DE10201505B4

DE10201505B4 - Arbeitsschutzvorrichtung für Bergleute

Info

Publication number: DE10201505B4
Application number: DE10201505A
Authority: DE
Inventors: Peter Herkenrath; Bernhard Richter
Original assignee: DBT Automation GmbH
Current assignee: Caterpillar Global Mining Europe GmbH
Priority date: 2002-01-17
Filing date: 2002-01-17
Publication date: 2004-03-18
Anticipated expiration: 2022-01-18
Also published as: DE10201505A1; CN1432718A; AU2003200147A1; US20030137421A1

Abstract

Arbeitsschutzvorrichtung für Bergleute, umfassend eine vorzugsweise an einem Schutzhelm (2) befestigbare oder befestigte Lampe (3), die über ein Kabel (4) an eine an Kleidungsstückenmitführbare Versorgungsbatterie (11) angeschlossen ist und von der Versorgungsbatterie (11) mit elektrischer Energie versorgt wird, und eine von derselben Versorgungsbatterie (11) gespeiste Transpondereinrichtung (13), die mit untertägigen Personenerkennungssystemen wie Erfassungssensoren, die den Arbeits- und Betriebsbereich von Ausbaugestellen für untertägige Strebe oder von untertägigen Gewinnungsmaschinen überwachen, zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, daß die Transpondereinrichtung (13) permanent in einen Stand-by-Modus mit niedriger Energieaufnahme geschaltet ist und mittels eines von dem Personenerkennungssystem ausgesendeten Aktivierungssignals vorübergehend in einen Aktivzustand mit höherer Energieaufnahme schaltbar ist, in welchem das Sendemodul (15) der Transpondereinrichtung (13) automatisch oder aufgrund eines Auslösesignals ein Transpondersignal aussendet, wobei eine Schalteinrichtung (12) vorgesehen ist, welche die Energiezufuhr zur Lampe (3) bei Unterschreiten einer vorgegebenen Restkapazität der Versorgungsbatterie (11) automatisch abschaltet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Arbeitsschutzvorrichtung für Bergleute, umfassend eine vorzugsweise an einem Schutzhelm befestigbare oder befestigte Lampe, die über ein Kabel an eine an Kleidungsstücke mitführbare Versorgungsbatterie angeschlossen ist und von der Versorgungsbatterie mit elektrischer Energie versorgt wird, und eine von derselben Versorgungsbatterie gespeiste Transpondereinrichtung, die mit untertägigen Personenerkennungssystemen wie Erfassungssensoren, die den Arbeits- und Betriebsbereich von Ausbaugestellen für untertägige Strebe oder von untertägigen Gewinnungsmaschinen überwachen, zusammenwirken.

Eine gattungsgemäße Arbeitsschutzvorrichtung, bei welcher sowohl die Lampe als auch eine Transpondereinrichtung von derselben Energiequelle gespeist werden, ist aus der US 4,495,496 bekannt. Bei der gattungsgemäßen Arbeitsschutzvorrichtung bildet das die Versorgungsbatterie mit der Lampe verbindende Kabel zugleich die Empfangsantenne für die von dem Personenerkennungssystem ausgesandten Abfragesignale. Das Personenerkennungssystem umfaßt zahlreiche entfernt voneinander aufgestellte Datenstationen, die zugleich die Transpondersignale der Transponder empfangen können und diese Signale an eine Rechnerstation, in welcher die empfangenen Daten ausgewertet werden, weiterleiten. Bei der gattungsgemäßen Arbeitsschutzvorrichtung sind die Transpondereinrichtung und die Lampe derart schalttechnisch gekoppelt, daß die Transpondereinrichtung immer dann in Betrieb ist, wenn die Lampe eingeschaltet ist. Mit der gattungsgemäßen Vorrichtung kann die Anwesenheit oder Aufenthaltsort von Personen, die die Transpondereinrichtung mit sich führen, in untertägigen Streben detektiert werden. Bei Verwendung eines zum Beispiel bitcodierten Transpondersignal können die Personen auch identifiziert werden. Die Betriebsdauer der Versorgungsbatterie der gattungsgemäßen Arbeitsschutzvorrichtung ist auf etwa 10 Stunden ausgelegt, wobei eine 4-Volt-Batterie verwendet wird.

Die Anmelderin hat in der DE 100 29 918 A1 ein Personenerkennungssystem zur Erfassung der Anwesenheit von Personen im untertägigen Bergbau vorgeschlagen, welches das bevorzugte Anwendungsgebiet der vorliegenden Anmeldung betrifft. Bei dem aus der DE 100 29 918 A1 bekannten Personenerkennungssystem werden bis dato Transpondereinrichtungen eingesetzt, die eine eigene Energiequelle bzw. Versorgungsbatterie aufweisen. Um Personen sicher zu erkennen, strahlt die Sendeeinheit des Personenerkennungssystems ein Abfrage- bzw. Erfassungssignal als eindimensionales 9 kHz-Magnetfeld ab. Die Transpondereinrichtung ist entsprechend im Niedrigstfrequenzbereich ausgelegt und arbeitet mit einer Empfangsfrequenz von 9 kHz und einer Sendefrequenz von 2,455 MHz. Die Empfangseinheit der Transpondereinrichtung ist mit drei in orthogonaler Richtung zueinander angeordneten Antennen versehen, um sicherzustellen, daß eine mit einer Transpondereinrichtung ausgerüstete Person im Ortungsbereich der Sendeeinheit des Personenerkennungssystems detektiert wird.

Durch den Einsatz von Personenerkennungssystemen und Ausrüstung sämtlicher Bergleute mit einer Transpondereinrichtung kann die Sicherheit in untertägigen Gewinnungsstreben für das Personal erheblich gesteigert werden. Wesentlich für die Funktion des Personenerkennungssystems ist dabei, daß die Energieversorgung der Transpondereinrichtung über einen möglichst langen Zeitraum gewährleistet ist. Die Energieversorgung der Transpondereinrichtung muß insbesondere auch dann noch gewährleistet sein, wenn bei Grubenunglücken Bergleute verschüttet werden. Bei Grubenunglücken kann es für den verschütteten Bergmann lebensnotwendig sein, schnell und zuverlässig von der Bergungsmannschaft gefunden werden zu können.

Zum verbesserten Schutz der Bergleute bei Grubenunglücken ist in der DE 21 25 494 B2 vorgeschlagen, bei einer am Sicherheitshelm tragbaren, von einer Gleichstromquelle gespeisten Grubenleuchte, die mit eingebautem Sender versehen ist, an die Klemmen der Gleichstromquelle einen astabilen Multivibrator anzuschließen, in dessen Ausgangskreis der Sender angeordnet ist. Die Glühlampe kann mit einer spannungsempfindlichen Anordnung hochohmig angesteuert werden, um die Glühlampe bzw. den Glühlampenstrom abzuschalten, sobald ein einstellbarer Betrag der in der Gleichstromquelle gespeicherten Energie unterschritten wird. Der Multivibrator sorgt für eine permanent gepulste Ansteuerung des Senders. Aufgrund der nur gepulsten Ansteuerung des Senders wird die Sendezeit des Senders verlängert. Der Sender selbst sendet hochfrequente Signale, um durch unterschiedliche Frequenzen einzelne Bergleute auch dann lokalisieren zu können, wenn sich deren Sendesignale überlagern.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei den im Stand der Technik bekannten Arbeitsschutzvorrichtungen die Energieversorgung der Transpondereinrichtung über einen deutlich längeren Zeitraum als bisher sicherzustellen.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Transpon dereinrichtung permanent in einen Stand-by-Modus mit niedriger Energieaufnahme geschaltet und mittels eines von dem Personenerkennungssystem ausgesendeten Aktivierungssignal nur vorübergehend in einen Aktivzustand mit höherer Energieaufnahme schaltbar ist, in welchem ein Sendemodul der Transpondereinrichtung automatisch oder aufgrund eines Auslösesignals ein Transpondersignal aussendet, wobei die Arbeitsschutzvorrichtung zusätzlich zur Lampe, zur Transpondereinrichtung und zur gemeinsamen Versorgungsbatterie eine Schalteinrichtung umfaßt, welche die Energiezufuhr zur Lampe bei Unterschreiten einer vorgegebenen Restkapazität der Versorgungsbatterie selbsttätig bzw, automatisch abschaltet. Die Transpondereinrichtung arbeitet mithin in der energiesparenden Arbeitsweise, wie dies im einzelnen in der DE 100 29 918 A1 beschrieben ist. Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird gleichzeitig an dem aus der US 4,495,496 bekannten Vorteil festgehalten, dieselbe Versorgungsbatterie sowohl für die Lampe als auch die Transpondereinrichtung einzusetzen, da der Bergmann erfahrungsgemäß dafür Sorge trägt, daß die Versorgungsbatterie für die Lampe vor Betreten der Schachtanlage aufgeladen ist. Die Erfindung vermeidet den Nachteil der Kopplung der Energieversorgung der Transpondereinrichtung an das Einschalten der Lampe, da dies die Energieversorgung für die Transpondereinrichtung trotz deren geringer Stromaufnahme unnötigerweise verkürzt. Gleichzeitig bietet die erfindungsgemäße Lösung den aus DE 21 25 494 B2 bekannten Vorteil, daß das vorhandene Equipment einschließlich der vorhandenen Batterien weiterverwandt werden kann, ohne daß teurere und gegebenenfalls schwerere bzw. sperrigere Versorgungsbatterien höherer Kapazität angeschafft werden müssen. Da die Energieaufnahme der Transpondereinrichtung im Vergleich zur Lampe wesentlich geringer ist, kann bei geeigneter Einstellung des Schwellenwertes der Restkapazität die Energieversorgung der Transpondereinrichtung und mithin die Sicherheitsfunktion des Personenerkennungssystems über die normale Dauerbetriebszeit hinaus um Stunden oder Tage verlängert werden.

In bevorzugter erfindungsgemäßer Ausführungsform werden die Transpondereinrichtung und die Schalteinrichtung zusammen mit der Versorgungsbatterie in ein gemeinsames Schutzgehäuse, insbesondere in den Anschlußraum der Versorgungsbatterie der Lampe integriert. Es versteht sich, daß der gesamte Stromkreis einschließlich des Verbindungskabels zur Lampe eigensicher ausgelegt sind. Die Sicherheitsschalteinrichtung kann hierbei vorzugsweise aus einer elektronischen Schaltung bestehen. Die Anordnung sämtlicher Bauteile in einem Schutzgehäuse, welches besonders günstig rückenseitig am Gürtel getragen werden kann, schützt die einzelnen Bauteile vor Zerstörung oder Verschmutzung durch Staub und gewährleistet desweiteren, daß durch Anlegen eines einzigen Teiles das Mitführen des Personenerkennungssystems sichergestellt ist.

Zweckmäßigerweise ist das Aktivierungssignal für das Sendemodul der Transpondereinrichtung ein äußeres Magnetfeld, so daß ein dreidimensionales Empfangsmodul der Transpondereinrichtung unabhängig von seiner Orientierung zum das Magnetfeld abstrahlenden bzw. aussendenden Personenerkennungssystem angesprochen und aktiviert wird.

Der Einsatzbereich der erfindungsgemäßen Arbeitsschutzvorrichtung und die Sicherheit in untertägigen Streben kann weiter erhöht werden, wenn die Transpondereinrichtung mit einer Zusatzschaltung versehen ist, die in Abhängigkeit der Frequenz des empfangenen Magnetfeldes über das Sendemodul unterschiedliche Transpondersignale sendet, wobei wenigstens ein Transpondersignal die Anwesenheit eines Bergmanns anzeigt und ein anderes, vorzugsweise kodiertes Transpondersignal den Bergmann aufgrund eines Identifikationsschlüssels im Personenerken erkennungssystem identifiziert. Erfindungsgemäß können mithin durch den Einsatz unterschiedlicher Frequenzen des äußeren, das Aktivierungssignal bildenden Magnetfeldes Zusatzfunktionen des Personenerkennungssystems aktiviert werden, um über das Erkennen der Anwesenheit von Bergleuten in bestimmten Strebabschnitten hinaus zusätzliche sicherheitstechnische Aspekte Untertage verwirklichen zu können.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf ein in der Zeichnung schematisch gezeigtes Ausführungsbeispiel der Arbeitsschutzvorrichtung erläutert. In der Zeichnung zeigen
1 schematisch einen die erfindungsgemäße Arbeitsschutzvorrichtung tragenden Bergmann; und
2 schematisch die in ein Schutzgehäuse integrierten elektrischen bzw. elektronischen Bauteile der erfindungsgemäßen Arbeitsschutzvorrichtung.
Der in 1 dargestellte Bergmann 1 trägt an seinem Helm 2 eine Lampe 3, die über ein Kabel 4 an eine in ein Schutzgehäuse 5 zusammen mit weiteren elektrischen bzw. elektronischen Bauteilen integrierte Versorgungsbatterie 11 (2) angeschlossen ist. Das Schutzgehäuse 5 kann auf nicht gezeigte Weise, wie insbesondere durch Schlaufen, an einem Gürtel 6 befestigt werden, den der Bergmann 1 vor Betreten der Schachtanlage über seine Arbeitskleidung anzieht.
Wie 2 zeigt, sind in das Schutzgehäuse 5 neben der Versorgungsbatterie 11, die zum Beispiel eine Versorgungsspannung von 3 Volt aufweisen kann, eine schematisch als Black Box dargestellte Transpondereinrichtung 13 sowie eine Schutzschalteinrichtung 12 integriert. Die Transpondereinrichtung 13 umfaßt ein Empfangsmodul 14 und ein Sendemodel 15, wobei in der einfachsten Ausgestaltung das Empfangsmodul 14 aus drei passiven 9 kHz-Empfänger besteht und das Sendemodul für das Transpondersignal aus einem 2,455 MHz-Sender besteht, der über eine Schaltstufe des Emp fangsmoduls 14 eingeschaltet wird. Das Empfangsmodul 14 und das Sendemodul 15 haben vorzugsweise einen Aufbau, wie er in der DE 100 29 918 A1 beschrieben ist.
Normalerweise ist der automatisch angesteuerte, elektronische Öffnungsschalter 16 der Schutzschalteinrichtung 12 geschlossen, und ein elektrischer Strom fließt von der Versorgungsbatterie 11 über die Leitungen 19, 20 und das Kabel 4 zur Lampe (3, 1) sowie über die Leitungen 19, 17 zum Empfangsmodul 14 der Transpondereinrichtung 13. Die Schutzschalteinrichtung 12 überwacht erfindungsgemäß die Restkapazität der Versorgungsbatterie 11 und ist derart ausgelegt, daß sie bei Unterschreiten eines eingestellten Schwellenwertes für die Restkapazität der Versorgungsbatterie 11 automatisch den Öffnungsschalter 16 öffnet. Die Energieversorgung der Transpondereinrichtung 13 über die Leitungen 19, 17 wird hierdurch nicht beeinflußt; die Transpondereinrichtung 13 bildet bei geöffnetem Schalter 16 jedoch den einzigen Energieverbraucher.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist dem Empfangsmodul 14 der Transpondereinrichtung 13 eine Zusatzschaltung 18 zugeordnet, die in Abhängigkeit der Frequenz des mit dem Empfangsmodul 14 empfangenen Signals das Sendemodul 15 der Transpondereinrichtung 13 derart steuert, daß unterschiedliche Transpondersignale abgesandt werden. Ein uncodiertes Transpondersignal kann hierbei repräsentativ dafür sein, daß ein Bergmann anwesend ist. Ein codiertes Transpondersignal, welches ausschließlich bei einer anderen empfangenen Frequenz des von dem nicht gezeigten Personenerkennungssystems abgestrahlten Magnetfeldes ausgesandt wird, ermöglicht eine Identifizierung des Bergmanns über den Identifikationsschlüssel im Auswerterechner des Personenerkennungssystems. Das Vorsehen der Zusatzschalteinrichtung 18, die Verwendung einer Transpondereinrichtung 13, die für das Empfangen eines eindimensionalen Magnetfeldes mit drei zueinander orthogonal angeordneten Antennen ausgerüstet ist, permanent in einen Stand-by-Modus mit niedriger Energieaufnahme geschaltet ist, erst nach Empfangen eines Aktivierungssignals des Personenerkennungssystems aktiviert wird und nur dann das Sendemodul 15 einschaltet, bildet die bevorzugte Ausführungsform.
Die Erfindung ist nicht auf die schematisch in den Figuren gezeigte Arbeitsschutzvorrichtung beschränkt. So können zum Beispiel sämtliche Bauteile und Leitungen auch in einer elektronischen Schaltung auf einer Platine ausgeführt werden.

Claims

Arbeitsschutzvorrichtung für Bergleute, umfassend eine vorzugsweise an einem Schutzhelm (2) befestigbare oder befestigte Lampe (3), die über ein Kabel (4) an eine an Kleidungsstücken mitführbare Versorgungsbatterie (11) angeschlossen ist und von der Versorgungsbatterie (11) mit elektrischer Energie versorgt wird, und eine von derselben Versorgungsbatterie (11) gespeiste Transpondereinrichtung (13), die mit untertägigen Personenerkennungssystemen wie Erfassungssensoren, die den Arbeits- und Betriebsbereich von Ausbaugestellen für untertägige Strebe oder von untertägigen Gewinnungsmaschinen überwachen, zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, daß die Transpondereinrichtung (13) permanent in einen Stand-by-Modus mit niedriger Energieaufnahme geschaltet ist und mittels eines von dem Personenerkennungssystem ausgesendeten Aktivierungssignals vorübergehend in einen Aktivzustand mit höherer Energieaufnahme schaltbar ist, in welchem das Sendemodul (15) der Transpondereinrichtung (13) automatisch oder aufgrund eines Auslösesignals ein Transpondersignal aussendet, wobei eine Schalteinrichtung (12) vorgesehen ist, welche die Energiezufuhr zur Lampe (3) bei Unterschreiten einer vorgegebenen Restkapazität der Versorgungsbatterie (11) automatisch abschaltet.
Arbeitsschutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Transpondereinrichtung (13) und die Schalteinrichtung (12) zusammen mit der Versorgungsbatterie (11) in ein Schutzgehäuse (5) integriert sind.
Arbeitsschutzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (12) aus einer elektronischen Schaltung besteht.
Arbeitsschutzvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Aktivierungssignal ein äußeres Magnetfeld ist und/oder daß die Transpondereinrichtung (13) ein dreidimensionales Empfangsmodul (14) mit vorzugsweise in orthogonaler Richtung zueinander angeordneten Antennen aufweist.
Arbeitsschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Transpondereinrichtung (13) mit einer Zusatzschaltung (18) versehen ist, die in Abhängigkeit der Frequenz des empfangenen Magnetfeldes unterschiedliche Transpondersignale über das Sendemodul (15) sendet, wobei wenigstens ein Transpondersignal die Anwesenheit eines Bergmanns anzeigt und ein anderes Transpondersignal den Bergmann aufgrund eines Identifikationsschlüssels im Personenerkennungssystem identifiziert.
Arbeitsschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (12) die Restkapazität der Versorgungsbatterie (11) überwacht.