平安全系统的细长构件(例如，张紧线缆)连接或附接到该部件。如图5中的隔离锚定件2020的透视图所示，在一些实施方案中，此类锚定件可附接到基板2123，该基板可以任何期望的方式附接到屋顶或其他表面2070。锚定件2020可包括便于将线缆2001连接到锚定件2020的连接器2124(任何合适的类型，并且任选地包括多个部件)。用于将锚定件附接到屋顶或其他大致水平的结构的各种部件和方法、以及用于将细长构件连接到锚定件的各种部件和方法在例如由DBI-Sala(现为明尼苏达州雷德温市的3M坠落防护部门)于2014年出版的“工程系统产品目录”(Engineered Systems Product Catalog)中有详细描述。在许多实施方案中，水平安全系统2000可包括张紧器2042，以使线缆2001能够被适当地张紧。

图4所示的一般类型的水平坠落防护系统可以为工作或以其他方式存在于至少大致水平的表面(例如，屋顶)上的人员提供坠落防护。为了实现这一点，人员佩戴带具，拴系件或系索的一端附接到该带具，拴系件或系索的另一端附接到能够沿着细长构件(例如，线缆)2001移动(例如，滑动)的行进器(图4中未示出)，使得人员可根据需要沿着构件2001的细长长度移动。细长构件2001不必如图4中那样是直的；相反，其可为弯曲的和/或可具有一个或多个拐角或相对急剧的方向变化。行进器和/或将用户的带具连接到行进器的拴系件可包括减震器。水平救生索及其部件的所有此类细节和功能将易于被本领域的技术人员理解。

如本文所公开的，可以使用一个或多个传感器来获得与水平坠落防护安全系统的至少一个部件的物理状态相对应的数据。在涉及水平安全系统的一些实施方案中，被监测的部件可以是安全系统的锚定件。这样的布置涵盖例如对锚定件的整体监测，以及对锚定件的一个或多个特定部件的监测，如下所述。

在一些实施方案中，根据本文所公开的系统和方法监测的水平安全系统可包括被有意设计成在特定情况下(例如，在施加高于特定阈值的力时)可偏转的部件。图6(其为图5所示的一般类型的锚定件2020的局部剖面侧剖视图)示出了这种类型的示例性布置。在所描绘的实施方案中，锚定件2020包括可偏转部件(例如，构件)2120，该可偏转部件通常(例如，在不存在施加到其上的任何显著负载的情况下)被定位成其长轴处于初始取向(通常，当锚定件安装在水平表面上时，该初始取向至少大致垂直)。构件2120可(直接或间接地)连接到连接器2124，使得从细长构件(例如，线缆)2001传递到连接器2124的负载将被传递到构件2120。

此类布置可提供由线缆2001传递到构件2120的力(例如，在由拴系件连接到线缆2001的工人坠落的情况下)可导致构件2120远离其初始构型偏转(例如，枢转地偏转)到偏转构型。这可至少一定程度地衰减通过锚定件2020传递到锚定件2020所附接到的物品或结构(例如，屋顶)的任何力。这种布置可以有利地减少对物品或结构的任何损坏或磨损。

可偏转构件2120可被构造成使得低于所选择的阈值的力不会导致构件2120的材料(例如，如图6所示的其缩窄颈部2126中)受到超过其弹性极限的应力。换句话讲，在这种情况下，构件2120的材料所经受的应力将保持低于可导致材料的永久性变形的量。这可使得在构件2120遇到低于所选择的阈值的力时基本上不发生构件2120的永久性(例如，塑性)变形。因此，可偏转构件2120能够经历多个事件，诸如在低于特定力阈值的工人坠落防护、以及在正常工作操作期间可能发生的瞬时拉扯等，而不被影响(例如，经历永久性变形)到构件2120和/或锚定件2020整体必然需要更换的程度。此类事件将不会导致根据本文所公开的系统和方法报告的安全系统的部件的物理状态的变化。

然而，如果遇到高于所选择的阈值的力，则构件2120的偏转可导致至少一定量的永久变形。这可导致构件2120在力被移除之后保持处于其偏转构型，或者至少不完全返回到其初始未偏转构型。事实上，在一些实施方案中，构件2120可被构造成在向其施加足够的力的情况下完全断裂(例如，在其缩窄颈部2126处)。

在一些实施方案中，如图6中的示例性实施方案所示，包括可偏转构件2120的锚定件2020还可包括侧向围绕可偏转构件的至少部分的螺旋弹簧2121(例如，包含在护罩2122内)。此类弹簧的刚度、可变形性等可结合可偏转构件2120的特性进行构造，以使得构件/弹簧组件能够响应于低于特定阈值的力而瞬时且可逆地偏转，但将响应于高于所选择的阈值的力而永久且不可逆地偏转。在一些实施方案中，螺旋弹簧2121(或一些其他主体)可以在颈部2126上方和下方的位置处附接到构件2120，使得在构件2120在颈部2126处断裂时，连接器2124不会变得与基板2123和/或屋顶2070完全脱离。其中锚定件包括可偏转和/或可断裂构件以及合适的螺旋弹簧等的布置在美国专利9067089中详细描述，该专利全文以引用方式并入本文。然而，应当注意，并非所有锚定件都可包括此类螺旋弹簧；此外，并非所有锚定件都可包括被构造成例如完全分开的可偏转构件。各种设计的锚定件可以商品名ROOFSAFE、SPIRATECH和SINGLE POINT TIP OVER购自明尼苏达州雷德温市的3M坠落防护部门。在一些实施方案中，锚定件可以包括如图4、图6和图7所示的挡板2125；在其他情况下，锚定件可不包括挡板，例如，如图5的布置。

在一些实施方案中，锚定件2020可被构造成使得可偏转构件2120的永久偏转(例如，断裂)可导致锚定件2020(包括螺旋弹簧2121和护罩2122)整体偏转，如图7中的示例性概念表示所示。这种情况有时被称为锚定件已被“部署”。在一些情况下，这种偏转可采取锚定件从其初始(例如，至少大致垂直)取向枢转的形式，这可以导致例如锚定件护罩的一个边缘和锚定件的基板2123之间明显的间隙。这种偏转也可以采取螺旋弹簧至少大致沿其长轴拉伸的形式，同时在护罩的所有边缘和锚定件的基板之间形成相称的间隙。从图7的理想化表示中可以明显看出，在一些情况下，这两者都可能发生。

通过任何期望的机制操作并且放置在任何合适的位置处的任何合适的传感器5000可用于监测例如图4至图7所示的一般类型的水平坠落防护安全系统(水平救生索)。在一些实施方案中，此类传感器5000可依赖于应变仪形式的感测元件5001，例如，如本文先前所述的粘结箔式应变仪。此类应变仪可位于任何合适的位置处。例如，其可位于锚定件2020的可偏转构件2120的颈部2126处或附近，因为当向锚定件施加力时，该位置可能经历最大应变。这样放置的应变仪能够直接监测在颈部2126处遇到的应变，以便检测可偏转构件2120的物理状态的变化。

在一些实施方案中，应变仪可位于细长构件(例如，张紧线缆)2001上，例如在位置2032处或附近，如图4所示。在这种情况下，在线缆2001中检测到的应变可以与预期产生这种应变的力相关联。因此，线缆2001所经受的应变可用于推断锚定件2020(例如，其可偏转构件)是否已经受足够大的力以引起锚定件的物理状态的变化。应当理解，即使在锚定件2020永久性偏转的情况下，线缆2001的永久性偏转(例如，拉伸)也不一定会发生。因此，安装在线缆2001上的应变仪是其中可能需要至少准连续地或连续地操作感测元件以便确保例如大量值但短持续时间的应变事件将被检测和数据记录的布置的示例。然而，如下文详细描述的，在其他布置(例如，不涉及监测张紧线缆中的应变)中，感测元件甚至可以不必准连续地操作，因为在许多这样的布置中，可以在事实之后检测事件的结果(例如，锚定件的部件的永久变形)。

在各种实施方案中，传感器5000的感测元件5001可采取图像采集装置(例如，相机)的形式。在一些实施方案中，这种感测元件可被配置为监测锚定件2020或其部件的状态。例如，相机能够监测锚定件2020、其护罩2122、其螺旋弹簧2121或其可偏转构件2120的任何位移和/或形状变化。在一些实施方案中，相机可能仅需要检测锚定件2020作为整体的任何物理移动(例如，改变为类似于图7所示的构型)。然而，在一些实施方案中，相机可被配置为监测锚定件的特定部件的变化，例如可偏转构件2120的取向的变化、螺旋弹簧的线圈之间的间距的变化等。为了便于此类监测，在一些实施方案中，护罩2122的至少一部分可为例如透明的。

在各种实施方案中，这种或任何其他合适类型的感测元件5001可定位在锚定件2020上、基板2123上、屋顶或其他表面2070上等，只要可监测期望的部件。在一些实施方案中，可通过将光学感测元件(例如，相机)定位成与锚定件的任何预期位移成直角(例如，在基板2123的位置2031处、或在屋顶2070上的位置2033处)来增强光学监测，如图4所示。

任何图像采集感测元件5001(诸如相机)可被配置为根据来自基础单元6000的指令或根据间歇时间表拍摄单个图像。换句话讲，这种感测元件可被配置为在发生应变/变形事件之后检测永久性变形。这样的布置可例如与定位在例如安全系统的线缆上的应变仪的使用形成对比，该应变仪可能需要至少准连续地操作，以便在应变/变形事件发生时可检测到该事件。在一些实施方案中，相机可被配置为提供连续视频流，无论是根据指令、按照时间表还是持续地。虽然此类相机的主要目的可为如本文所述监测可偏转部件，但这种类型的感测元件也可用于监测锚定件和与其连接的细长构件、锚定件所附接的结构等的总体状态。例如，此类相机能够探知安全系统的锚定件或其他部件是否看起来具有持续的损坏，例如由掉落到安全系统上的一些物体(例如，建筑碎片)造成的损坏。在一些实施方案中，此类相机可以是可移动的，例如可取向的，使得相机可根据需要检查各种项目。当然，如果需要，可使用多个相机。

不是每个水平坠落防护安全系统都将必然包括如上述示例性布置中的锚定件的可枢转偏转构件形式的可偏转部件。相反，一些水平安全系统可包括硬安装到屋顶、墙壁或其他结构的锚定件(即锚定件不包括被有目的地设计成可偏转的任何部件)。一些此类系统可以包括能量吸收器形式的一个或多个可偏转构件，该能量吸收器以与本文稍后关于水平坠落防护安全系统讨论的直列式能量吸收器大致类似的方式与安全系统的细长构件(例如，张紧线缆)成直线安装。

这种一般类型的水平坠落防护安全系统3000在图8的顶视图(俯视图)中以示例性表示示出。安全系统3000包括细长构件(在该实施方案中，由例如金属诸如镀锌钢或不锈钢制成的张紧线缆)3001，该细长构件一端3002连接到第一锚定件3020，并且其第二端3003连接到第二锚定件3021(在许多情况下，锚定件3020和3021可以是相同的)。在系统3000相对较长的情况下，一个或多个中间锚定件3050可如图8所示存在。无论确切的设计如何，任何此类锚定件都是在安全系统的使用期间永久性地(直接或间接地)附接到屋顶、墙壁或其他结构的特定位置的部件，并且水平安全系统的细长构件(例如，张紧线缆)连接或附接到该部件。在一些实施方案中，此类锚定件可以附接到基板，该基板附接到墙壁、屋顶或其他合适的结构，例如以图8所示的锚定件3020和基板3123的方式。所有此类锚定件可包括便于将线缆3001连接到锚定件3020的连接器(任何合适的类型，并且任选地包括多个部件)。在许多实施方案中，水平安全系统3000可包括张紧器3042，以使线缆3001能够被适当地张紧。安全系统3000的用户可佩戴带具，拴系件或系索的一端附接到该带具，拴系件或系索的另一端附接到能够沿着细长构件(例如，线缆)3001移动(例如，滑动)的行进器3060，使得人员可根据需要沿着构件3001的细长长度移动。行进器和/或将用户的带具连接到行进器的拴系件可包括减震器。

换句话讲，如图8所示的水平坠落防护系统3000在结构和功能上大致类似于图4所示的水平坠落防护系统2000。主要区别在于，在图8的系统3000中，锚定件3020和3021(以及中间锚定件3050)未被构造成以系统2000的锚定件2020的方式偏转。相反，在系统3000中，能量吸收器3010与安全系统的细长构件(例如，张紧线缆)3001成直线安装。如图9中的示例性方式所示，在一些实施方案中，直列式能量吸收器3010可以依赖于例如至少部分地包含在壳或壳体3011中的可偏转构件3120。可偏转构件3120能够经历多个事件，诸如在低于特定力阈值的工人坠落防护、以及在正常工作操作期间可能发生的瞬时拉扯等，而不被影响(例如，经历永久性变形)到构件3120和/或能量吸收器2020整体必然需要更换的程度。此类事件将不会导致根据本文所公开的系统和方法报告的安全系统的部件的物理状态的变化。

然而，从线缆3001传递至可偏转构件3120的足够的力可导致构件3120可延伸地(例如，永久性地)偏转(例如，从其初始“折叠”构型部分展开或拉伸至较少折叠的构型)。合适的感测元件(例如，相机)5000可被定位(例如，在如图8所示的结构3070上的位置3031处)以监测能量吸收器3010和/或其可偏转构件3120的任何变化。例如，此类偏转可导致构件3120的端部部分向外延伸超过壳3011的端部，可导致壳3011变形或破裂等。当然，在一些实施方案中，应变仪可定位在可偏转构件3120自身上，以类似于本文先前所述的应变仪的使用的方式直接监测构件3120所经受的应变。

直列式能量吸收器无需具有图9所示的特定示例性设计。例如，在一些实施方案中，直列式能量吸收器可依赖于(例如由金属制成的)一个或多个条带的布置，所述一个或多个条带可通过至少一个条带例如至少部分地从卷起构型拉直和/或通过两个条带至少部分地彼此撕开来吸收能量。如本文所用，任何此类运动或其组合或变型将被理解为被术语诸如偏转(deflect、deflection和deflecting)所涵盖。该一般类型的能量吸收器在例如美国专利6279680中描述，该专利全文以引用方式并入本文。合适的能量吸收器还包括可从明尼苏达州雷德温市的3M坠落防护部门获得的技术数据表7241422中描述的一般类型的能量吸收器。

因此，概括地说，任何合适类型的任何水平坠落防护安全系统可以由任何合适的传感器监测，这依赖于根据任何期望的机制操作的任何合适的感测元件。除了上面讨论的特定示例性感测元件和操作机制之外，可以选择感测元件的前述一般类别、特定类型和操作机制以用于水平安全系统。

在一些实施方案中，可与本文所公开的监测系统和方法一起使用的永久性坠落防护安全系统可以是“倾斜”系统。倾斜的坠落防护安全系统在本文中被定义为允许人员沿着与水平方向成15度和75度之间角度(并且同样，与垂直方向成15度和75度之间角度)取向的路径行进的系统。在各种实施方案中，此类安全系统的细长构件(例如，导轨或张紧线缆)可与水平方向成15-30度、30-45度、45-60度或60-75度范围内的角度取向。任何此类倾斜系统可包括任何或前述部件，例如一个或多个锚定件、可偏转部件、行进器等。

本文所述的监测系统和方法将根据由监测系统的供应商提供的所有指令来使用。如本文所公开的监测系统和方法的使用将是在使用坠落防护安全系统时遵循的惯常规程(例如，维护、检查、安全预防等)的辅助，这些监测系统和方法可以与该坠落防护安全系统一起使用。使用本文所述的监测系统和方法将不会免除坠落防护安全系统的用户遵循坠落防护安全系统的供应商提供的指令和指导原则并且遵守所有适用法律、规则和标准的要求。

示例性实施方案列表

实施方案1是一种监测和报告永久性坠落防护安全系统的状况的方法，所述方法包括：使用静止的永久性自供电传感器来获得与所述安全系统的至少一个部件的物理状态相对应的数据，所述安全系统的永久性细长构件连接到所述至少一个部件，其中所述至少一个部件和所述传感器相对于基础单元处于远程位置和/或处于升高的高度；将所述数据无线地发射到所述基础单元；处理所述数据以取得所述安全系统的所述至少一个部件的物理状态的变化的指示，以及基于所述安全系统的所述至少一个部件的所述物理状态的所述变化的所述指示来报告所述安全系统的所述状况。

实施方案2是根据实施方案1所述的方法，其中所述安全系统的所述永久性细长构件是张紧线缆。

实施方案3是根据实施方案2所述的方法，其中所述安全系统是垂直坠落防护安全系统，并且其中所述安全系统的所述至少一个部件是所述安全系统的顶部托架，所述张紧线缆连接到所述顶部托架。

实施方案4是根据实施方案3所述的方法，其中所述安全系统的所述至少一个部件是所述安全系统的所述顶部托架的可枢转偏转板。

实施方案5是根据实施方案4所述的方法，其中与所述安全系统的至少一个部件的物理状态相对应的所述数据包括指示所述顶部托架的所述可枢转偏转板的向后邻接表面与所述顶部托架的邻接板的向前邻接表面之间的间隙宽度的数据。

实施方案6是根据实施方案5所述的方法，其中指示所述间隙宽度的所述数据通过光学监测所述间隙来获得。

实施方案7是根据实施方案3所述的方法，其中所述静止的永久性自供电传感器包括至少一个应变仪，所述至少一个应变仪安装在所述安全系统的所述张紧线缆上的靠近所述顶部托架的位置，或者安装在所述顶部托架的可枢转偏转板的颈部上。

实施方案8是根据实施方案2所述的方法，其中所述安全系统是水平坠落防护安全系统，并且其中所述安全系统的所述至少一个部件包括所述水平坠落防护安全系统的锚定件，所述安全系统的所述张紧线缆连接到所述锚定件。

实施方案9是根据实施方案8所述的方法，其中所述安全系统的所述至少一个部件包括所述锚定件的可偏转部件，并且其中与所述安全系统的至少一个部件的物理状态相对应的所述数据包括指示所述可偏转部件的偏转的数据。

实施方案10是根据实施方案8至9中任一项所述的方法，其中与所述安全系统的至少一个部件的物理状态相对应的所述数据包括指示所述锚定件的护罩的位移、位置变化和/或形状变化的数据。

实施方案11是根据实施方案2所述的方法，其中所述安全系统是水平坠落防护安全系统，并且其中所述安全系统的所述至少一个部件包括与所述安全系统的所述张紧线缆成直线的能量吸收器。

实施方案12是根据实施方案11所述的方法，其中所述安全系统的所述至少一个部件包括所述能量吸收器的可偏转部件，并且其中与所述安全系统的至少一个部件的物理状态相对应的所述数据包括指示所述能量吸收器的所述可偏转部件的偏转的数据。

实施方案13是根据实施方案1至12中任一项所述的方法，其中所述静止的永久性自供电传感器包括感测元件，所述感测元件获得与所述安全系统的至少一个部件的物理状态相对应的所述数据，并且还包括无线电发射器和电池。

实施方案14是根据实施方案13所述的方法，其中所述传感器还包括无线电接收器，并且其中所述静止的永久性自供电传感器保持在休眠状态，直到所述传感器从所述基础单元接收无线电信号，所述无线电信号指示所述传感器获得与所述安全系统的至少一个部件的所述物理状态相对应的数据，永久性救生索连接到所述至少一个部件。

实施方案15是根据实施方案13所述的方法，其中所述静止的永久性自供电传感器根据包括不大于每分钟一次的数据采集频率的预先确定的时间表来周期性地获得与所述安全系统的至少一个部件的所述物理状态相对应的数据，永久性救生索连接到所述至少一个部件。

实施方案16是根据实施方案13所述的方法，其中所述静止的永久性自供电传感器以至少每0.2秒一次的数据采集频率至少准连续地获得与所述安全系统的至少一个部件的所述物理状态相对应的数据，永久性救生索连接到所述至少一个部件。

实施方案17是根据实施方案13至16中任一项所述的方法，其中所述传感器还包括数据存储单元，并且其中由所述传感器的所述感测元件获得的所述数据存储在所述传感器的所述数据存储单元中，至少直到所述数据被无线地发射到所述基础单元时为止。

实施方案18是根据实施方案17所述的方法，其中在所述传感器从所述基础单元接收到指示所述传感器将所述数据无线地发射到所述基础单元的无线电信号时，将所述数据无线地发射到所述基础单元。

实施方案19是根据实施方案17所述的方法，其中所述数据由所述传感器以指定的周期性时间表无线地发射。

实施方案20是根据实施方案13至19中任一项所述的方法，其中所述传感器经由近程无线电发射将所述数据无线地发射到位于所述传感器的200米内的便携式基础单元。

实施方案21是根据实施方案13至19中任一项所述的方法，其中所述传感器通过路线(route)将所述数据发射到距离所述传感器超过200米的固定的非便携式基础单元，所述路线的至少一部分位于蜂窝网络上。

实施方案22是根据实施方案21所述的方法，其中所述基础单元被配置为从不同安全系统的多个传感器接收与安全系统的至少一个部件的物理状态相对应的数据，永久性救生索连接到所述至少一个部件。

实施方案23是根据实施方案22所述的方法，其中第一安全系统的静止的永久性自供电第一传感器被配置为发射由所述第一传感器获得的数据并且包括将所述数据识别为源自所述第一传感器的数据；并且其中所述第一传感器另外被配置为从第二安全系统的静止的永久性自供电第二传感器无线地接收数据，并且从所述第二传感器重新发射所述数据以及将所述数据识别为源自所述第二传感器的数据。

实施方案24是根据实施方案1至23中任一项所述的方法，其中所述安全系统的所述永久性细长构件由金属制成。

实施方案25是一种被监测的永久性坠落防护系统，包括：坠落防护安全系统，所述坠落防护安全系统包括永久性细长构件，所述永久性细长构件固定在结构上的适当位置并且被构造成允许人员沿所述永久性细长构件的细长长度的至少一部分移动，同时保持连接到所述永久性细长构件；以及至少一个静止的永久性自供电传感器，所述传感器被配置为获得与所述安全系统的至少一个部件的物理状态相对应的数据并且将所述数据无线地发射到基础单元，所述安全系统的所述永久性细长构件连接到所述至少一个部件；其中所述基础单元被配置为基于由所述传感器无线地发射的所述数据所指示的所述安全系统的所述至少一个部件的所述物理状态的变化的指示来报告所述安全系统的状况，并且其中所述至少一个部件和所述传感器相对于所述基础单元处于远程位置和/或处于升高的高度。

实施方案26是根据实施方案25所述的系统，其中所述系统包括根据实施方案1至24中任一项所述的部件、特征和/或功能中的任一者。

对于本领域的技术人员将显而易见的是，本文所公开的具体示例性元件、结构、特征、细节、构型等在许多实施方案中可修改和/或组合。本发明人预期所有此类变型和组合均在所构思发明的范围内，而不仅仅是被选择用作示例性图示的那些代表性设计。因此，本发明的范围不应限于本文所述的特定说明性结构，而应至少扩展到由权利要求的语言所描述的结构和这些结构的等同形式。本说明书中正面引用的作为替代方案的任何要素可根据需要以任何组合明确地包括于权利要求书中或从权利要求书排除。以开放式语言(例如，包括及其派生词)引用到本说明书中的任何要素或要素的组合被认为是以封闭式语言(例如，由……组成及其派生词)并且以部分封闭式语言(例如，基本上由……组成及其派生词)另外地引用。如果在所写的本说明书和以引用方式并入本文的任何文献中的公开内容之间存在任何冲突或矛盾，则将以所写的本说明书为准。

Claims (24)

1.一种监测和报告永久性坠落防护安全系统的状况的方法，所述方法包括：

使用静止的永久性自供电传感器来获得与所述安全系统的至少一个部件的物理状态相对应的数据，所述安全系统的永久性细长构件连接到所述至少一个部件，其中所述至少一个部件和所述传感器相对于基础单元处于远程位置和/或处于升高的高度；

将所述数据无线地发射到所述基础单元；

处理所述数据以取得所述安全系统的所述至少一个部件的物理状态的变化的指示，以及

基于所述安全系统的所述至少一个部件的所述物理状态的所述变化的所述指示来报告所述安全系统的所述状况。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述安全系统的所述永久性细长构件是张紧线缆。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述安全系统是垂直坠落防护安全系统，并且其中所述安全系统的所述至少一个部件是所述安全系统的顶部托架，所述张紧线缆连接到所述顶部托架。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述安全系统的所述至少一个部件是所述安全系统的所述顶部托架的可枢转偏转板。

5.根据权利要求4所述的方法，其中与所述安全系统的至少一个部件的物理状态相对应的所述数据包括指示所述顶部托架的所述可枢转偏转板的向后邻接表面与所述顶部托架的邻接板的向前邻接表面之间的间隙宽度的数据。

6.根据权利要求5所述的方法，其中指示所述间隙宽度的所述数据通过光学监测所述间隙来获得。

7.根据权利要求3所述的方法，其中所述静止的永久性自供电传感器包括至少一个应变仪，所述至少一个应变仪安装在所述安全系统的所述张紧线缆上的靠近所述顶部托架的位置，或者安装在所述顶部托架的可枢转偏转板的颈部上。

8.根据权利要求2所述的方法，其中所述安全系统是水平坠落防护安全系统，并且其中所述安全系统的所述至少一个部件包括所述水平坠落防护安全系统的锚定件，所述安全系统的所述张紧线缆连接到所述锚定件。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述安全系统的所述至少一个部件包括所述锚定件的可偏转部件，并且其中与所述安全系统的至少一个部件的物理状态相对应的所述数据包括指示所述可偏转部件的偏转的数据。

10.根据权利要求8所述的方法，其中与所述安全系统的至少一个部件的物理状态相对应的所述数据包括指示所述锚定件的护罩的位移、位置变化和/或形状变化的数据。

11.根据权利要求2所述的方法，其中所述安全系统是水平坠落防护安全系统，并且其中所述安全系统的所述至少一个部件包括与所述安全系统的所述张紧线缆成直线的能量吸收器。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述安全系统的所述至少一个部件包括所述能量吸收器的可偏转部件，并且其中与所述安全系统的至少一个部件的物理状态相对应的所述数据包括指示所述能量吸收器的所述可偏转部件的偏转的数据。

13.根据权利要求1所述的方法，其中所述静止的永久性自供电传感器包括感测元件，所述感测元件获得与所述安全系统的至少一个部件的物理状态相对应的所述数据，并且还包括无线电发射器和电池。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述传感器还包括无线电接收器，并且其中所述静止的永久性自供电传感器保持在休眠状态，直到所述传感器从所述基础单元接收无线电信号，所述无线电信号指示所述传感器获得与所述安全系统的至少一个部件的所述物理状态相对应的数据，永久性救生索连接到所述至少一个部件。

15.根据权利要求13所述的方法，其中所述静止的永久性自供电传感器根据包括不大于每分钟一次的数据采集频率的预先确定的时间表来周期性地获得与所述安全系统的至少一个部件的所述物理状态相对应的数据，永久性救生索连接到所述至少一个部件。

16.根据权利要求13所述的方法，其中所述静止的永久性自供电传感器以至少每0.2秒一次的数据采集频率至少准连续地获得与所述安全系统的至少一个部件的所述物理状态相对应的数据，永久性救生索连接到所述至少一个部件。

17.根据权利要求13所述的方法，其中所述传感器还包括数据存储单元，并且其中由所述传感器的所述感测元件获得的所述数据存储在所述传感器的所述数据存储单元中，至少直到所述数据被无线地发射到所述基础单元时为止。

18.根据权利要求17所述的方法，其中在所述传感器从所述基础单元接收到指示所述传感器将所述数据无线地发射到所述基础单元的无线电信号时，将所述数据无线地发射到所述基础单元。

19.根据权利要求17所述的方法，其中所述数据由所述传感器以指定的周期性时间表无线地发射。

20.根据权利要求13所述的方法，其中所述传感器经由近程无线电发射将所述数据无线地发射到位于所述传感器的200米内的便携式基础单元。

21.根据权利要求13所述的方法，其中所述传感器通过路线将所述数据发射到距离所述传感器超过200米的固定的非便携式基础单元，所述路线的至少一部分位于蜂窝网络上。

22.根据权利要求21所述的方法，其中所述基础单元被配置为从不同安全系统的多个传感器接收与安全系统的至少一个部件的物理状态相对应的数据，永久性救生索连接到所述至少一个部件。

23.根据权利要求11所述的方法，其中第一安全系统的静止的永久性自供电第一传感器被配置为发射由所述第一传感器获得的数据并且包括将所述数据识别为源自所述第一传感器的数据；并且其中所述第一传感器另外被配置为从第二安全系统的静止的永久性自供电第二传感器无线地接收数据，并且从所述第二传感器重新发射所述数据以及将所述数据识别为源自所述第二传感器的数据。

24.一种被监测的永久性坠落防护系统，包括：

坠落防护安全系统，所述坠落防护安全系统包括永久性细长构件，所述永久性细长构件固定在结构上的适当位置并且被构造成允许人员沿所述永久性细长构件的细长长度的至少一部分移动，同时保持连接到所述永久性细长构件；以及

静止的永久性自供电传感器，所述传感器被配置为获得与所述安全系统的至少一个部件的物理状态相对应的数据并且将所述数据无线地发射到基础单元，所述安全系统的所述永久性细长构件连接到所述至少一个部件；

其中所述基础单元被配置为基于由所述传感器无线地发射的所述数据所指示的所述安全系统的所述至少一个部件的所述物理状态的变化的指示来报告所述安全系统的状况，

并且其中所述至少一个部件和所述传感器相对于所述基础单元处于远程位置和/或处于升高的高度。

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