用于在地面以上和以下操作或在其间移动的人员、设备和装备的计算机化追踪和接近警告方法及系统与流程

本发明涉及安全装置和服装，特别涉及一种集成计算机化安全方法和系统，以实时追踪采矿、建筑和其他工业人员、设备和装备在地面以上和以下的位置或他们在其间的移动。它还包括接近警告系统，以警告可能在任何设备或装备的预定不安全距离内的人员，包括对撞击、运动或移动以及可编译或记录的位置数据的实时检测和感测。

背景技术：

目前没有同时监视在地面以上和以下的设备和机械附近工作的步行工人的有效的系统。当操作在其上方和/或下方的设备和机械或紧挨着设备和机械工作时，没有办法警告工人潜在的危险。虽然有用于地面监视的gps系统，但它们在隧道或地面以下无用。另一方面，可以在地面以下使用射频识别装置，但其本质上是短距离装置，需要多个节点或信标来激活相关的应答器。目前没有已知的允许在工人从地面以上移动到地面以下或地下时对其进行监视的系统。此外，设备和机械操作者没有办法监视步行工人或者容易地查看和定位不是直接在他们的视线中的工人，例如即使在重型机械上使用镜子，仍然不能使操作者看到设备的所有区域，即使他们在同一水平面工作。例如在地下采矿或隧道工程中，其中在角落和隧道墙后面的工人是看不见的，在地面以下操作中问题变得更加严重。

虽然可以使用具有高可见度的个人防护装备，例如反射服装、闪光灯、可听警告报警器和/或带有无线电通信的安全测位者，但是几乎所有这些系统都需要直接的视线或传输才能有效。可听警告喇叭或蜂鸣器也不总是被激活，并且对戴有听力保护的工人消音。此外，移动的车辆或设备的行进方向，例如当倒车时，可影响可听警告装置。在使用人工测位者的情况下，他们也必须处于直接视线才能有效，并且可能受诸如人为误差、以及测位人员可能不总是存在的情况等因素的影响。此外，测位者的无线电可被听力保护消音，并且在某些情况下也有限使用。

因此，本发明的目的是识别和无缝地追踪工人的位置，无论他们在地面以上还是以下工作以及在水平面之间移动时。本发明的另一个目的是当对与以无缝方式在地面以上和以下两者操作的视觉监视系统一起使用的设备或重型机械进行交互时，设法防止工人的严重伤害或死亡。

技术实现要素：

在广义方面，本发明涉及用于在地面以上和以下两者操作和在其间移动的人员、设备和装备的计算机化安全追踪和接近警告系统，包括：

适于接收和处理来自由所述人员携带或佩戴的应答器的无线位置信息的中央计算机；以及

附着于在地面以上或以下的设备或装备的应答器；

经由一个或多个无线通信模式或协议将所述无线位置信息传送到所述计算机；

中央计算机处理位置信息以提供在地面以上和/或以下或在其间移动的人员和设备或装备的相对位置的无缝实时视觉显示，其中，

如果人员和设备或装备的相对位置在预定的且不安全的彼此距离内，则触发报警器以警示操作者。

优选地，经由在智能平板电脑、智能电话或任何其他特别适配的智能装置上实现的智能装置应用或无线app实现的系统来发起和管理系统。

优选地，所述无线通信协议包括无线个人局域网。

适当地，所述无线通信协议包括射频识别(rfid)芯片的网状网络，所述rfid芯片嵌入在由人员佩戴的安全装备中，以及结合在由节点/信标检测的设备和机械中，以便在地下、地面以上或在露天操作时通过rfid芯片之间的三角测量来实现通信并且促进定位。

当在地面以上或在露天操作时，所述无线通信协议包括全球定位(gps)系统。

优选地，中央计算机是适于接收和处理来自在地面以下、地上或露天操作的所有无线通信模式或协议的无线位置信息的服务器，其中当人员、设备和装备在现场周围和/或在地平面之间移动时，以无缝方式对其进行追踪，该追踪由无线app实现的系统发起并被传送到无线app实现的系统，以在所述视觉显示上监视。

优选地，视觉显示是显示人员和设备或装备的相对位置的网格表示。

在更完善的方案中，视觉显示可以是实时三维表示，其示出在上方和下方以及彼此相邻的人员和设备或装备的相对位置和移动。

适当地，触发报警器，并且通过由人员携带的或附加到设备或装备的视觉和/或可听响应单元警示在预定不安全距离内的设备或装备的人员。

优选地，存在传感器以检测指示人员遭受坠落或撞击的可能性的任何突然减速或方向改变，或者检测是否如果在预定时间段内没有移动(例如，人员是否已经睡着或移除或丢弃该系统)，以也触发报警。

更优选地，传感器持续触发报警器发出省电模式的脉冲，直到熄灭或切断，以使得能够检测和/或定位可能被掩埋或需要在一段时间内救援的人员。

优选地，有实时视频成像装置来记录人员、设备和装备的移动。

优选地，人员、设备和装备的实时位置被存储为可以为历史和/或分析目的而访问的事件日志。

优选地，应答器、传感器和报警器实施在由工人佩戴的包括可再充电电池电源的安全头盔中。

在替选方案中，应答器、传感器和报警器实施在由工人佩戴的包括可再充电电池电源的安全背心中。

在另一方案中，应答器、传感器和报警器实施在由人员携带的包括可再充电电池电源的装备中。

在另一方面，本发明涉及一种使用根据上述权利要求中任一项所述的系统来追踪和警告在地面以上和以下两者操作以及在其间移动的人员的方法，包括以下步骤：

在中央计算机上从由人员携带或佩戴的、和附着于设备或装备的应答器接收无线位置信息；

在中央计算机上处理所述位置信息；

提供在地平面以上和/或以下或在其间移动的人员和设备或装备的相对位置的视觉显示，以及如果人员和设备或装备的位置在彼此预定的且不安全的距离内，

触发报警器以警示管理员、操作者或工人即将发生的危险。

优选地，使用素色或彩色符号或图标来表示和区分在组合视觉显示上的人员和设备或装备类型。

在所述符号或图标下面可以显示彩色条，以指示由所述符号或图标表示的人员、设备或装备与紧挨着的其他人员、设备或装备的接近程度。

对于本领域技术人员来说显而易见的是，可以作为基于web的服务或设施为客户来提供和管理本文描述的系统或方法，该客户通常是需要用于人员、设备和装备的安全追踪和接近警告系统以及事件的记录和分析日志的采矿和建筑公司。

附图说明

为了理解本发明，参考附图，其中：

图1是示出本发明的工作实施例的图。

图2a和图2b是车载操作者的智能装置平板的图和视觉显示，其示出了人员和设备或装备的实时位置。

图3是管理员的智能装置平板的视觉显示，其示出了由人员佩戴、以及结合在由节点/信标检测的设备和机械中的射频装备的地下网状网络的简档。

具体实施方式

如图1所示，针对在地面以上和以下两者操作的人员、设备和装备的计算机化安全追踪和接近警告系统。存在中央计算机10，其适于接收和处理来自人员12-20携带或佩戴的头盔中的应答器和安装在设备或装备上的应答器的无线位置信息。经由一个或多个无线通信协议将无线位置信息传送到计算机。中央计算机处理位置信息以提供人员和设备或装备在地面以上和/或以下的相对位置或在其间移动的无缝视觉显示，并且其中，如果人员12、14-20和设备或装备22、24的相对位置在彼此预定的且不安全的距离内，触发视觉和听觉报警器以警示佩戴头盔的工人和/或管理员。该距离可以预定或预设为优选的球形安全半径，例如三(3)米。该系统体现为在智能平板电脑、智能电话或任何其他特别适配的智能装置26、28、30上操作的智能装置应用或应用实现的系统的形式。无线通信协议包括无线个域网个人局域网，例如蓝牙。无线通信协议包括节点/信标32-46和应答器射频识别(rfid)芯片的射频网状网络，该应答器rfid芯片嵌入在由人员12、14-20佩戴的安全装备中以及结合在设备和机械22、24中，以便在地下、地面以上或露天操作时通过rfid芯片之间的三角测量来实现通信并且促进定位。

当在地面以上操作时，还存在与中央计算机10、机械22上的智能装置28和工人12佩戴的头盔通信的全球定位(gps)系统48。另外，中央计算机10从应答器32-46接收无线位置信息，应答器32-46还与gps卫星48通信，其中可以以无缝方式在视觉显示上监视并显示在地面以上或地下以及在其间移动的人员和设备或装备的无线位置数据。组合的视觉显示可以是使用图标或符号的实时三维网格，所述图标或符号表示在地面以上和以下两者以及在水平面之间移动以及彼此相邻的人员和设备或装备的相对和实时的位置和移动。触发报警器，并通过由人员携带的或附加到设备或装备20，22的视觉和/或可听响应单元，警告管理员50和/或在预定的不安全距离内的设备或装备22、24的人员12-20。在人员12-20的头盔中存在传感器以检测指示人员遭受坠落或撞击的可能性的任何突然减速或方向改变，或者如果在预定时间段内没有移动，(例如人员已经睡着或离开，或者头盔已被丢弃或取下)，也会触发报警器。传感器将优选地持续触发报警器发出省电模式的脉冲，直到熄灭或切断，以经由检测到的信号的三角测量来实现对可能需要在一段时间内救出的被掩埋人员的检测和/或定位。优选地，有实时视频成像装置来记录人员、设备和装备的移动。然后可以将采矿人员、设备和装备的记录位置存储为事件日志，其可以由现场的或者位于远处的操作管理员50为了历史和/或分析目的而访问。安全头盔中的应答器、传感器和报警器适合于由也位于头盔中的可再充电电池电源供电。

图2a和图2b是车载操作者的智能装置平板的图和视觉显示，其示出了人员和设备或装备的实时位置。

图2b中的符号60-66是图2a的相同编号的设备和装备60-66的实时位置的移动图标。图2b中的符号68-78是图2a的相同编号的人员68-78的实时位置的移动图标。图标的形状可以用于区分具有直角三角形60的轻型车辆、具有正方形62的中型车辆、具有等腰三角形的工人68-78、具有矩形的重型机械、具有十字的重型车辆、以及作为围绕重型机械82的圆形的禁区80。图标可以通过不同的颜色进一步区分以指示它们的尺寸和危险分类，例如当工人78危险地接近重型机械82时，禁区80可以变成红色。每个图标下方可以有不同颜色的条(例如60a、62a、72a、66a)以表示由图标60，62、72、66分别表示的人员、设备或装备与附近的其他人员、设备或装备的接近程度。

图3是管理员的智能装置平板的视觉显示，其示出了射频装备的地下网状网络的简档，该射频装备由人员92、94、96佩戴以及结合在由节点/信标例如100-124检测的设备和机械96、98中。还存在位于矿井132中用以进入隧道(例如134-152)的升降机130以及矿体154的视觉表示。同样显然的是，经由记录在图2a和2b以及图3的示例中视觉地显示和讨论的事件而收集的信息和数据可以稍后用作安全历史和事件的分析日志。

当然应当认识到，虽然通过本发明的说明性示例已经给出了前述，对于本领域技术人员显而易见地，所有这样的和其它的修改和变化被认为在如本文所述的本发明的广泛范围和界限内。

在说明书中，术语“包含”和“含有”应理解为具有类似于术语“包括”的宽泛含义，并且应理解为暗示包括所述整数或步骤或整数或步骤的组，但不排除任何其它整数或步骤或整数或步骤的组。该定义也适用于术语“包含(comprising)”和“含有(containing)”的变化，例如“包含(comprise)”、“包含(contain)”、“含有(comprises)”和“含有(contains)”。