CN1338707A - 杆报警系统 - Google Patents

Abstract

一种杆报警系统,包括一个电磁场传感器和防撞传感器用来在伸缩杆或悬臂装置的路径上检测上方电力线和物理障碍物。本发明报警系统包括一个装在杆上的空腔,该空腔包括有传感器和以微处理器为基础的控制单元,用来解读传感器的输出信号,并提供声音的和控制反馈的信号提醒操作者即将发生的接触并自动停止杆的运动。报警空腔的特点是具有一光源,向杆的运动方向提供照明,也可作为加热元件防止在空腔上结冰。

Description

杆报警系统

本发明涉及报警系统，尤其是涉及一种用于伸缩杆的防碰撞报警系统。

已知的现有技术是包括多个由气压，液压或机械动力操作的可伸展的内部相连部份的伸缩杆。例如，这样的伸缩杆广泛地使用在广播工业中用来提升天线用于远距离传输视频和音频信号，这样的伸缩杆也实际使用在修理具有悬臂的，包括一个所谓的车载升降台的卡车，该车载升降台由公共的和私人的维修人员使用到达提升的动力线，电缆和电话传输线。类似地，本发明的杆报警系统也适用于有梯卡车，塔吊，绞车和其他相关设备。

装在伸缩杆或杆上的遥控广播天线经常在严酷的气候条件下由电视或广播人员在报告自然灾害时必须迅速展开。类似地，实地工作人员在恶劣天气和夜间常常必须将维修工人提升送达并修理动力和电话线发生损坏的地方。

虽然在开阔区域具有良好视线的地方，提升杆很少发生问题，然而在头顶上有电力传输线和/或物理障碍，特别是在晚上或其他视线不良的条件下，维修人员的生命和设备遭受到极大的危险。有几个例子，发生和电力线接触和与头顶障碍物相碰，使人员遭受伤害和死亡，使设备遭受广泛的损坏。

这样，存在这种需要在实际接触发生前提供一个报警装置用来警告具有为这样的伸缩杆或臂型装置的使用者和头顶的动力线或其他潜在危险的障碍物即将发生的碰撞，这样的报警会大大地减少由碰撞产生的操作者的个人伤害和设备的损害。

经过对上述问题的大量研究，本发明提供一种杆报警系统，该系统将对悬臂卡车或其他伸缩杆装置的操作者在即将和头顶动力线或其他潜在的危险的头顶结构发生实际接触前发出警报。

本发明的杆报警系统包括一个空腔，安装在需要监视的杆或悬臂的最高处，并至少包括两个分离的感应装置，能够探测由头顶动力传输线产生的电场以及使用一个超声波发射器在空腔的特定的近程内探测出物理障碍。

该报警空腔还包括一个光源或者所谓的搜索光，用来把杆将要运动的区域照亮以提高操作者对安装有报警空腔的设备安全操作的能力。

而且，该报警系统包括多个倾斜传感器，该传感器监测杆相对于所设水平状态的方位，防止当杆在倾斜或偏斜时的延伸。

当探测到头项的动力线或物理障碍时，杆报警系统在车内即提供声音信号，又对控制模块提供控制反馈信号，警告操作者即将发生的接触并迅速停止杆或臂的移动。

本发明杆报警系统所提供的探测范围，设计成使声音报警有足够的时间允许操作者利用手动来停止杆或臂的运动，并且向杆的电控制器提供一个控制信号，当进入危险区域时，自动停止运动。

根据以上所述，本发明的一个目的是提供一种用于诸如悬臂卡车的伸缩杆装置的杆报警系统，警告操作者即将与头顶动力线或其他物理障碍相接触。

本发明的另一个目的是提供一个至少具有两个分离的传感器装置的杆报警系统，该系统能探测一个电场的存在和/或能利用超声波或其他技术探测物理障碍。

本发明的另一个目的是提供一种包括光源的杆报警系统可用来照亮杆的将要运动的区域，提高操作者安全控制设备的能力。

本发明的另一个目的是提供一种包括倾斜传感器的杆报警系统，可以用来探测杆相对于水平状态的方位，确保对装置进行适当的操作。

本发明的再一个目的是提供一个杆报警系统，可以即提供声音信号又提供控制反馈信号，警告操作者即将发生接触并自动停止杆进入危险区域的移动。

本发明的其他目的和优点，从下面的描述和仅用以说明本发明的附图中变得清楚而明显。

图1是本发明的安装在一个伸缩杆结构上的杆报警空腔的结构图。

图2是一个杆报警空腔的放大的侧剖视图，显示各部件的位置。

图3是显示本发明报警系统的交流探测器，防撞探测器，搜索灯和倾斜传感器的电路相互连接方框图。

图4是显示杆报警系统电路和外部声音报警，灯，开关和阀的相互连接的方框图。

图5是显示微处理器电路板与报警空腔内的部件相互连接的方框图。

图6是显示其部件和电路的该系统的防撞探测器的边路图。

图7是显示其部件和电路的该系统的交流探测器的电路图。

图8本该报警系统的控制电路和搜索灯的元件的电路图。

图9是该报警系统的微处理器电路板的电路图。

图10是该系统安全控制模板的前视图。

进一步参照附图，显示了杆报警空腔，该空腔一般用标号100表示并安置在使用在悬臂卡车型的伸缩杆25上。根据图2所示，一个杆报警空腔100和它所包含的部件的放大视图包括交流(交流电流)探测器天线，一般表示为10，防撞探测器单元，一般表示为11，一个光源或所谓的搜索灯，一般表示为12和整体的控制单元，一般表示为13。

应当了解的是，空腔100必须安置在如图1所示的伸缩杆25的最高点，而且其工作位置一般是方向向上。为了使该报警系统正常工作，对交流探测器10或防撞探测器11不能有任何障碍物。

交流探测天线45伸出空腔100之上，搜索灯12的卤聚光灯泡12′位于空腔100内受保护。防撞探测器11是侧面安置。控制单元13位于空腔100的之内为电路提供与周围元件的屏蔽和保护。倾斜传感器59安装在控制单元13的电路板内。

在一个替换实施例中(图中表示)多个上述交流和防撞探测器10和11定位在相对于空腔的三个轴的任一个轴上提供对电力动力线或物理障碍的探测。

参照图3，显示了交流探测器天线10防撞探测器11和搜索灯12的控制器路，如图3所示，倾斜传感器59位于空腔100内。

参照图4，控制单元13通过一个主电源断路开关14和保险丝15连到12伏(直流)电源。一个第二电源导线16连到车辆接地17上。

声音外部警报输出18对声音装置19施加一个信号，在这种情况下，它表示为一个压电谐振器对可能的对安全造成的危险进行探测。

状态外部输出20控制一个灯21，为报警状态提供指示。当检索到一个物体，杆或悬臂将与之碰撞时，一个第二灯22由来自防撞外部输出43的信号点亮。一个第三灯23在探测到高压线的存在时，由来自交流外部输出51的信号点亮。

声音装置19，灯21，22，23和外部开关24分别连到控制单元13上的一个共用的12伏(直流)电源的输出控制共用(control com.)25，外部开关24连接到杆提升输出26和杆降低输出27用以控制杆或悬臂26的运动。

当驱动开关24时，连到杆或悬臂24相应的气动或液压阀28并被连到阀气流输出29和阀排气输出30上，并且供给动力以提升或降低杆和悬臂。

如上所述的控制系统也允许控制单元13在和危险的动力线或障碍物接触前优先对杆或悬臂26的手动操作，并且停止运动。控制单元13通过多个信号传输器31与交流探测器10和防撞探测器11相连。

参照图5，图中显示了控制单元13与交流探测器10，防撞探测器11，图3的倾斜传感器59和图4的阀28的相互连接详图。

参照图5，在每一个信号输入上对控制单元13提供EMI过滤器33，即，COL信号61，TX37，TILT60和交流信号62，使对错误电信号的探测降到最低。

如图5所示，是一个温度感应元件34，与电压比较器35相连，当报警空腔10周围的温度超过一个预定值时，该电压比较器形成一个给控制单元13的信号。

电压比较器35连接到位于控制单元13的LAMP输入36上，控制单元13从TX输入37接收到系列传输数据并且输送到TXD输出38。

提供稳压二极管和标准二极管39用以保护控制单元13免受因疏忽造成的过高的和反向电压施加在控制单元13上造成的危害。

一个MOS场效应管(MOSFET)40用来作为控制单元13对继电器41的接口，继电器41反过来对外部气压或液压阀28提供控制电压。倾斜传感器59的状态通过倾斜输入60监控。

参照图6，显示了超声波防撞探测器11的控制电路的最佳实施例。从防撞探测器11的输出被连接到TX，TXFILT，+5V电源和COL信号终端连接器，该连接器一般表示为44。超声波防撞探测器11探测出距离报警空腔100一英寸至八英尺内的物体，并且输出一个控制信号给车内的杆控制装置(图中未示)，以停止杆的移动。

因为超声波防撞探测器作为一个单独的装置是在现有技术中公知的，对细节的进一步讨论是没有必要的。

参照图7，显示该报警系统交流探测器10的框图，交流探测器10通过相联的天线45探测到交流电压的存在。这样，电感应信号被力效应晶体管(force-effect transistor)46所放大，并被表示为47的滤波电路多次过滤。

在最佳实施例中，交流探测器10能够探测出最小距离八英尺的7200伏，60赫兹电力传输线的存在。这个距离足够用来给杆或悬臂操作者提供警告停止向电力线移动或者给车辆的杆位置控制装置(图中未示)提供电信号，自动停止杆的移动，以避免碰撞。来自交流探测器10的输出，通过交流信号终端48与控制单元13相互连接。

搜索灯12的控制是使用图8所示的电路完成的。一个负温度系数(NTC)装置49反映报警空腔100内部的周围的温度。在温度稳定电阻50和NTC装置49之间分压产生的电压由在一个窗结构中的一对电压比较器35进行监测。

如果周边温度下降到低于预定的阈值电平，如同发生在报警空腔100内结冰时，搜索灯12点亮，作为加热元件使用，因此熔化冰并且保持系统工作。如果周边温度上升到第二预定阈值电平，如同发生在卤灯长时间操作，搜索灯12熄灭并允许空腔100冷却，防止过热损坏。

一旦在传感器的范围内探测到一个电的或物理障碍物，声音和视觉报警装置被激活，警告操作杆报警系统的人即将到来的碰撞。搜索灯12的功能是指供照明帮助操作者将杆引导到一个安全位置。

参照图9，一个微处理器电路板，一般表示为52，对交流探测器10和防撞探测器11产生的信号提供解读和响应。在该最佳实施例中，这个传统的微处理器的形成包括一个8031型的微处理器53，一个外部CMOS寄存器54，和一个可擦的可编程只读存贮器55。

因为微处理器53和与其相联的电路是低电压，低电流装置，他们不能直接驱动外部继电器，阀，或其他较高电流装置。利用一排附加的晶体管一般表示为57可以实现相互连接并达到适当的驱动电平。

可视状态指示，即(AC，STATUS，COLLISION，TILT)由发光二极管56提供。

微处理器53的电源开启重新设置是由特殊设计的监视电路58提供的，用来监控微处理器电路板52的工作电压并且在需要启动和维持可靠工作需要时，使微处理器53重新设置。

现描述杆报警系统的基本操作和各个传感器的操作关系。

为了操作该报警系统，包括传感器的空腔100使用适当的固定硬件被安置在杆或悬臂的最高点，这样交流探测器10如图1所示向上升出。本系统的操作关键是：交流探测器天线45或从空腔100侧边伸出的防撞探测器11不能有障碍物。

一根不超过一百英尺长的6导线屏蔽电缆65和不小于16线规(gauge)的电线用来把杆报警空腔100与安全控制模块连接起来，该模块一般表示为66，如图10所示，安装在车辆内。安全控制模块66的安装应当允许操作者在操作杆时在观看警告指示器68-71没有障碍。

当然，使悬臂运动的杆的延伸和缩回以及控制阀的开关应当按照车辆连线图一样连线。

杆报警系统要求名义上12.6伏直流(实际10.6伏到20伏)其最大电流不超过5安培，应提供8安培的保险丝保护的电路。

即使如此，杆报警在电源输入电路仍有强噪音过滤，某些带有从其他装置中来的强电噪音的装置可能需要对电源输入的附加过滤装置，因为对每一辆车的装置是不同的，对于安装者必须验证在各种条件下，安全控制模块66合适的工作。

杆报警系统安装以后用位于安全控制模块66上的主电源开关67打开电源。本系统设计为执行需要大约8秒的全面的系统自检。当自检完成并且通过以后，准备状态指示器68将连续亮绿灯。这个可视的指示器表示系统处于工作正常而且可以对杆或悬臂进行伸展。

如果自检失败，系统准备指示器68显示一个错误指示代码，错误代码如下：

每10秒闪1次    交流探测器失败

每10秒闪2次    交流探测器不能清零

每10秒闪3次    防撞探测器失败

每10秒闪4次    防撞探测器不能清零

每10秒闪5次    伸展开关失败

假定自检通过，杆报警系统处于监测状态，装在杆上的搜索灯12被点亮而且在控制单元上的交流电源指示器68可能会偶尔闪亮。交流电源指示器69闪亮的频率是附近交流电源的信号强度的量度。经过对头顶和周围区域的彻底检查，杆或悬臂26可以用车辆杆控制(图中未示)伸展。

如果在本发明杆报警装置的监测状态中探测到一个可能的碰撞或危险的交流电场，一个报警状态被触发，安全控制模块66将由喇叭72发出一个声音报警并且将向操作者显示报警的原因。交流电源指示器69迅速闪亮，表明存在强烈的交流电场。防撞指示器70的闪亮表示存在可能和电力线或其他物理障碍物发生碰撞。倾斜器71闪亮表明杆处于不平衡状态或者车辆处于不平的状态或两者均存在。

在报警状态时，杆和悬臂的更进一步的伸展自动被阻挡，系统准备指示器68变暗，如果5秒钟后，消除触发报警的条件，杆的伸展又被允许。当然，也可能在操作过程中，随时缩回杆和悬臂。

如果没有报警发生并且如果大约在15分钟内不想进一步升高杆或悬臂，本报警系统将进入一个休息状态。交流监测继续进行；然而，搜索灯12关掉并且防撞探测器11将停止工作。

在极冷的环境，只要主电源开关处于“开”的位置，安置在杆上的搜索灯12可能点亮，依靠提升温度将帮助减少堵塞在报警空腔100上的冰或雪。交流探测器10和防撞探测器11为了适应工作必须保持没有冰和雪的状态。

相反，装在搜索灯12的延长操作可能造成报警空腔100过热，在这种情况下，搜索灯12将自动熄灭。当报警空腔的温度回到预定的正常工作温度，灯12将再次被打开。然而，任何时间都不影响交流电源或防撞警报的有效性。

从以上描述可以看出，本发明的杆报警系统由提供声音和控制反馈来提醒操作者即将接近危险的头项上方电力线或物理障碍的方式对伸缩杆或悬臂卡车或其他相关设备的操作者提供了一个改进的安全方法。

报警系统所提供的检测范围是这样设计的：声音报警操作足够长的时间使操作者可以手动停止杆或悬臂的运动，而且提供一个控制信号自动停止杆进入危险区域的运动。

已经使用的用词“上”，“下”，“旁边”等等，只是用作一般地描述本发明和它的部件在附图中的指向。应当明确，这些用词并不对本发明有任何限制，因为在使用时，本发明明显地可以布置在不同的方位。

在不偏离本发明的精神和基本特征的条件下，本发明也可以有其他的特殊的不同于上述的方法实现。本发明的实施例应当被认为是在所有方面对本发明的说明而不是限制，所有的变化都落入在权利要求所保护的相同或等同的范围内。

Claims (13)

1.一种杆报警系统，与伸缩杆装置结合使用，所说的报警系统用来警告所述的杆装置操作者头顶上方出现的电源线和物理障碍，所说系统包括：

一个电磁场传感装置，其可在一个预定的近距内检测交流电电压的存在，并且可以对上述情况的反映而产生一个输出信号；

一个防撞探测装置，其可在预定的近距离内感应物理结构的存在，并且对上述情况的反映而产生一个输出信号；

一个微处理器，与所述场传感装置及所述的防撞探测装置电连接，其可对所述输出信号进行解读并且产生控制信号送到报警指示器和所述杆的操作控制，在和高压线和物理障碍发生接触前中断其运动；

一个安全控制模块，与所说的微处理器电连接，在所述的杆装置与电力线和物理障碍即将发生接触时，向操作者显示警告指示器。

2.根据权利要求1所述的报警系统，其特征在于：所述的场传感装置，所述的防撞探测装置，和所述的微处理装置都装在位于所述杆装置最高处的空腔内。

3.根据权利要求2所述的报警系统，其特征在于：所述的空腔中安装有一光源，该光源方向向上，在晚间和其他视线不好的条件下对所说的杆装置在操作过程中照亮其行进的路径。

4.根据权利要求3所述的报警系统，其特征在于：所述的光源包括一个卤灯泡，其可在严酷的气候条件下加热所述的报警空腔维持一个预定的操作温度。

5.根据权利要求2所述的报警系统，其特征在于：进一步包括多个倾斜传感装置，与所述的微处理装置电连接，并可检测出所述的杆装置的物理朝向，以避免其伸展处于一种危险的状态。

6.根据权利要求2所述的报警系统，其特征在于：所述的传感装置能够在最小距离八英尺时检测到7200伏，60赫兹电力传输线的存在。

7.根据权利要求2所述的报警系统，其特征在于：所述的防撞探测装置包括一个超声波装置，用来发射和接收返射回来的超声波，在和所述的杆装置近距内指示非电的，物理的障碍的存在。

8.根据权利要求1所述的报警系统，其特征在于：所说的安全控制模块安装在装有杆装置的车辆中操作者的操作间中。

9.根据权利要求8所述的报警系统，其特征在于：所说的控制模块包括多个可视的和能发声的指示器，用来提醒所述的杆装置的操作者在与所述杆装置的近距内，即将和电力线和物理障碍物相接触。

10.根据权利要求1所述的报警系统，其特征在于：所说的控制模块配备有自检功能，能对所述的场感应装置进行检验，所述的防撞探测装置是先于所述的杆装置运动的操作。

11.根据权利要求10所述的报警系统，其特征在于：所说的控制模块能够在所说的自检功能失败时给操作者显示一个代码错误信息。

12.一种杆报警系统，与伸缩杆装置结合使用，所说的报警系统用来警告所述的杆装置操作者头项上方出现的电源线和物理障碍，所说系统包括：

一个电磁场传感器，其可在一个预定的近距内检测交流电电压的存在，并且可以对上述情况的反映而产生一个输出信号；

一个防撞探测器，其可在预定的近距离内感应物理结构的存在，并且对上述情况的反映而产生一个输出信号；

一个微处理器，与所述场传感器及所述的防撞探测器电连接，其可对所述输出信号进行解读并且产生控制信号送到报警指示器和所述的杆操作控制，在和高压线和物理障碍发生接触前中断其运动；

一个安全控制模块，与所说的微处理器电连接，在所述的杆装置与电力线和物理障碍即将发生接触时，向操作者显示所述警告指示器；所述的场传感器，所述的防撞探测器，和所述的微处理器都装在位于所述杆装置最高处的空腔内；所述的空腔中安装有一光源，该光源方向向上，在晚间和其他视线不好的条件下对所说的杆装置在操作过程中照亮其行进的路径；以及

所述的光源包括一个卤灯泡，其可在严酷的气候条件下加热所述的报警空腔以维持一个预定的操作温度。

13.一种杆报警系统，与伸缩杆装置结合使用，所说的报警系统用来警告所述的杆装置操作者头项上方出现的电源线和物理障碍，所说系统包括：

一个电磁场传感器，其可在一个预定的近距内检测交流电电压的存在，并且可以对上述情况的反映而产生一个输出信号；

一个防撞探测器，其可在预定的近距离内感应物理结构的存在，并且对上述情况的反映而产生一个输出信号；

一个微处理器，与所述场传感器及所述的防撞探测器电连接，其可对所述输出信号进行解读并且产生控制信号送到报警指示器和所述杆的操作控制，在和高压线和物理障碍发生接触前中断其运动；

一个安全控制模块，与所说的微处理器电连接，在所述的杆装置与电力线和物理障碍即将发生接触时，向操作者显示所述警告指示器；所述的场传感器，所述的防撞探测器，和所述的微处理器都装在位于所述杆装置最高处的空腔内；以及

多个倾斜传感器和微处理器电连接，可以检测出所说的杆装置的物理方位防止其伸展处于危险状态。

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