自动检测自锁器及其工作方法与流程

本发明涉及检测领域，特别是指一种自动检测自锁器及其工作方法。

背景技术：

随着我国经济的持续高速发展，自锁器广泛应用于国计民生的各个领域，越来越多的高层建筑户外施工对自锁器的安全性能提出了更加苛刻的要求。国家规定，高空户外作业人员必须使用安全带，并将安全带上的锁扣扣在独立的安全绳上的自锁器上。在户外高空施工作业时，导致作业人员意外摔跌的现象时有发生，其主要原因就是作业人员缺乏安全意识，未将安全绳上的自锁器和安全带上的锁扣扣好，这就给施工工作埋下了安全隐患。

现有的安全绳上的自锁器都是普通自锁器，即通过安全带上的安全扣扣在自锁器上确保施工人员的人身安全。这种自锁器有以下缺点：1)无法判断施工人员是否佩带安全带；2)不能实时检测施工过程中工人安全带佩带情况；3)不能将施工信息实时传送给监控中心，无法进行工程的实时调度。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种能够实时监测工人是否正确佩戴安全带的自动检测自锁器。

为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：

一方面，本发明提供一种自动检测自锁器，包括自锁器、控制器，还包括若干谐振电路模块和电压检测电路模块，其中：

每个谐振电路模块包括依次串联的电阻线圈、电感、电容C和电源发生模块，所述谐振电路模块设置于自锁器的侧面，每个电感分别围绕所述自锁器的一个锁孔设置，所有电容C的两端均与所述电压检测电路模块的信号输入端连接，所述电压检测电路模块的信号输出端连接有第一通信模块，所述控制器的信号输入端连接有与所述第一通信模块通讯的第二通讯模块，所述控制器的信号输出端连接有报警模块；

所述电感和电容C的选择使得当安全带锁扣正常扣在所述自锁器的锁孔内时，所述谐振电路模块的谐振电路工作在谐振状态。

进一步的，所述自锁器包括自锁器受力部分和检测电路部分，所述自锁器受力部分与检测电路部分之间固定连接，所述检测电路部分的内部设置有用于印制所述谐振电路模块和电压检测电路模块的PCB板，所述检测电路部分上设置有用于缠绕所述电感的中空导线槽，所述中空导线槽穿设在所述自锁器受力部分的锁孔内。

进一步的，所述中空导线槽的外径小于所述自锁器受力部分的锁孔内径3～4mm。

进一步的，所述第一通信模块和第二通信模块均采用Zigbee无线通信模块CC2530。

进一步的，所述控制器采用MSP430F149单片机和1.25V的偏置电压。

进一步的，所述报警模块至少包括一个声光报警器。

一方面，本发明提供一种自动检测自锁器的工作方法，包括：

步骤1：所述电压检测电路模块采集所述谐振电路中电容C两端的电压值，所述电压值通过所述第一通信模块和第二通信模块传输至所述控制器的A/D接口；

步骤2：所述控制器判断所述电压值的大小，当所述电压值大于或等于预设值时，所述控制器判定安全带锁扣已正确锁扣在所述自锁器的锁孔内，并控制安全绳的电动机或电动升降装置正常工作；当所述电压值小于预设值时，所述控制器判定安全带锁扣没有正确锁扣在自锁器的锁孔内，所述控制器控制报警模块发出报警，并控制安全绳的电动机或电动升降装置停止工作。

进一步的，所述预设值为所述谐振电路模块发生谐振时产生的最大电压值的9/10。

本发明具有以下有益效果：

与现有技术相比，本发明的自动检测自锁器的谐振电路模块包括依次串联的电阻、电感、电容C和电源发生模块，每个电感分别围绕自锁器的一个锁孔设置，电感和电容C的选择使得当安全带锁扣正常扣在自锁器的锁孔内时，谐振电路模块的谐振电路工作在谐振状态，电容C两端的电压值通过第一和第二通信模块传输给控制器，控制器检测电容C两端的电压值是否大于预设值，当电容C两端的电压值大于或等于预值时，控制器判定安全带锁扣已经正确锁扣在自锁器的锁孔内，控制安全绳的电动机或电动升降装置正常工作；当电容C两端的电压值小于预设值时，控制器判定安全带锁扣没有正确锁扣在自锁器的锁孔内，控制安全绳的电动机或电动升降装置停止运行同时发出警报，待工人将安全带锁扣正确锁扣在自锁器的锁孔内后，控制器控制安全绳的电动机或电动升降装置恢复正常工作状态。本发明的自动检测自锁器及其工作方法能够将安全绳的运行信息实时传送给控制器，实现工程的实时调度，有效减少安全事故的发生。

附图说明

图1为本发明的自动检测自锁器的原理图；

图2为本发明的自动检测自锁器的安全带锁扣扣入自锁器的结构示意图；

图3为本发明的自动检测自锁器的自锁器的结构示意图；

图4为本发明的自动检测自锁器的谐振电路模块的原理图；

图5为本发明的自动检测自锁器的谐振电路模块产生的谐振曲线；

图6为本发明的自动检测自锁器的检测原理图；

图7为本发明的自动检测自锁器的工作方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

一方面，本发明提供一种自动检测自锁器，如图1至图6所示，包括自锁器1、控制器6、若干谐振电路模块2和电压检测电路模块3，其中：

每个谐振电路模块2包括依次串联的电阻21、电感22、电容C23和电源发生模块24，谐振电路模块2设置于自锁器1的侧面，每个电感22分别围绕自锁器1的一个锁孔111设置，所有电容C23的两端均与电压检测电路模块3的信号输入端连接，电压检测电路模块3的信号输出端连接有第一通信模块4，控制器6的信号输入端连接有与第一通信模块通讯4的第二通讯模块5，控制器5的信号输出端连接有报警模块7；

电感22和电容C23的选择使得当安全带锁扣正常扣在自锁器1的锁孔111内时，谐振电路模块2的谐振电路工作在谐振状态。

根据串联RLC谐振电路理论，当串联RLC谐振电路发生谐振时，流经电感的电流最大。RLC震荡电路谐振曲线如图5所示，其中：

$f_0=\frac{1}{2\mathrm{\π}\sqrt{LC}}$

式中：L为谐振电路中的电感值，C为谐振电路中的电容值，f₀为输入电压的频率，调节L和C的值即可使谐振电路工作在谐振状态。

在本发明中，当安全带锁扣8正常扣在自锁器1的锁孔111内时，通过调节谐振电路模块2中的电容和电感的大小，使谐振电路工作在谐振状态，谐振频率为f₀，此时流经谐振电路中的电流最大，如图6(a)所示，谐振电路模块2中的电容C两端的电压也很大。当安全带锁扣8没有扣在自锁器1的锁孔111内时，谐振电路模块3中的电感值迅速减小，从而流经谐振电路中的电流迅速减小，如图6(b)所示，电容C23两端的电压也迅速减小，因此可以根据检测谐振电路模块2中的电容C23两端的电压值的大小来判断是否正常佩带安全带。

本发明的自动检测自锁器的谐振电路模块2包括依次串联的电阻21、电感22、电容C23和电源发生模块24，每个电感22分别围绕自锁器1的一个锁孔111设置，用于感应安全绳的电感，并将感应到的电感传输给电容C23，电感22和电容C23的选择使得当安全带锁扣正常扣在自锁器1的锁孔111内时，谐振电路模块2的谐振电路工作在谐振状态，电容C23两端的电压值通过第一通信模块4和第二通信模块5传输给控制器6，控制器6检测电容C23两端的电压值是否大于预设值，当电容C23两端的电压值大于或等于预设值时，控制器6判定安全带锁扣8已经正确锁扣在自锁器1的锁孔111内，控制安全绳的电动机或电动升降装置正常工作；当电容C23两端的电压值小于预设值时，控制器6判定安全带锁扣没有正确锁扣在自锁器1的锁孔111内，控制安全绳的电动机或电动升降装置停止运行同时发出警报，待工人将安全带锁扣8正确锁扣在自锁器1的锁孔内111后，控制器6控制安全绳恢复正常工作状态。本发明的自动检测自锁器能够将安全绳的运行信息实时传送给控制器，实现工程的实时调度，有效减少安全事故的发生。

作为本发明的一种改进，自锁器1优选包括自锁器受力部分11和检测电路部分12，自锁器受力部分11与检测电路部分12之间固定连接，检测电路部分12的内部设置有用于印制谐振电路模块2和电压检测电路模块3的PCB板(未示出)，检测电路部分12上设置有用于缠绕电感22的中空导线槽121，中空导线槽121穿设在自锁器受力部分11的锁孔111内。自锁器1正常工作时，自锁器受力部分11和检测电路部分12固定连接在一起；当自锁器1需要维修或需要更换时，检测电路部分12可以方便的被拆下，这样一个检测电路部分12可以被多次重复利用。导线槽121做成中空的既能保护电感22不受损坏，也能够使得自锁器1的锁孔111内径减小，使得一个锁孔111内只可扣入一个安全带锁扣，确保了检测的准确性和自锁器的安全性。

优选的，中空导线槽121的外径小于自锁器受力部分11的锁孔111内径3～4mm。这种结构能够避免在施工过程中由于安全扣和自锁器锁孔之间的摩擦损坏电感的情况，保证检测电路部分长期稳定运行。

为了实现一对多，多对多的快速及时通信，第一通信模块4和第二通信模块5均优选采用Zigbee无线通信模块CC2530。

进一步的，控制器6优选采用MSP430F149单片机和1.25V的偏置电压。MSP430F149单片机体积小、功耗低，适合作为测量仪表的控制CPU。

优选的，报警模块7至少包括一个声光报警器。

另一方面，本发明提供一种上述自动检测自锁器的工作方法，如图7所示，包括：

步骤S1：电压检测电路模块3采集谐振电路模块2中电容C23两端的电压值，电压值通过第一通信模块4和第二通信模块5传输至控制器6的A/D接口；

步骤S2：控制器6判断电压值的大小，当电压值大于或等于预设值时，控制器6判定安全带锁扣已正确锁扣在自锁器1的锁孔111内，并控制安全绳的电动机或电动升降装置正常工作；当电压值小于预设值时，控制器6判定安全带锁扣没有正确锁扣在自锁器1的锁孔111内，控制器6控制报警模块7发出报警，并控制安全绳的电动机或电动升降装置停止工作。

本发明的自动检测自锁器的工作方法简单，能够将安全绳的运行信息实时传送给控制器，实现工程的实时调度，有效减少安全事故的发生。

进一步的，预设值可以为谐振电路模块2发生谐振时产生的最大电压值的9/10。谐振电路模块2发生谐振时产生的最大电压值会随着所选择的电阻、电感和电容C大小的不用而改变，但是由于当安全带锁扣没有扣在自锁器1的锁孔111内时，谐振电路模块中的电感值会迅速减小，从而流经谐振电路模块2中的电流迅速减小，电容C两端电压迅速减小，所以当预设值为谐振电路模块2发生谐振时产生的最大电压值的9/10时控制器6能够迅速判断安全带锁扣是否扣在自锁器1的锁孔111内，响应时间短，能够保证安全绳的安全工作。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。