CN202141917U - 一种机械设备的安全控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种机械设备的安全控制系统。该系统包括：在所述机械设备的操作人员的控制下产生触发信号的触发模块、根据所述触发信号进行事故判断和处理的处理模块、发送事故信号的发送模块、接收所述事故信号的接收模块、根据所述事故信号对所述机械设备的工作状态进行控制的控制模块；其中，所述触发模块将所述触发信号发送给相连的所述处理模块；所述处理模块在判断所述操作人员出事故的情况下，将产生的事故信号发送给相连的发送模块；所述发送模块与所述接收模块无线连接；所述控制模块与所述接收模块、所述机械设备分别相连。本实用新型能提高对于事故的反应速度。

Description

一种机械设备的安全控制系统

技术领域

本实用新型涉及安全控制领域，特别是涉及一种机械设备的安全控制系统。

背景技术

大型制造企业中一般都有复杂的机械设备，当操作人员在操作这些机械设备时，常常会由于疏忽或其他原因造成事故，因而对机械设备的安全控制是这些大型制造企业必须考虑的一项重要内容。

现有的机械设备的安全控制系统通常由专门的安全人员看管和操作，当机械设备操作人员发生事故时，先通过遇险人员或其他操作人员呼救等方式提醒安全人员，使其操作安全控制系统来暂停机械设备的运行，从而达到救人的目的。可见，这种安全控制系统的操作速度很大程度上依靠人工呼救的快慢，因而对事故的反应速度就比较慢。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种机械设备的安全控制系统，能提高对于事故的反应速度。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种机械设备的安全控制系统，该系统包括：在所述机械设备的操作人员的控制下产生触发信号的触发模块、根据所述触发信号进行事故判断和处理的处理模块、发送事故信号的发送模块、接收所述事故信号的接收模块、根据所述事故信号对所述机械设备的工作状态进行控制的控制模块；其中，

所述触发模块将所述触发信号发送给相连的所述处理模块；

所述处理模块在判断所述操作人员出事故的情况下，将产生的事故信号发送给相连的发送模块；

所述发送模块与所述接收模块无线连接；所述控制模块与所述接收模块、所述机械设备分别相连。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进：

进一步，还包括与所述触发模块、处理模块和发送模块分别相连，以对三者进行供电的电源。

进一步，所述触发模块、处理模块和发送模块位于所述操作人员身上；所述电源为安装于所述操作人员佩戴的安全帽上的干电池；

或，所述电源为发射无线高频能量信号的无线电源；该系统还包括与所述触发模块、处理模块和发送模块分别相连、以将接收的所述无线高频能量信号转换为电能的转换电路。

进一步，还包括对所述事故信号进行滤波和放大的中继模块，其与所述发送模块和所述接收模块分别无线连接。

进一步，所述触发模块包括：上牙套、下牙套、在所述上牙套上与所述下牙套相对的位置安装的互不接触且电位不同的一号触点203和二号触点、在所述下牙套上与所述一号触点203和二号触点相对的位置安装的触片；其中，所述一号触点203和二号触点分别与所述处理模块无线连接。

进一步，所述处理模块和发送模块位于所述上牙套上。

进一步，所述触发模块位于安全帽上，其包括：与所述安全帽上的扣绳相连的拨动按钮；一端与所述拨动按钮相连的弹簧；与所述弹簧的另一端相连、可在所述弹簧的拉力下围绕中轴线转动的圆柱形的旋转体；处于不同电位的一号开关和二号开关；其中，

所述中轴线与所述弹簧的拉力方向垂直；

所述旋转体包括导电部分和绝缘部分，二者的连接位置为穿过所述中轴线的矩形切面；

所述一号开关和二号开关同时与所述导电部分和绝缘部分中的一个相连；

所述一号开关和二号开关分别与所述处理模块无线连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型中，由于触发模块直接处于机械设备的操作人员控制下，因而当操作人员遇到事故时，可以最快的速度通过触发模块产生触发信号，收到该触发信号的处理模块在判断出操作人员出事故后，也能立即通过发送模块将事故信号通过无线方式发出，接收模块将接收到的事故信号发到控制模块后，控制模块即可自动根据该事故信号迅速做出反应，控制相应的机械设备暂停运行，以达到救人的目的。可见，本实用新型可在操作人员遇险时，利用无线通信方式来全自动地控制机械设备改变工作状态，从而大大提高了对于事故的反应速度。

附图说明

图1为本实用新型提供的机械设备的安全控制系统的结构图；

图2为本实用新型提供的触发模块的第一个实施例的结构图；

图3为本实用新型提供的上牙套的一个实施例的仰视图；

图4为本实用新型提供的触发模块的第二个实施例的结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

图1为本实用新型提供的机械设备的安全控制系统的结构图，该控制系统是对图1中标号为106的机械设备进行控制的，这里的机械设备106代表的机械设备的数量可以为一台，也可以为多台。

如图1所示，该安全控制系统包括：在机械设备106的操作人员的控制下产生触发信号的触发模块101、根据触发模块101发出的触发信号进行事故判断和处理的处理模块102、发送事故信号的发送模块103、接收事故信号的接收模块104、根据事故信号对机械设备106的工作状态进行控制的控制模块105。

这里，触发模块101处于操作人员的直接控制下，因而其安装位置可在操作人员的身上，考虑到操作人员的双手在工作中常常是被占用的，因而这里的触发模块101可位于操作人员不被占用的嘴里(如制作在上牙套和下牙套上)、所佩戴的安全帽上等位置。这样，当操作人员遇险时，可依靠本能(如咬牙、张嘴等)控制触发模块101发出触发信号，从而迅速发出触发信号。

如图1所示，触发模块101与处理模块102相连，可将触发信号发送给处理模块102。处理模块102即可迅速做出反应，根据预先设置的判断条件来判断该触发信号是否意味着操作人员遇到了事故，如果处理模块102判断操作人员出了事故，则产生事故信号并将其发送给相连的发送模块103来发射，如果处理模块102判断操作人员没有出事故，则不进行处理，因而这里的处理模块可以用常见的具有判断、计算功能的电路实现，如微处理器、可编程逻辑器件、CPU等。

图1中，发送模块103与接收模块104无线连接，因而发送模块103所发送的(或接收模块104所接收的)事故信号为无线信号，这里的无线通信方式可以为红外、Zigbee、蓝牙、WiFi、RFID、GSM、3G等，因而这里的发送模块103和接收模块104即为与这些无线通信方式相对应的发射机和接收机。

本实用新型中，机械设备106的工作状态包括运行状态、暂停状态(或停止运行状态)等。图1中的控制模块105与接收模块104、机械设备106分别相连，可在接收到接收模块104送来的事故信号后，迅速做出反应，改变机械设备106的工作状态，使其从运行状态切换为暂停状态(或停止运行状态)，从而及时救人。

考虑到现代大型制造企业里机械设备的数量庞大，分布范围也比较广，为了减少布线数量，控制模块对于机械设备的控制也可以采用无线方式，即二者通过无线方式连接进行通信。这既降低了该安全控制系统的维护难度和成本，也防止了有线方式带来的线路妨碍操作人员工作的问题出现。

由此可见，本实用新型中，由于触发模块直接处于机械设备的操作人员控制下，因而当操作人员遇到事故时，可以最快的速度通过触发模块产生触发信号，收到该触发信号的处理模块在判断出操作人员出事故后，也能立即通过发送模块将事故信号通过无线方式发出，接收模块将接收到的事故信号发到控制模块后，控制模块即可自动根据该事故信号迅速做出反应，控制相应的机械设备暂停运行，以达到救人的目的。综上所述，本实用新型可在操作人员遇险时，利用无线通信方式来全自动地控制机械设备改变工作状态，从而大大提高了对于事故的反应速度。

如图1所示，该安全控制系统还可以包括与触发模块101、处理模块102和发送模块103分别相连，以对三者进行供电的电源107。

由于操作人员在机械设备106附近工作，因而触发模块101必然也处于机械设备106附近，这样，电源107的位置及其对触发模块101、处理模块102和发送模块103的供电方式成为本安全控制系统必须考虑的问题。当触发模块101、处理模块102和发送模块103均位于操作人员身上(如嘴里或其安全帽上)时，电源107可以采用干电池，其可以安装于操作人员佩戴的安全帽上。这是电源107采用有线方式对触发模块101、处理模块102和发送模块103进行供电的实施例，本实用新型中，电源107还可以采用发射无线高频能量信号的无线电源，该安全控制系统还要包括与触发模块101、处理模块102和发送模块103分别相连、以将接收的无线高频能量信号转换为电能的转换电路，这样，该转换电路就可以将无线电源所发送的无线高频能量信号中的能量转换为对触发模块101、处理模块102和发送模块103进行供电的电能，即这里的转换电路就成为对触发模块101、处理模块102和发送模块103进行直接供电的电源。本实用新型中，转换电路可以由接收无线高频能量信号的接收天线、与接收天线相连以对其接收的无线高频能量信号进行整流滤波的整流滤波电路构成。

发送模块103与接收模块104可以采用多种无线通信方式来传输信号，这些无线通信方式的作用距离有所不同，对于传输距离比较远的通信方式(如GSM、3G等)而言，发送模块103和接收模块104可以直接进行通信，但对于传输距离比较近的通信方式(如Zigbee、红外灯)而言，在发送模块103和接收模块104之间的距离比较大时，可以通过中继的方式来进行通信。如图1所示，该安全控制系统还包括对事故信号进行滤波和放大的中继模块108，其与发送模块103和接收模块104分别无线连接。这里的中继模块108的数量可以为一个，也可以为多个，其可以用相应无线通信方式中的收发机来实现，如GSM通信方式中的基站等。

本实用新型中，触发模块101需要设置在操作人员的身上，如嘴里、安全帽上等。下面给出触发模块101的两个实施例。

图2为本实用新型提供的触发模块的第一个实施例的结构图。如图2所示，该触发模块包括：上牙套201、下牙套202、在上牙套201上与下牙套202相对的位置安装的互不接触且电位不同的一号触点203和二号触点204、在下牙套202上与一号触点203和二号触点204相对的位置安装的触片205；其中，一号触点203和二号触点204分别与处理模块无线连接。

图2中，一号触点203和二号触点204均安装于上牙套201上，其安装位置与安装在下牙套202上的触片205相对，这种位置关系可以满足如下关系：当操作人员将上牙套201佩戴于上颚上的牙齿上、将下牙套202佩戴于下颚上的牙齿上，并且上下颚上的牙齿进行咬合之后，一号触点203和二号触点204均可与触片205直接接触，从而使一号触点203和二号触点204的电位相同(如在未咬合时，一号触点203处于高电位而二号触点204处于低电位，咬合后二者均处于低电位)。这里，触片205的材质可采用导电物质(如铁片等)。

由于一号触点203和二号触点204分别与处理模块(图1中的102)无线连接(如通过红外、Zigbee、蓝牙、WiFi、RFID、GSM、3G等方式连接)，因而可实时将自身当前的电位值发送到处理模块，供其判断该操作人员是否遇到了事故。例如，可将一号触点203与二号触点204发送的电位值连续5次相等、每次间隔时间不超过0.5秒作为本实用新型中所述的触发信号，处理模块轮询其接收的一号触点203与二号触点204发送的电位值，判断上述的触发信号是否出现，如果出现，则立即通过发送模块发射事故信号，如不出现，则不发送事故信号。通过这种方式，既可以有效排除各种原因造成的误报，又可以对发生的事故迅速做出反应，提高对于事故的反应速度。

该实施例中，处理模块是接收一号触点203和二号触点204所发出的电位值的模块，按照其与一号触点203、二号触点204的通信方式的不同，处理模块的设置位置也有所不同。例如，处理模块与一号触点203、二号触点204通过GSM、3G等传输距离较远的方式进行通信时，可将处理模块(连同发送模块)设置于操作人员佩戴的安全帽上或身体的其他位置，但利用无线射频(RFID)等传输距离很近的方式进行通信时，则需要将处理模块(连同发送模块)设置于与一号触点203、二号触点204距离较近的位置。

图3为本实用新型提供的上牙套的一个实施例的仰视图，该图的视角是对图2中的上牙套进行仰视，其反映的是上述的处理模块、发送模块与一号触点203、二号触点204距离较近的情形。图3中，处理模块和发送模块位于同一个芯片301中，位于上牙套201上，而且芯片301中处理模块与一号触点203、二号触点204之间的距离要满足有效通信的要求。

图4为本实用新型提供的触发模块的第二个实施例的结构图。该触发模块可以位于操作人员所佩戴的安全帽上，如图4所示，该触发模块包括：与安全帽上的扣绳相连的拨动按钮401；一端与拨动按钮401相连的弹簧402；与弹簧402的另一端相连、可在弹簧402的拉力下围绕中轴线4043转动的圆柱形的旋转体404；处于不同电位的一号开关405和二号开关406。

图4中，拨动按钮401包括拉杆4011和位于拉杆4011外部末端的扣绳连接孔4012，安全帽上的扣绳的一端可穿过扣绳连接孔4012，从而与拉杆4011固定在一起。扣绳绑缚于操作人员的下巴处，当操作人员张嘴时，可向扣绳施加一定的作用力，使其拉动拉杆4011，当操作人员闭嘴时，对扣绳的作用力消失，扣绳对于拉杆4011的拉力也消失，这样，拉杆4011受到的拉力方向即沿图4中的双向箭头所示的方向。

弹簧402的一端与拨动按钮401中的拉杆4011相连，另一端与旋转体404相连，该实施例中，弹簧402负责将拉杆4011的拉力向旋转体404传递，使其围绕自身的中轴线4043转动，并且该中轴线4043与弹簧的拉力方向(图4中左侧的双向箭头的指向)垂直。图4中，弹簧402与旋转体404通过连杆403相连。

如图4所示，旋转体404包括导电部分4042和绝缘部分4041，二者的连接位置为穿过中轴线4043的矩形切面，因而导电部分4042和绝缘部分4041的形状均为半个圆柱体。

一号开关405和二号开关406各包括一个电刷和一个带电体，一号开关405的电刷和带电体的标号分别为4051和4052，二号开关406的电刷和带电体的标号分别为4061和4062。一号开关405和二号开关406同时与导电部分4042和绝缘部分4041中的一个相连，这意味着，当一号开关405和二号开关406同时与导电部分4042相连时，二者的电位相同，当同时与绝缘部分4041相连时，二者的电位不同(如一号开关405具有高电位，而二号开关406带有低电位)。如图4所示，一号开关405的电刷4051和带电体4052是连接在一起而处于电位相同的状态的，同样，二号开关406的电刷4061和带电体4062也连接在一起而处于电位相同的状态，一号开关405和二号开关406通过各自的电刷与旋转体405(中的绝缘部分4041或导电部分4042)相连。图3中，连杆403与旋转体404的连接位置应满足如下条件：其在弹簧402的弹力作用下，可拉动旋转体404转动，从而使绝缘部分4041和导电部分4042之一与电刷4051和4061同时相连，并且连杆403在受到弹簧402的一次弹力作用时，使电刷4051和4061与旋转体404(绝缘部分4041和导电部分4042之一)的连接关系是稳定的，即不会发生晃动，因此，连杆403与旋转体404的连接位置可在绝缘部分4041与导电部分4042的分界线(即上述的矩形切面)处于旋转体404侧面上的一点。

一号开关405和二号开关406分别与处理模块无线连接，从而将自身的电位值发送到处理模块，供其判断是否出现事故。与图2所示的触发模块第一个实施例的判断方法类似，该实施例中，也可将一号开关405与二号开关406发送的电位值连续3次相等、每次间隔时间不超过0.7秒作为本实用新型中所述的触发信号，处理模块轮询其接收的一号开关405与二号开关406发送的电位值，判断上述的触发信号是否出现，如果出现，则立即通过发送模块发射事故信号，如不出现，则不发送事故信号，从而有效排除误报，并提高对于事故的反应速度。

由此可见，本实用新型具有以下优点：

(1)本实用新型中，由于触发模块直接处于机械设备的操作人员控制下，因而当操作人员遇到事故时，可以最快的速度通过触发模块产生触发信号，收到该触发信号的处理模块在判断出操作人员出事故后，也能立即通过发送模块将事故信号通过无线方式发出，接收模块将接收到的事故信号发到控制模块后，控制模块即可自动根据该事故信号迅速做出反应，控制相应的机械设备暂停运行，以达到救人的目的。可见，本实用新型可在操作人员遇险时，利用无线通信方式来全自动地控制机械设备改变工作状态，从而大大提高了对于事故的反应速度。

(2)本实用新型中，控制模块对于机械设备的控制采用无线方式，即二者通过无线方式连接进行通信，这既降低了该安全控制系统的维护难度和成本，也防止了有线方式带来的线路妨碍操作人员工作的问题出现。

(3)利用本实用新型进行安全控制，既可以有效排除各种原因造成的误报，又可以对发生的事故迅速做出反应，提高对于事故的反应速度。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种机械设备的安全控制系统，其特征在于，该系统包括：在所述机械设备的操作人员的控制下产生触发信号的触发模块、根据所述触发信号进行事故判断和处理的处理模块、发送事故信号的发送模块、接收所述事故信号的接收模块、根据所述事故信号对所述机械设备的工作状态进行控制的控制模块；其中，

所述触发模块将所述触发信号发送给相连的所述处理模块；

所述处理模块在判断所述操作人员出事故的情况下，将产生的事故信号发送给相连的发送模块；

所述发送模块与所述接收模块无线连接；所述控制模块与所述接收模块、所述机械设备分别相连。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括与所述触发模块、处理模块和发送模块分别相连，以对三者进行供电的电源。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述触发模块、处理模块和发送模块位于所述操作人员身上；所述电源为安装于所述操作人员佩戴的安全帽上的干电池；

或，所述电源为发射无线高频能量信号的无线电源；该系统还包括与所述触发模块、处理模块和发送模块分别相连、以将接收的所述无线高频能量信号转换为电能的转换电路。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括对所述事故信号进行滤波和放大的中继模块，其与所述发送模块和所述接收模块分别无线连接。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述触发模块包括：上牙套、下牙套、在所述上牙套上与所述下牙套相对的位置安装的互不接触且电位不同的一号触点（203）和二号触点、在所述下牙套上与所述一号触点（203）和二号触点相对的位置安装的触片；其中，所述一号触点（203）和二号触点分别与所述处理模块无线连接。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述处理模块和发送模块位于所述上牙套上。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述触发模块位于安全帽上，其包括：与所述安全帽上的扣绳相连的拨动按钮；一端与所述拨动按钮相连的弹簧；与所述弹簧的另一端相连、可在所述弹簧的拉力下围绕中轴线转动的圆柱形的旋转体；处于不同电位的一号开关和二号开关；其中， 

所述中轴线与所述弹簧的拉力方向垂直；

所述旋转体包括导电部分和绝缘部分，二者的连接位置为穿过所述中轴线的矩形切面；

所述一号开关和二号开关同时与所述导电部分和绝缘部分中的一个相连；

所述一号开关和二号开关分别与所述处理模块无线连接。 

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