WO2010060252A1 - 安全操控振动感应报警方法及其系统 - Google Patents

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高佩志
司徒春华
司徒春明
高俊峰
高佩勋
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Gao Peizhi
Situ Chunhua
Situ Chunming
Gao Junfeng
Gao Peixun
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    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B21/00—Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal condition and not otherwise provided for
    • G08B21/02—Alarms for ensuring the safety of persons
    • G08B21/06—Alarms for ensuring the safety of persons indicating a condition of sleep, e.g. anti-dozing alarms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K28/00—Safety devices for propulsion-unit control, specially adapted for, or arranged in, vehicles, e.g. preventing fuel supply or ignition in the event of potentially dangerous conditions
    • B60K28/02—Safety devices for propulsion-unit control, specially adapted for, or arranged in, vehicles, e.g. preventing fuel supply or ignition in the event of potentially dangerous conditions responsive to conditions relating to the driver
    • B60K28/06—Safety devices for propulsion-unit control, specially adapted for, or arranged in, vehicles, e.g. preventing fuel supply or ignition in the event of potentially dangerous conditions responsive to conditions relating to the driver responsive to incapacity of driver
    • B60K28/066—Safety devices for propulsion-unit control, specially adapted for, or arranged in, vehicles, e.g. preventing fuel supply or ignition in the event of potentially dangerous conditions responsive to conditions relating to the driver responsive to incapacity of driver actuating a signalling device

Definitions

  • the invention relates to a safety control method and system, in particular to a safety control vibration induction alarm method and a system thereof for use in transportation tools such as automobiles, ships, trains, airplanes, etc., or mechanical equipments such as cranes and lathes.
  • the existing safety control induction alarm devices can be roughly classified into three types: among them, the device using the physical condition monitoring and the driving posture monitoring is high in cost, and the installation and use are relatively complicated; and the device for monitoring the pressure of the grip portion is used due to the pressure.
  • the monitoring has low sensitivity, short life, and it is easy to cause false positives or no reports in practice.
  • How to develop a sensitive monitoring of the steering wheel or the operating handle of the driver or operator When releasing or relaxing the steering wheel or the operating handle, the driver or the operator can be alerted, the device structure is simple, and the manufacturing cost is low.
  • the easy-to-use safe control method and system for inductive alarms is one of the current research directions in the field, and it is also the goal that the industry needs to improve.
  • the object of the present invention is to provide a novel structure for safely controlling a vibration-sensing alarm method, and the technical problem to be solved is that it can sensitively monitor the grip of the driver or the operator on the grip portion. In this case, the driver or the operator can be warned when releasing or relaxing the grip, which is more suitable for practical use.
  • the object of the present invention is to provide a novel structure for safely controlling a vibration-sensing alarm system.
  • the technical problem to be solved is to apply the above method, and the device has a simple structure, low manufacturing cost, convenient use, and thus is more suitable for practical use. .
  • a safety steering vibration sensing alarm method is applied to a device for continuously holding a grip operation, comprising the steps of: monitoring a holding micro-vibration state of a holding portion of the device, and emitting a corresponding electric induction signal; Signal detection and amplification; Signal analysis and processing; When an analysis of the vibration signal results in disengagement or relaxation, an alarm is issued.
  • a safety-operated vibration-sensing alarm system mainly comprises: a vibration-sensing sensing device having a vibration sensor for monitoring a holding state therein; and a data processing device for receiving and analyzing signals transmitted by the sensing device, And an alarm output driving circuit is connected when the vibration signal is analyzed to be disengaged or relaxed; and an alarm device is connected to the data processing device through the alarm output driving circuit; wherein the vibration sensing sensing device is mounted on the holding portion of the device The vibration sensing device is covered with the holding portion.
  • the vibration sensing sensing device is a piezoelectric film sensing system.
  • the data processing device is also connected to the automatic protection system control circuit of the device.
  • the holding portion is a steering wheel or an operating handle.
  • the sensor is a vibration sensor.
  • the alarm device is a buzzer, a piezoelectric ceramic piece, and a la. Eight or warning lights.
  • the vibration sensing sensing device is sleeve-shaped, strip-shaped or submersible.
  • the data processing device and the alarm device are fixedly connected to the vibration sensing sensor device.
  • the data processing device and the alarm device are separately installed from the vibration sensing sensor device.
  • the present invention has at least the following obvious advantages and advantages:
  • the safety steering vibration sensing alarm method and system thereof of the present invention can sensitively monitor the holding vibration state of the steering wheel or the operating handle by the driver or the operator, when releasing or relaxing the steering wheel or When the handle is operated, the driver or the operator can be alerted, and the device has a simple structure, low production cost, and convenient use.
  • the invention has many advantages and practical values as described above, and has significant advances in technology, and has produced useful and practical effects, and has extensive industrial utilization value.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the circuit connection of the safety-controlled vibration induction alarm system of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic view showing the installation of a vibration sensing device and a data processing device on a steering wheel.
  • Figure 3 is a schematic view showing the mounting of the vibration sensing device and the data processing device on an operating handle.
  • Figure 4 is a schematic view showing the mounting of the vibration sensing device and the data processing device on another operating handle.
  • Figure 5 is a schematic view showing the installation of the vibration sensing device and the data processing device on the remote operation handle.
  • the monitoring device holds the micro-vibration state of the grip portion and sends a corresponding sensing signal; 2. Detecting and amplifying the above induced signals;
  • the safety control vibration sensing alarm system of the present invention mainly comprises a vibration induction sensing device 1, a data processing device 2, an alarm output driving circuit 3 and an alarm device 4.
  • the present invention can be applied to any device that requires a continuous holding operation, the vibration sensing sensing device 1 is mounted on the holding portion of the device, and the vibration sensing sensing device 1 is covered with the holding portion, for example, mounted on a car, On the steering wheel or operating handle of a ship, train, subway, airplane, crane or machine tool.
  • the vibration induction sensing device 1 adopts a piezoelectric film vibration sensing system, which can be made into various forms according to the requirements of the installation equipment, for example, a sleeve shape, a strip shape or a submerged type, and the outer surface material can be selected from rubber, leather, chemical fiber fabric, Natural fabrics, carbon fabrics, metal coatings, metal conductive fabrics or plastics.
  • the vibration sensing sensor device 1 is internally provided with a sensor, and the sensor can be a vibration sensor, and the material can be a piezoelectric film. The electrical signal from the sensor of the vibration sensing device 1 is detected, amplified, and transmitted to the data processing device 2.
  • the data processing device 2 is composed of a switch circuit, a single chip microcomputer, and the like, and receives and analyzes the signal transmitted by the vibration inductive sensing device 1, and turns on the alarm output driving circuit 3 when the holding portion of the device is disengaged or relaxed as needed.
  • the data processing device 2 can also be connected to the automatic protection system control circuit of the device according to the condition of the device.
  • the alarm device 4 may be a buzzer, a piezoelectric ceramic piece, a horn or a warning light, etc., and is connected to the data processing device 2 via the alarm output drive circuit 3.
  • the data processing device 2 and the alarm device 4 can be fixedly connected to the hand-sensing sensing device 1 according to the equipment condition or production and use requirements, or can be separately installed from the vibration sensing device, and can be placed in a suitable position, the data processing device 2 Electrically connected to the vibration sensing device 1 by wire or wirelessly.
  • the driver or the operator activates the system of the present invention when starting driving or operating, and the vibration sensing sensing device 1 continuously monitors the micro-vibration of the holding portion of the device, that is, the holding vibration state of the steering wheel or the operating handle, and collects the collected
  • the vibration signal and the electrical signal are transmitted to the data processing device 1 and analyzed.
  • the driver or the operator takes action such as eating food, picking up items or sleeping during work, loosening the hands or getting detached from the steering wheel or operating the handle, causing driving or improper operation, and the data processing device 2 Judging according to the change of the vibration signal, and amplifying the processed signal, sending it to the alarm device 4 through the alarm output drive circuit 3, and simultaneously starting the alarm device 4 to issue a warning signal, thereby causing the driver or the operator to pay attention and timely Corrected.
  • the traditional hydraulic or pneumatic sensing device is greatly limited by materials. As time and frequency of use increase, the material ages, the elastic force decreases, and the sealing effect is reduced. The service life of the low-pressure hydraulic hose with good elasticity is generally 1 to 2 years. These have greatly restricted the development of hydraulic, pneumatic and other conductive methods.
  • the vibration sensing technology with the vibration sensor PVDF piezoelectric film components LDT0-028K and LDTM-028K, LDT 1-028 as an example, has the following advantages compared with the conventional hydraulic or pneumatic sensing device:
  • LDT0 is used as a vibration sensor.
  • the pin of the crimping terminal is passed through the printed circuit board, soldered on the conductive pattern on the other side of the PCB, and the output signal from the vibrating table (vibration sensing device) is detected by the charge amplifier.
  • LDT0 is used as a flexible switch.
  • the charge amplifier is used to obtain the "open circuit" voltage sensitivity, and the output generated by the deformation of the sensor end can be measured. The vibration of the two sides is sufficient to generate a voltage of 7V.
  • the invention adopts the micro-vibration sensing technology, and has high sensitivity.
  • the controller does not start the mechanical device, the micro-vibration signal data of the device itself is already clear, and the operator is sufficient to provide vibration of the operating part due to the operation when the device is running. Stronger data;
  • the product of the invention has high precision, and can collect very weak signal data and very small amplitude data changes in data acquisition; small volume, only 1 to 2 mm thickness, convenient to use; long life, in It can be used for more than 7 years under normal conditions.
  • the above description is only a preferred embodiment of the present invention, and is not intended to limit the scope of the present invention.

Description

安全操控振动感应报警方法及其系统
技术领域
本发明涉及一种安全操控方法及系统， 特别涉及一种应用于汽车、 轮 船、 火车、 飞机等交通运输工具或起重机、 车床等机械设备仪器中的安全 操控振动感应报警方法及其系统。
背景技术 随着工业和经济的发展， 汽车、 轮船、 火车、 飞机等交通运输工具， 以及起重机、 车床等机械设备已经在生产、 生活中扮演了越来越重要的角 色， 而随着这些人工操作设备的普及应用， 由于过失操作而发生安全事故 的情况也越来越多， 其中又有相当比例的过失操作是由于驾驶员或操作者 吃食物、 捡拾物品等动作而下意识或无意识放开或放松方向盘、 操作手柄 所致， 这种失误最让人遗憾， 也最应予以避免。 因此， 关于安全操控振动 感应报警装置方面的研究成为本领域的重要课题之一。 现有的安全操控感应报警装置可大致分为三种： 其中采用身体状况监 控、 驾驶姿势监控的装置成本均较高， 安装、 使用也相对复杂； 而采用持 握部压力监控的装置， 由于压力监控的敏感性低， 寿命短、 在实践中很容 易造成误报或不报的情况。 如何研制一种可灵敏监控驾驶员或操作者对方 向盘或操作手柄的持握状况， 当放开或放松方向盘或操作手柄时可对驾驶 员或操作者施以警示， 设备结构简单、 制作成本低、 使用方便的安全操控 感应报警方法、 系统， 是本领域当前的研究方向之一， 也是业界极需改进 的目标。
发明内容
本发明的目的在于， 提供一种新型结构的安全操控振动感应报警方法， 所要解决的技术问题是使其可灵敏监控驾驶员或操作者对持握部的持握状 况， 当放开或放松持握部时可对驾驶员或操作者施以警示， 从而更加 适于实用。
本发明的目的在于， 提供一种新型结构的安全操控振动感应报警系.统， 所要解决的技术问题是使其应用上述方法， 且设备结构简单、 制作成本低、 使用方便， 从而更加适于实用。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。 依 据本发明提出的一种安全操控振动感应报警方法， 应用于持续持握操作的 设备， 包括以下步骤： 监控设备持握部的持握微振动状态， 并发出相应的 电感应信号； 将上述感应信号检测并放大； 信号的分析和处理； 当对振动 信号分析结果为脱离或放松持握时， 发出警报。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。 依据 上述方法提出的一种安全操控振动感应报警系统， 主要包括： 振动感应传 感装置， 其内部设有监控持握状态的振动感应器； 数据处理装置， 接收并 分析传感装置传送的信号， 在振动信号分析为脱离或放松持握时接通报警 输出驱动电路； 以及警报装置， 通过报警输出驱动电路与数据处理装置连 接； 其中， 振动感应传感装置安装于所述设备的持握部上， 振动感应装置 布满该持握部。
本发明的目的及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进一步 实现。
前述的安全操控振动感应报警系统， 所述的振动感应传感装置为压电 薄膜传感系统。
前述的安全操控振动感应报警系统， 所述的数据处理装置还与所述设 备的自动保护系统控制电路相连接。
前述的安全操控振动感应报警系统， 所述的持握部为方向盘或操作手 柄。
前述的安全操控振动感应报警系统， 所述的感应器为振 感应器。 前述的安全操控振动感应报警系统， 所述的警报装置为蜂鸣器、 压电 陶瓷片、 喇。八或警示灯。 前述的安全操控振动感应报警系统， 所述的振动感应传感装置为套状、 条状或潜入式。 前述的安全操控振动感应报警系统， 所述的数据处理装置和警报装置 与振动感应传感装置固定连接。
前述的安全操控振动感应报警系统， 所述的数据处理装置和警报装置 与振动感应传感装置分离安装。
本发明至少具有以下明显的优点和有益效果： 本发明安全操控振动感 应报警方法及其系统， 可灵敏监控驾驶员或操作者对方向盘或操作手柄的 持握振动状况， 当放开或放松方向盘或操作手柄时可对驾驶员或操作者施 以警示， 且设备结构简单、 制作成本低、 使用方便。 本发明具有上述诸多 优点及实用价值，在技术上有显著的进步， 并产生了好用及实用的效果， 并 具有广泛的产业利用价值。
上述说明仅是本发明技术方案的概述， 为了能更清楚了解本发明的技 术手段， 而可依照说明书的内容予以实施， 并且为让本发明的上述和其他 目的、 特征和优点能够更明显易懂， 以下特举较佳实施例，并配合附图， 详 细说明^下。
附图说明
图 1是本发明安全操控振动感应报警系统的电路连接示意图。
图 2是振动感应装置和数据处理装置在方向盘上的安装示意图。
图 3是振动感应装置和数据处理装置在一种操作手柄上的安装示意图。 图 4是振动感应装置和数据处理装置在另一种操作手柄上的安装示意图。 图 5是振动感应装置和数据处理装置在遥控操作手柄上的安装示意图。
具体实施方式 为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功 效， 以下结合附图及较佳实施例， 对依据本发明提出的安全操控振动感应 报警系统其具体实施方式、 结构、 特征及其功效， 详细说明如后。 本发明安全操控振动感应报警方法， 可应用于任何需要持续持握操作 的设备， 该方法包括以下步骤：
1、 监控设备持握部的持握微振动状态， 并发出相应的感应信号； 2、 将上述感应信号检测并放大；
3、 信号的分析；
4、 当振动信号分析结果为脱离或放松持握时， 发出警报。
请参阅图 1-5 所示， 本发明安全操控振动感应报警系统主要包括振动 感应传感装置 1、 数据处理装置 2、 报警输出驱动电路 3和警报装置 4。 本发明可应用于任何需要持续持握操作的设备， 振动感应传感装置 1 安装于该设备的持握部上， 且振动感应传感装置 1布满该持握部， 例如，安 装于汽车、 轮船、 火车、 地铁、 飞机、 起重机或机床等设备的方向盘或操 作手柄上。 振动感应传感装置 1 采用压电薄膜振动传感系统， 可根据安装设备要 求制成各种形态， 例如制成套状、 条状或潜入式，外表面材质可选用橡胶、 皮革、 化纤织物、 天然织物、 碳纤织物、 金属镀膜、 金属导电织物或塑料 等。 振动感应传感装置 1内部设有感应器，感应器可为振动感应器， 材质可 为压电薄膜片。 振动感应传感装置 1 的感应器发出的电信号经检测、 放大 后， 传输给数据处理装置 2。 数据处理装置 2 由开关电路、 单片机等组成， 接收并分析振动感应传 感装置 1 传送的信号， 并根据需要， 在设备的持握部脱离或放松持握时接 通报警输出驱动电路 3。 较佳的， 还可以根据设备情况， 将数据处理装置 2 与设备的自动保护系统控制电路相连接。
警报装置 4 可为蜂鸣器、 压电陶瓷片、 喇叭或警示灯等， 通过报警输 出驱动电路 3与数据处理装置 2连接。 数据处理装置 2和警报装置 4可根据设备情况或生产、 使用需要与捧 动感应传感装置 1 固定连接， 也可将其与振动感应装置分离安装， 而可放 置于适合的位置， 数据处理装置 2 通过有线或无线方式与振动感应传感装 置 1电连接。 使用时，驾驶人员或操作人员在开始驾驶或操作时启动本发明系统， 振 动感应传感装置 1 持续监控设备持握部微振动， 即方向盘或操作手柄的持 握振动状态， 并将收集到的振动信号、 电信号传输给数据处理装置 1 并^ 行分析。 驾驶员或操作者在工作中发生吃食物、 捡拾物品或睡觉等动作，双 手松动或脱离方向盘或操作手柄，造成驾驶或操作不当时， 数据处理装置 2 根据振动信号变化情况做出判断， 并将处理好的信号放大， 通过报警输出 驱动电路输 3送给警报装置 4 , 同时启动警报装置 4发出警示信号， 从而使 驾驶员或操作者引起注意并及时修正。
传统液压或气压的传感装置受材料的限制很大， 随着时间和使用频率 的增加， 材料老化， 弹力下降， 密封效果降低， 弹性较好的低压液压胶管 的使用寿命一般在 1至 2年， 这些都大大制约了液压、 气压等传导方式的 发展。 而振动传感技术， 以振动传感器 PVDF压电薄膜元件 LDT0-028K及 LDTM-028K, LDT 1-028 为例， 与传统液压或气压传感装置相比有如下优势：
1、 LDT0做为振动传感器， 将压接端子引脚穿过印刷线路板， 焊在 PCB 板另一面的导电图形上， 用电荷放大器检出来自振动台 （振动感应传感装 置） 的输出信号；
2、 LDT0做为柔性开关， 采用电荷放大器获得 "开路" 电压灵敏度，可 测得传感器端部变形所产生的输出， 2麵振动变形足以产生 7V的电压；
3、 LDT0的频率响应， 将 480pF左右的源电容接上一个阻性输入负载， 会呈现高通滤波特性， 用电子噪声源产生宽带信号， 可测出各种负载阻抗 效应并确定 R- C滤波器的- 3dB点；
4、 LDT0不同自由端长度， 用简单固定方式， 可测得不同自由端长度时 的振动灵敏度。 本发明采用微振动传感技术， 灵敏度高， 在操控者不启动机械设备的 情况下， 设备自身微振动信号数据就已经很清晰， 当设备运行时操作者对 操作部位因操作产生的振动足以提供更强的数据； 本发明产品精准度高，且 数据采集中可以采集到非常微弱的信号数据和非常小幅度的数据变化； 体 积小， 只有 1至 2毫米的厚度， 使用方便； 寿命长， 在正常情况下使用可 以达到 7年以上的使用寿命。 以上所述， 仅是本发明的较佳实施例而已， 并非对本发明作任何形式 上的限制， 虽然本发明已以较佳实施例揭露如上， 任何熟悉本专业的技术 人员， 当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等 效实施例， 均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

权 利 要 求 书
1、 一种安全操控振动感应报警方法， 应用于持续持握操作的设备， 其 特征在于包括以下步骤： 监控设备持握部的持握微振动状态 , 并发出相应的感应信号； 将上述感应信号检测并放大； 信号的分析； 当振动信号分析结果为脱离或放松持握时， 发出警报。
2、 一种应用权利要求 1所述方法的安全操控振动感应报警系统， 其特 征在于主要包括： 振动感应传感装置， 其内部设有监控持握振动状态的感应器； 数据处理装置， 接收并分析振动感应装置传送的信号， 在脱离或放松 持握时接通报警输出驱动电路； 以及 警报装置， 通过报警输出驱动电路与数据处理装置连接；
其中， 振动感应传感装置安装于所述设备的持握部上， 感应装置布满 该持握部。
3、 根据权利要求 2所述的安全操控振动感应报警系统， 其特征在于所 述的振动感应传感装置为压电薄膜振动传感系统。
4、 根据权利要求 3所述的安全操控振动感应报警系统， 其特征在于所 述的数据处理装置还与所述设备的自动保护系统控制电路相连接。
5、 根据权利要求 3所述的安全操控振动感应报警系统， 其特征在于所 述的持握部为方向盘或操作手柄。
6、 根据权利要求 3所述的安全操控振动感应报警系统， 其特征在于所 述的感应器为振动感应器。
7、 根据权利要求 3所述的安全操控振动感应报警系统， 其特征在于所 述的警报装置为蜂鸣器、 压电陶瓷片、 喇叭或警示灯。
8、 根据权利要求 3所述的安全操控振动感应报警系统， 其特征在于所 述的振动感应传感装置为套状、 条状或潜入式。
9、根据权利要求 2-8任一权利要求所述的安全操控振动感应报警系统, 其特征在于所述的数据处理装置和警报装置与振动感应传感装置固定连接。
10、 根据权利要求 2-8 任一权利要求所述的安全操控振动感应报警系 统， 其特征在于所述的数据处理装置和警报装置与振动感应传感装置分离 安装。
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