用于安全系统的互作用的磁标记场和复杂接近警告系统技术方案

本发明专利技术涉及复杂安全和警告系统。本发明专利技术提供安全系统，其包括产生建立边界的磁场的发生器，其中发生器能够接收射频信号。还提供射频装置，其发送射频信号，该射频装置能够感测磁场并且产生射频响应。在该安全系统中，发生器在第一预定时间段期间产生磁场，并且在其之后在第二预定时间段内感测来自射频装置的射频响应信号。本发明专利技术还提供通过重叠磁场边界以产生不同的边界而使安全区域形状化。本发明专利技术还提供通过调节定时脉冲的宽度而改变磁场的强度。

【技术实现步骤摘要】
用于安全系统的互作用的磁标记场和复杂接近警告系统对相关申请的交叉引用本申请要求US临时申请N0.60/996, 034的权益，其中专利技术主旨通过弓丨用结合在本文中。
本专利技术大体上涉及在工作点的安全系统，并且特别涉及互作用的磁标记场和接近警告系统。已经设计许多方法以保护人们免于被车辆和移动设备撞击、夹住、挤压或另外的伤害。这样的车辆和移动设备可用于地上或地下操作。设备的例子包括:道路建设设备，例如卡车、筑路机、压路机和铺路机等；露天开采设备，例如用于砾石和沙操作的、前悬式装载机、卡车、推土机、输送机和其他项目；地下开采设备，例如连续采煤机、梭车、输送机、破碎机、铲运机、人员运送车(man-trip)、拖拉机和其他项目。设备还包括在仓库和航运港使用的叉式装卸车、起重机和卡车。
技术介绍
每年在美国被这样的设备害死数百人。不幸地，已经设计在这些工业操作中保护人们和财产的系统(例如接近保护和防撞系统等)通常不是非常有效的。有时称为防撞系统的新的接近保护系统被开发并且成功地证明在连续采煤机上使用，如在美国专利申请出版物2006/0087443中公开的，其通过引用全文结合于本文。’443出版物的目的是防止遥控连续采煤机的人员被挤压或钉住，并且保护协助使用连续采煤机的其他人员。’ 443出版物还设想向人员提供保护免遭其他类型的移动设备和机器的伤害。’443出版物的系统采用磁标记场和活动构造，其包含被保护的人和保护人免遭其伤害的机器之间的双路通信。向危险靠近采煤机的工人给予警告。警告还提供给机器的操作员。执行措施以使设备固定直到人员能够到达安全位置为止。 然而’ 443出版物不提供完全足够用于有许多人员在相同工作空间中临近多个设备工作的环境的构造。例如，基本的是，系统的信号或响应仅针对威胁工人的安全的机器和/或该机器的操作员。否则，来自系统的信号或响应将引起对其他不受影响的机器和/或工人的不必要的信号或响应。这样的不必要的信号或响应引起无用的假警报。多年来已经知道假警报和滋扰警报是许多接近保护系统和防撞系统在真实操作环境中失败的主要原因。 假警报和滋扰警报传统上是部署的接近系统失败的主要原因。在真实工业环境中，接近系统已经经历涉及保护区域的形状的许多形式的错误以及问题。这样的错误和问题在 Department of Health and Human Services 的名为 “Recommendat1nsfor Evaluating & Implementing Proximity Warning Systems on Surface MiningEquipment” 的 N1SH Report RI9672 中论述。 当警报响起而没有真实危险时发生的事情的示例可以关于由大多数工业车辆的法规要求的标准后退警报来说明。当车辆或机器开始后退时，警报器典型地响起。在有许多车辆或机器的工作环境中，典型地有许多警报器非常频繁地响起。这样警报器很快被工人忽略。这是因为对于每个工人停下考虑每个在他们的工作区域内响起的警报器是不现实的。即使当仅有一台车辆，如果该车辆频繁地后退并且工人频繁地听到警报器响起同时知道他们的安全没有被威胁到，工人将很快开始忽略警告警报器或警报。于是，当他们的安全真的受到威胁时，警报器提供不了保护，因为工人会无视警报器，相信它只是又一个假警报。从而，工人应该仅当存在对他们的威胁时被警告。 之前的接近和防撞系统在仅可靠地警告对安全的真实威胁而当没有对工人的真实危险时也避免给予警报方面不是有效的。现有技术碰撞警告系统的分析在N0.2007-01-4233 名为“Development and Testing of a Tag-based Backup WarningSystem for construct1n Equipment”的来自 SAE Internat1nal 的出版物中论述。对于仅一个机器和工人在操作的工作点已经发现存在不足。这些不足在复杂工作区域(区域包括许多要素)中放大。另一个接近保护概念已经处于开发中以用于在工作点使用，例如在道路建设地点、露天开采、装车停车处(loading dock)等使用，其中多个机器和车辆常规地彼此紧密协同工作，并且其中许多工人在机器周围的区域内工作。基于测试，已经认识到对于限制限定的危险区域的需要，使得工人可以在侧面或前面靠近车辆而不产生警报。 安全系统的另一个挑战是车辆和设备的操作员可能频繁地下车和/或离开他们在操作的设备。现有的接近保护安全系统不区别当操作员在乘坐他的车辆或机器中时的情况(其中系统不应该产生警告或采取行动使车辆不动的情况)和其中操作员下车并且在车辆周围移动而这时需要对操作员全面保护的情况。 考虑到世界范围内射频识别(RFID)技术的快速发展，已经考虑使用RFID技术和方案用于接近保护。使用RFID技术的主要缺点是该方法依靠以电磁波谱中的高频的射频(RF)传输。因为RF系统的一些类型的最大范围是几乎无限的，如果需要多达数英里，由于该原因它可能似乎是防撞系统的好的候选，特别地当车辆以较高速度行驶时。同样，更高的频率可以提供大得多的带宽，其允许实现许多特殊的功能特征。然而，在复杂工作环境中有许多反射RF信号的金属材料和表面，引起RF信号在多个路径上传播。如果RF接收器用于测量RF信号的强度，以便确定车辆和待保护的人之间的距离，则这些在多个路径上的反射可以在测量中引起错误。雷达系统易于识别在限定的危险区域内的大多数任何物体(即使物体对安全没有威胁)。GPS信号也已经发现被附近的设备的反射影响，引起接收器和车辆之间的距离的错误计算。因而，可靠的标记场(例如用于安全区域的)不能用高频RF系统维持。另外，RF信号不容易通过地球地层；如此，人员可能被屏蔽在安全系统保护之外直到太迟而不能采取撤离行动。甚至中频磁场已经发现在电缆和管道上传播，使中频磁场比期望的更不可靠。 与RF场相反，以低频震荡的磁场已知是稳定的并且可以有效地用于划出安全区或危险区域。这样的技术在给Schiffbauer的美国专利N0.6，810，353和5，939，986中论述，它们通过引用结合于本文。尽管这样的低频磁场的最大实际范围在大多数应用中可能小于50英尺，其大于大多数设备需要或者可取的。典型的拖运卡车将可能最好提供有在20-30英尺范围中的警告区域和在10-15英尺范围中的危险区域。在一些应用中，例如遥控连续采煤机，操作员大部分时间保持在10-25英尺的范围内以便保持与机器和紧挨的环境的良好视觉接触是必要的。在地下矿山中，磁场无阻碍地通过地球地层使得在角落(不在视线中的或另外被阻挡的)周围的工人对于标记场将仍然是可见的。这些磁场不从天线发出而简单地在产生它们的元件周围扩张和收缩，并且很好地适用于标记安全区域和非安全区域之间的边界。已经做出尝试以应用标识信息(ID)到磁场作为接近保护或防撞策略的一部分。然而，对于该方法有严重的限制，特别在工作点包括有许多要素(机器、工人等)的情况下。在低频的带宽被限制，从而限制将典型采用的过程。如果两个相邻的机器同时发送它们的ID，低频场可能冲突，而引起合成场的幅度变化，从而引起数据集中的错误。利用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括如下步骤： 在第一预定时间段产生磁场; 感测所述磁场并产生响应信号，当所述警报装置探测到第一强度的磁场时所述响应信号是第一时间长度，并且当所述警报装置探测到第二强度的磁场时所述响应信号是第二时间长度；以及 在第二预定时间段内感测所述响应信号; 其中所述第一强度不同于所述第二强度并且所述第一时间长度不同于所述第二时间长度， 其中，所述方法用于避免碰撞。

【技术特征摘要】
2007.10.25 US 60/9960341.一种方法，包括如下步骤: 在第一预定时间段产生磁场； 感测所述磁场并产生响应信号，当所述警报装置探测到第一强度的磁场时所述响应信号是第一时间长度，并且当所述警报装置探测到第二强度的磁场时所述响应信号是第二时间长度；以及 在第二预定时间段内感测所述响应信号； 其中所述第一强度不同于所述第二强度并且所述第一时间长度不同于所述第二时间长度， 其中，所述方法用于避免碰撞。2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤: 提供多个车辆； 提供多个发生器，每个位于相应的车辆处并且每个用于产生相应磁场； 提供多个警报装置，每个位于相应的车辆处并且每个用于感测磁场并产生响应。3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括在所述发生器为相应车辆产生所述磁场期间禁用所述警报装置的步骤。4.一种用于复杂工作环境的接近探测方法，其用于探测携带警报装置的工人或操作者在具有多个车辆的工作地点处的潜在危险位置中的存在，包括下列步骤: 为所述车辆的每个提供多个磁场发生器，所述多个磁场发生器的每个适于产生磁场的ping脉冲; 用磁场发生器产生磁场的ping脉冲； 提供位于多个工人和/或操作者的人员的多个警报装置，每个装置配置用于感测所述装置所在的磁场的Ping脉冲，并且在预定回波时间延迟之后产生回波响应信号； 所述多个磁场发生器接收所述回波响应信号，并响应于在对应于预定回波时间延迟的时间窗口期间接收所述回波响应信号，产生磁场Ping脉冲的猝发，ping脉冲的所述猝发是预定持续时间的猝发并且以半随机时间间隔产生； 所述多个磁场发生器，响应于在对应于所述猝发的Ping脉冲的每个的预定回波时间延迟的时间窗口期间接收回波响应信号，识别所述装置位于由所述多个磁场发生器之一产生的特定磁场中。5.一种用于复杂工作环境的方法，其用于探测携带警报装置的工人或操作者在工作地点处的潜在危险位置中的存在，所述方法包括下列步骤: 第一、第二和第三磁场发生器的每个分别产生第一、第二和第三磁场的ping脉冲,所述第一、第二和第三磁场具有重叠区域，且在每个ping脉冲期间以低频振荡，所述ping脉冲具有预定脉冲持续时间并且以第一半随机时间间隔来产生； 多个警报装置，每个装置感测所述装置所在的所述Ping脉冲磁场的强度，并且在预定回波时间延迟之后产生回波响应信号，其中所述预定回波时间延迟的长度或所述回波响应信号的长度基于所述Ping脉冲磁场的感测强度； 所述第一、第二和第三磁场发生器接收所述回波响应信号，并且响应于在对应于预定回波时间延迟的时间窗口期间接收所述回波响应信号，产生磁场ping脉冲的粹发，ping脉冲的所述猝发是预定持续时间的猝发并且以第二半随机时间间隔产生...

【专利技术属性】
技术研发人员：LD弗雷德里克，PL哈蒙德，
申请(专利权)人：斯特拉塔接近系统有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US