JP2012510117A - 警告システム - Google Patents

Abstract

【課題】従来の警告システムの問題点を少なくとも部分的に解消したシステムを提供する。
【解決手段】音響パルス列が、１つの装置から連続的に放射される警告システムであって、音響パルス列にさらされる作業員が、パルス列の検出に応答して、１つの装置で検出される音響パルスを放射する検出器を備える警告システム。
【選択図】図１

Description

本発明は、移動している機械に作業員が遭遇する際に適用するのに特に適している警告システムに関する。

本発明を、鉱山環境での適用を例として以下に説明するが、この説明は、本発明の原理の適用のほんの一例に関するものであり、他の状況および設備にも適用可能である。

鉱山の地下では、作業員は、しばしば、移動している鉱山機械に遭遇する。大きな機械は、採鉱に関係する作業に使用され、典型的には、各機械は、機械のキャビンに座っている操作者、または遠隔制御装置によって機械を制御する操作者によって制御される。操作者の視野が、機械の近くで極度に制限されることがあり、かつ視界の悪さ、ノイズ、および荒れた地面などの環境因子のために、操作者が、機械の周辺の作業員の存在に気づくことが非常に困難な場合がある。したがって、このような機械は、人間の安全のために大きな脅威であり、不幸にも、大怪我を負わせたり、死亡事故を起こすことがある。

本発明は、上記の問題の少なくとも一部を解消しうる警告システムを提供することを目的としている。

本発明は、警告システムであって、１つの装置用の第１の送信機、第１の受信機、および第１のアクチュエータと、この１つの装置の周辺の少なくとも１人の作業員用の第２の送信機、第２の受信機、および第２のアクチュエータとを備え、第１の送信機は、第１の音響信号を送信するように動作し、第２の受信機は、第１の音響信号を検出すると、第２のアクチュエータが１つの装置の接近を作業員に警告することを可能にし、かつ第２の送信機が第２の音響信号を送信することを可能にし、第１の受信機は、第２の音響信号を検出すると、第１のアクチュエータが作業員の接近を１つの装置に示すことを可能にする、警告システムを提供するものである。

第１のアクチュエータは、作動させられると、装置の操作者に作業員の接近を警告する音響信号もしくは視覚信号、またはこれらの両方の信号を生成することができる。第１のアクチュエータは、作動させられると、例えば、１つの装置の停止または他の方法による１つの装置の動作の中断によって、１つの装置の少なくとも部分的な制御を行うように１つの装置に接続することができる。

第２のアクチュエータは、作動させられると、作業員に１つの装置の接近を警告する警告信号を送信することができる。警告信号は、視覚信号、可聴信号、または振動信号とすることができる。しかし本発明は、これに限定されるものではない。

第２の送信機、第２の受信機、および第２のアクチュエータは、作業員が携行する一体パッケージ内に収納することができる。これらの構成要素の少なくとも一部は、例えば、法に従って地下で各作業員が被らなければならない安全ヘルメットに取り付けることができる。

警告システムは、第１の音響信号および第２の音響信号からのデータを使用して、１つの装置と作業員との間の間隔を計算する、１つの装置に接続されるプロセッサを設けることができる。この距離データは、１つの装置の操作者に表示、または他の方法で提示することができる。

あらゆる適切な特性のデータを、一方の送信機または両方の送信機により、必要に応じて送信することができる。適切な変調技術を使用して、データを各音響信号で符号化することができる。例えば、音響信号は、時間もしくは幅で変調して、またはデジタル形式で符号化して、データを送信することができる複数の音響パルスを含むことができる。これは、接近の検出および通知／信号伝達に加えて行われる。

別法として、パルスの第１のセットを、接近の検出および信号伝達に使用することができ、パルスの第２のセットを、データ送信に使用することができる。パルスの第２のセットを、パルスの第１のセットの後などに送信するか、またはパルスのこれら２つセットを、他の任意の適当な要領で散在させることができる。

第１の音響信号を、他のノイズまたは音から電子的に区別するために変調することができる。

第２の音響信号も変調することができる。

第１の音響信号は、複数の変調パルスを含むことができる。第２の音響信号も、複数の変調パルスを含むことができる。

第２の音響信号の各パルスは、第１の音響信号の変調パルスの終了の検出で開始することができる。

第１の音響信号を、１つの装置に一意的に関連させるように符号化することができる。同様に、第２の音響信号も、第２の音響信号の起源である作業員に一意的に関連させるように符号化することができる。

別法として、または上記に加えて、前述の通り、音響信号を符号化または他の方法で処理するか、または適当に符号化される他の信号と共に使用して、接近検出機能に関連していないデータ、例えば、１つの装置の動作や、採鉱、掘削、または爆破過程の制御などのデータを送信することができる。しかし本発明は、これに限定されるものではない。

添付の図面を参照し、一例をあげて本発明をさらに説明する。

本発明の警告システムを使用できる１つの方法を示す図である。 本発明の警告システムの様々な要素を例示するブロック図である。

図１は、本発明による警告システム１２を備える地下掘削機１０を示す。

鉱山車両１４は、地下で運転される。鉱山車両は、当分野で周知のあらゆる種類のものとすることができる。また、作業員１６も地下１０で働いている。本発明の警告システムの目的は、車両１４の操作者、および車両が接近すると危険にさらされる可能性のある作業員１６に警告することである。

車両１４には、ユニット１８が装備され、各作業員には、個別ユニット２０が装着されている。個別ユニット２０は、各作業員が任意の適切な方法で携行することができる。例えば、このユニットを、作業員が被る安全帽、すなわちヘルメット２２に取り付けることができる。作業員は、法に従って、安全帽を常に被っていなければならない。個別ユニット２０は、別の方法、例えば、ベルトまたは他の規定の衣服、または法に従って身に着けなければならない装置に取り付けて携行することもある。

図２は、ブロック図の形態で、ユニット１８および個別ユニット２０を示している。ユニット１８は、信号発生器３０、変調器３２、送信機３４、タイマ３６、信号プロセッサ３８、復調器４０、受信機４２、アクチュエータ４４、ならびにこのアクチュエータに接続された警告と動作の出力装置４６および４８を有している。

個別ユニット２０は、多くの点でユニット１８と類似しており、受信機６０、復調器６４、信号プロセッサ６６、アクチュエータ６８、視覚表示装置７０、可聴音発生装置７２、振動発生装置７４、信号発生器７６、固有の識別番号を有する記憶装置８０、変調器８２、および送信機８４を有している。

システムの使用時、車両１４に設けられた信号発生器３０は、近接するパルス間にサイレント期のある連続した間隔音響パルスからなる音響信号を生成するように動作する。音響信号は、連続パルス列からなるとも言える。パルスは、他の種類の音から電子的に区別するために変調器３２で変調される。変調パルス列からなる音響信号は、送信機３４によって連続的に送信される。この送信機３４は、範囲が限定されているため、範囲外にいる作業員には、パルスは聞こえない。また作業員が携行している受信機６０も、パルスを検出しない。

個別ユニット２０を備えている作業員が、受信機３４からのパルスの範囲内に移動したとする。このパルスは、受信機６０によって受信され、ユニット６４によって復調される。復調された音響信号は、フィルタおよび識別回路を含む信号プロセッサ６６に送られる。信号プロセッサ６６は、信号発生器を起源とせず、変調パルス列で表される信号を大なり小なりマスクすることができるノイズを除去するために、特定の狭い周波数帯で動作する。また、プロセッサは、最も強い望ましくないノイズ信号を識別して、予測プロセスに入り、すべての入力信号から、望ましくないノイズ信号を減算する。専用に開発した技術を使用し、望ましい信号の固有の符号化を用いて、望ましい信号を選択的に増幅する。このようにして、信号プロセッサは、入力信号に含まれる実質的にすべてのバックグラウンドノイズ、および外部ノイズ信号を除去し、信号発生器３０を起源とする信号を確実に識別することができる。

アクチュエータ６８が、信号発生器３０を起源とする信号を確実に識別した時、車両１４がユニット２０を携行している作業員に接近し、危険な状況が起こり得ることを、この作業員に警告するように作動する。アクチュエータは、ランプなどの視覚表示器７０または高音の独特の信号を放射する音発生装置などの可聴音発生装置７２に、エネルギーを供給する。もう１つの可能性は、アクチュエータ６６からエネルギーが供給される振動発生装置７４によって、作業員に警告することである。振動発生装置７４は、例えば、作業員の腕または脚に取り付けられたバンド内に収納することができる。

アクチュエータ６８は、信号発生器７６にもエネルギーを供給する。これにより、作業員に関する識別データを有する、独自に変調された可聴パルス列が生成される。この変調信号は、送信機８４によって送信され、受信機４２によって受信される。ユニット４０での復調後、その信号は、望ましい信号を抽出して、バックグラウンドノイズ信号を除去するプロセッサ６６と同様の方法で機能する信号プロセッサ３８に送られる。

信号発生器７６によるパルスの生成が、信号発生器３０を起源とするパルスとリンクしている場合には、信号発生器７６から放射される各パルスは、信号プロセッサ６６によって検出された、信号発生器３０を起源とするパルスの終了時に開始されるのが好ましい。このようにすることにより、パルスの識別、およびパルスによって伝達される情報の処理が簡単になる。タイマ３６は、信号発生器３０からのパルスの終了と、信号発生器７６からの応答パルスの開始との間の時間間隔を計測することができる。この情報を、信号プロセッサ３８が使用して、車両１４とユニット２０を携行する作業員との間の距離を計算する。この距離が、所定の最小値よりも小さい場合には、アクチュエータ４４が、信号プロセッサ３８に応答して、出力装置４６を介して警告信号を出し、車両１４の操作者に警告する。警告信号は、可聴信号、視覚信号、または振動信号等とすることができる。また、アクチュエータが、出力装置４８を介して、車両の操作者とは無関係に動作を開始することも可能である。例えば、アクチュエータを車両に接続して、緊急時に、場合によっては、車両のエンジンを切るか、または車両への電源供給を遮断して、車両を停止させることができる。

以上本発明を、接近の検出または信号伝達に関して説明してきた。しかし、パルスを送信する機能は、各送信機から対応する受信機へデータを送信できるという可能性も有している。適切に変調された、接近の検出に使用される音響パルスは、この目的に使用することができる。別法として、またはこれに加えて、音響パルスを、データの送信目的のためだけに生成させることができる。このようなデータパルスは、様々な用途、例えば、鉱山機械または掘削機械の動作、および爆破過程の制御などに使用することができる。例えば、変調器３２は、操作者によって入力されるデータ信号３０Ａに応答して、受信機６０に送信される音響パルス列を変調することができる。次いで、作業員が、例えば、視覚表示装置７０を介して、関連する抽出データを利用することが可能となり、これにより、作業員が特定の作業または工程を実行するように指示される。同様に、逆方向でも、作業員は、データを車両２０の機能を制御する操作者に送信することができる。

多数の車両が通行する領域での使用に適した別の改善された態様では、各車両に個別のユニット１８を割り当て、各ユニットが、音響信号の起源である車両に一意的に関連するように、符号化または他の方法で処理された音響信号を上述したように送信する。２台の車両が互いの信号範囲内に入ると、送信された音響信号が、各車両によって検出される。

この構成は、第２の車両、または他の機械に接近した第１の車両からの検出信号を使用して操作者への警告を開始し、エンジンの停止または鉱山作業の中断を行わせる、衝突回避システムに役立つ。

本発明のシステムは多くの利点がある。人間が、ユニット１８からくる音響信号を直接検出する（聞く）ことができる。したがって、ユニットの動作の確認が、関係する人間によって自動的に行われる。信号発生器３０からくる可聴パルスは、本質的に既存の可聴警告システムに相当し、同じ機能を果たす。音波は、無線周波数信号ほど指向性ではないため、全方向における安全機能の確立を可能にする。音響信号は、危険領域における金属の存在、岩または塵の種類、および双方向無線の使用などにかかわらず、危険領域で十分に伝播する。また、音響信号は、接近検出機能に依存しないデータ交換に使用することができる。

鉱山の地下では、作業員は、しばしば、移動している鉱山機械に遭遇する。大きな機械は、採鉱に関係する作業に使用され、典型的には、各機械は、機械のキャビンに座っている操作者、または遠隔制御装置によって機械を制御する操作者によって制御される。操作者の視野が、機械の近くで極度に制限されることがあり、かつ視界の悪さ、ノイズ、および荒れた地面などの環境因子のために、操作者が、機械の周辺の作業員の存在に気づくことが非常に困難な場合がある。したがって、このような機械は、人間の安全のために大きな脅威であり、不幸にも、大怪我を負わせたり、死亡事故を起こすことがある。
米国特許明細書第４９３７７９５号は、超音波周波数で作動し、前記問題点に言及しいている警告システムを記載している。

本発明は、警告システムであって、１つの装置用の第１の送信機、第１の受信機、および第１のアクチュエータと、前記１つの装置の周辺の少なくとも１人の作業員用の第２の送信機、第２の受信機、および第２のアクチュエータとを備え、前記第１の送信機は、第１の信号を送信するように動作し、前記第２の受信機は、前記第１の信号を検出すると、前記第２のアクチュエータが前記１つの装置の接近を作業員に警告することを可能にし、かつ前記第２の送信機が第２の信号を送信することを可能にし、前記第１の受信機は、前記第２の信号を検出すると、前記第１のアクチュエータが作業員の接近を前記１つの装置に示すことを可能にするようになっている警告システムにおいて、前記第１及び第２の信号は音響信号であり、少なくとも第１の信号は作業員に可聴であり、第２のアクチュエータは、作動可能にされると、前記１つの装置の接近を作業員に警告する警告信号を送信し、かつ前記警告信号は、視覚信号、可聴信号、および振動信号の少なくとも１つであることを特徴とする警告システムを提供するものである。

Claims (12)

1. 警告システムであって、
   １つの装置用の第１の送信機、第１の受信機、および第１のアクチュエータと、
   前記１つの装置の周辺の少なくとも１人の作業員用の第２の送信機、第２の受信機、および第２のアクチュエータとを備え、
   前記第１の送信機は、第１の音響信号を送信するように動作し、前記第２の受信機は、前記第１の音響信号を検出すると、前記第２のアクチュエータが前記１つの装置の接近を作業員に警告することを可能にし、かつ前記第２の送信機が第２の音響信号を送信することを可能にし、前記第１の受信機は、前記第２の音響信号を検出すると、前記第１のアクチュエータが作業員の接近を前記１つの装置に示すことを可能にするようになっている警告システム。
2. 第１のアクチュエータは、作動可能にされると、１つの装置の操作者に作業員の接近を警告する信号を生成するようになっている請求項１に記載の警告システム。
3. 第２のアクチュエータは、作動可能にされると、作業員に１つの装置の接近を警告する信号を送信するようになっている請求項１または２に記載の警告システム。
4. 警告信号は、視覚信号、可聴信号、および振動信号の少なくとも１つである、請求項３に記載の警告システム。
5. 第２の送信機、第２の受信機、および第２のアクチュエータは、作業員が携行する一体パッケージ内に収納されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の警告システム。
6. 第１の音響信号および第２の音響信号からのデータを使用して、１つの装置と作業員との間の間隔を計算するべく、１つの装置に関連づけられたプロセッサを含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の警告システム。
7. 第１の音響信号は、複数の変調パルスを含み、第２の音響信号も、複数の変調パルスを含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の警告システム。
8. 第２の音響信号の各パルスは、第１の音響信号のそれぞれの変調パルスの終了を検出すると、開始されるようになっている、請求項７に記載の警告システム。
9. 第１の音響信号は、１つの装置に一意的に関連するように符号化され、第２の音響信号は、この第２の音響信号の起源である作業員に一意的に関連するように符号化されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の警告システム。
10. 第１の音響信号は、作業員の接近に関連していないデータの伝送にも使用されるようになっている、請求項１に記載の警告システム。
11. 第２の音響信号は、作業員の接近に関連していないデータの伝送にも使用されるようになっている、請求項１に記載の警告システム。
12. 第１の音響信号は、別の機械の接近に関連したデータの伝送にも使用されるようになっている、請求項１に記載の警告システム。

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