專利名稱：三維空間安全防護(hù)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于安全防護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種三維空間安全防護(hù)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)的發(fā)展和以人為本理念的深入，安全對(duì)于人員、設(shè)施和環(huán)境來說變得越來越重要。近年來，石工、機(jī)械制造等工業(yè)領(lǐng)域，各類安全生產(chǎn)事故的頻繁發(fā)生不僅給企業(yè)和社會(huì)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且對(duì)人身、設(shè)備和環(huán)境構(gòu)成了極大威脅，已經(jīng)成為制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與和諧社會(huì)建設(shè)的重要因素。安全設(shè)備及系統(tǒng)的使用為預(yù)防重特大事故的發(fā)生發(fā)揮了重要作用。這些設(shè)備和系統(tǒng)本身在危險(xiǎn)出現(xiàn)時(shí)正確執(zhí)行安全功能的可靠性，即安全系統(tǒng)本身的功能安全問題越來越突出。現(xiàn)有大部分重大危險(xiǎn)源設(shè)備使用護(hù)欄進(jìn)行防護(hù)，阻止人員進(jìn)入。但護(hù)欄設(shè)置會(huì)極大的影響工作人員對(duì)高危設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的觀察和操作效率，且會(huì)擴(kuò)大保護(hù)設(shè)備、人員安全所需要的空間，可靠性較差。對(duì)于機(jī)械制造業(yè)中的機(jī)械手之類的設(shè)備，采用護(hù)欄的方式可能會(huì)影響設(shè)備的正常運(yùn)行，且難以實(shí)現(xiàn)有效、可靠、安全的防護(hù)。另外，有一些重大危險(xiǎn)源設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)采用在其周邊拉警戒線的方式，或在地面畫警戒線的方式提示人員危險(xiǎn)區(qū)域范圍，但這兩種方式均過于簡(jiǎn)易，不能引起人員的足夠重視，且不能對(duì)僅有身體某一部位進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域的人員進(jìn)行有效防護(hù)，危險(xiǎn)性很大。第三，現(xiàn)有的安全監(jiān)控裝置功能單一，僅完成重大危險(xiǎn)源設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)的圖像監(jiān)測(cè)，并不能對(duì)人員進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)預(yù)警報(bào)警，更不能實(shí)現(xiàn)緊急聯(lián)動(dòng)，將危險(xiǎn)設(shè)備緊急停止。目前，國(guó)內(nèi)尚無對(duì)特定空間內(nèi)高危設(shè)備進(jìn)行三維空間安全防護(hù)、對(duì)誤入人員進(jìn)行有效提示，同時(shí)針對(duì)高危設(shè)備周邊的不安全狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)應(yīng)急聯(lián)動(dòng)的安全系統(tǒng)。因此，針對(duì)特定空間內(nèi)高危設(shè)備，如何建立三維空間防護(hù)系統(tǒng)對(duì)高危設(shè)備進(jìn)行三維防護(hù)，并對(duì)誤入人員進(jìn)行有效提示，實(shí)現(xiàn)對(duì)高危設(shè)備和人員的多重防護(hù)是迫切需要解決的一個(gè)問題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于解決上述問題，提供一種三維空間安全防護(hù)系統(tǒng)，可以對(duì)特定空間內(nèi)高危設(shè)備進(jìn)行三維空間防護(hù)并對(duì)誤入人員進(jìn)行有效提示的三維空間安全防護(hù)。本實(shí)用新型的一種三維空間安全防護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)主要由三維防護(hù)空間、安全視頻處理單元、三維安全監(jiān)控管理單元和報(bào)警設(shè)備所組成；該三維防護(hù)空間包括三維空間監(jiān)控域和三維照相設(shè)備；被保護(hù)的高危設(shè)備置于三維空間監(jiān)控域中心；安全視頻處理單元包括安全控制柜及設(shè)置在安全控制柜中的三維空間視頻設(shè)備處理器和安全可編程邏輯控制器安全PLC ;所述三維安全監(jiān)控管理單元為PC機(jī)；所述三維空間視頻設(shè)備處理器與三維照相設(shè)備通過安全總線相連，與安全PLC通過網(wǎng)線連接，安全PLC與高危設(shè)備通過電纜線連接，所述PC機(jī)與三維空間視頻設(shè)備處理器通過網(wǎng)線連接；報(bào)警設(shè)備與安全PLC通過電纜線相連。本實(shí)用新型具有以下有益效果[0010]一個(gè)三維空間安全防護(hù)系統(tǒng)就能完成控制、監(jiān)視、保護(hù)以及預(yù)警的全部功能。三維空間安全防護(hù)系統(tǒng)各單元所需元件實(shí)現(xiàn)最少化，節(jié)省了在安裝和材料上的費(fèi)用。虛擬的警告區(qū)和危險(xiǎn)區(qū)代替了機(jī)械柵欄，工作流程一目了然。三維安全監(jiān)控管理單元可自定義警告區(qū)、危險(xiǎn)區(qū)、屏蔽區(qū)范圍，可將其結(jié)合成組，或改變區(qū)域的位置。未經(jīng)允許進(jìn)入人員可根據(jù)報(bào)警設(shè)備的報(bào)警提示改變現(xiàn)有行為，保護(hù)高危設(shè)備及人員自身安全。

圖1為本實(shí)用新型系統(tǒng)的總體框圖。圖2為三維安全防護(hù)空間各設(shè)備俯視圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型提出的一種三維空間安全防護(hù)系統(tǒng)結(jié)合附圖及實(shí)施例詳細(xì)說明如下本實(shí)用新型的一種三維空間安全防護(hù)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。該系統(tǒng)主要由三維防護(hù)空間1、安全視頻處理單元I1、三維安全監(jiān)控管理單元III和報(bào)警設(shè)備IV所組成；三維防護(hù)空間I包括三維空間監(jiān)控域、三維照相設(shè)備；被保護(hù)的高危設(shè)備置于三維空間監(jiān)控域中心；安全視頻處理單元II包括安全控制柜及設(shè)置在安全控制柜中的三維空間視頻設(shè)備處理器和安全可編程邏輯控制器(安全PLC);三維安全監(jiān)控管理單元III為PC機(jī)；所述三維空間視頻設(shè)備處理器與三維照相設(shè)備通過安全總線相連，與安全PLC通過網(wǎng)線連接，安全PLC與高危設(shè)備通過電纜線連接，所述PC機(jī)與三維空間視頻設(shè)備處理器通過網(wǎng)線連接；報(bào)警設(shè)備與安全PLC通過電纜線相連。所述三維防護(hù)空間布置如圖2所示，三維空間監(jiān)控域由從里至外的三個(gè)以地面同心的三維區(qū)域組成，處于最里面的為屏蔽區(qū)，高危設(shè)備放置在屏蔽區(qū)的地面中心內(nèi)，屏蔽區(qū)外層為危險(xiǎn)區(qū)，危險(xiǎn)區(qū)外層為警告區(qū)；用以監(jiān)控指定區(qū)域范圍內(nèi)人員的活動(dòng)情況。三維防護(hù)空間I所述的三維照相設(shè)備，用以采集三維空間監(jiān)控域的圖像數(shù)據(jù)，每次警告區(qū)或危險(xiǎn)區(qū)域被侵入的時(shí)候，三維照相設(shè)備都會(huì)記下當(dāng)時(shí)狀況的圖像并自動(dòng)存檔。三維照相設(shè)備固定在警告區(qū)上方，安裝高度能覆蓋三維空間監(jiān)控域整個(gè)范圍。本實(shí)施例的三維照相設(shè)備采用Pilz公司的PSEN se Starter Set I。本實(shí)施例中警告區(qū)三維空間外圍范圍為5000X5000X5000mm ;危險(xiǎn)區(qū)三維空間外圍范圍為3000X3000X3000mm ;屏蔽區(qū)三維空間外圍范圍為1500X 1500X 1500mm。由給
出的監(jiān)控域范圍，三維照相設(shè)備安裝高度可定為15米。三維防護(hù)空間I所要防護(hù)的高危設(shè)備，主要用于演示操作人員誤入警告區(qū)、危險(xiǎn)區(qū)后，危險(xiǎn)設(shè)備的運(yùn)行、緊急停車狀態(tài)。安全視頻處理單元II所述的安全控制柜，用于作為安全PLC，三維空間視頻設(shè)備處理器的安裝載體。本實(shí)施例的安全控制柜尺寸為500X 1500X2000mm。安全視頻處理單元II所述的三維空間視頻設(shè)備處理器，使用安全算法處理采集到的數(shù)據(jù)，在三維空間準(zhǔn)確地感知目標(biāo)、確定其位置并得到三維圖像。本實(shí)施例的三維空間視頻設(shè)備處理器采用Pilz公司的PSEN se AU AMl0安全視頻處理單元II所述的安全PLC，用于處理、分析、判斷來自三維空間視頻設(shè)備處理器信號(hào)。當(dāng)人員誤入或身體某一部分進(jìn)入三維安全防護(hù)空間時(shí)，三維照相設(shè)備采集到的信號(hào)首先通過安全總線傳輸給三維空間視頻設(shè)備處理器，三維空間視頻設(shè)備處理器計(jì)算采集到的數(shù)據(jù)，在三維空間準(zhǔn)確地感知目標(biāo)、確定其位置并得到三維圖像，安全PLC處理、分析、判斷來自三維空間視頻設(shè)備處理器的信號(hào)并輸出命令給報(bào)警設(shè)備和高危設(shè)備。當(dāng)人員誤入或身體某一部分進(jìn)入警告區(qū)，安全PLC輸出命令給報(bào)警設(shè)備，報(bào)警設(shè)備發(fā)出聲光報(bào)警，黃色燈常亮；當(dāng)人員誤入或身體某一部分進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)，安全PLC輸出命令給報(bào)警設(shè)備，報(bào)警設(shè)備發(fā)出聲光報(bào)警，紅色燈常亮，同時(shí)安全PLC輸出命令切斷高危設(shè)備的使能信號(hào)和主回路電源，將設(shè)備置于鎖止?fàn)顟B(tài)。安全PLC對(duì)于時(shí)間起關(guān)鍵作用的循環(huán)，提供了高的處理速度，滿足EN954-1 11/94，安全等級(jí)高達(dá)第4級(jí)。本實(shí)施例中的安全PLC采用Pilz公司的PSS 3032，主要結(jié)構(gòu)參數(shù)電源電壓24VDC ;容差范圍20-30VDC，包含剩余脈動(dòng)；功耗16W ;輸出上的總負(fù)載容量9A。三維安全監(jiān)控管理單元III所述的PC機(jī)，用于顯示并儲(chǔ)存三維空間監(jiān)控域內(nèi)的三維圖像、改變?nèi)S空間監(jiān)控域各區(qū)域的范圍、對(duì)三維空間安全防護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試等?？梢詫?shí)現(xiàn)對(duì)三維空間安全防護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)、編程、顯示以及調(diào)試等功能。PC機(jī)為聯(lián)想的ThinkPad T420,主要技術(shù)參數(shù)CPU型號(hào)Intel酷睿i5 2450M ；CPU 主頻2. 5GHz ;內(nèi)存容量4GB DDR3 1333MHz ;硬盤容量:500GB 7200 轉(zhuǎn)，SATA ;顯卡芯片=NVIDIA N12P-NS1 ;操作系統(tǒng)=Windows 7 Professi。所述的報(bào)警設(shè)備IV，用于顯示高危設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)，本實(shí)施例采用三種不同的報(bào)警色燈顯示人員所在位置及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。紅色代表人員進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)，設(shè)備處于鎖止?fàn)顟B(tài)；黃色代表人員進(jìn)入警告區(qū)，設(shè)備運(yùn)行正常；綠色代表三維防護(hù)空間內(nèi)無人，設(shè)備處于正常運(yùn)行狀態(tài)。
權(quán)利要求1.一種三維空間安全防護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)主要由三維防護(hù)空間、安全視頻處理單元、三維安全監(jiān)控管理單元和報(bào)警設(shè)備所組成；該三維防護(hù)空間包括三維空間監(jiān)控域和三維照相設(shè)備；被保護(hù)的高危設(shè)備置于三維空間監(jiān)控域中心；安全視頻處理單元包括安全控制柜及設(shè)置在安全控制柜中的三維空間視頻設(shè)備處理器和安全可編程邏輯控制器安全PLC ;所述三維安全監(jiān)控管理單元為PC機(jī)；所述三維空間視頻設(shè)備處理器與三維照相設(shè)備通過安全總線相連，與安全PLC通過網(wǎng)線連接，安全PLC與高危設(shè)備通過電纜線連接，所述PC機(jī)與三維空間視頻設(shè)備處理器通過網(wǎng)線連接；報(bào)警設(shè)備與安全PLC通過電纜線相連。
2.如權(quán)利要求1所述系統(tǒng)，其特征在于，所述三維防護(hù)空間的三維空間監(jiān)控域由從里至外的三個(gè)以地面同心的三維區(qū)域組成，處于最里面的為屏蔽區(qū)，高危設(shè)備放置在屏蔽區(qū)的地面中心內(nèi)，屏蔽區(qū)外層為危險(xiǎn)區(qū)，危險(xiǎn)區(qū)外層為警告區(qū)；所述的三維照相設(shè)備固定在警告區(qū)上方。
3.如權(quán)利要求2所述系統(tǒng)，其特征在于，所述警告區(qū)三維空間外圍范圍為5000X5000X5000mm ;危險(xiǎn)區(qū)三維空間外圍范圍為3000X3000X3000mm ;屏蔽區(qū)三維空間外圍范圍為1500X 1500X 1500mm;三維照相設(shè)備安裝高度為15米。
4.如權(quán)利要求1所述系統(tǒng)，其特征在于，所述報(bào)警設(shè)備采用三種不同的報(bào)警色燈顯示人員所在位置及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種三維空間安全防護(hù)系統(tǒng)，屬于安全防護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，該系統(tǒng)主要由三維防護(hù)空間、安全視頻處理單元、三維安全監(jiān)控管理單元和報(bào)警設(shè)備所組成；該三維防護(hù)空間包括三維空間監(jiān)控域和三維照相設(shè)備；被保護(hù)的高危設(shè)備置于三維空間監(jiān)控域中心；安全視頻處理單元包括安全控制柜及設(shè)置在安全控制柜中的三維空間視頻設(shè)備處理器和安全可編程邏輯控制器安全PLC；所述三維安全監(jiān)控管理單元為PC機(jī)；該三維空間安全防護(hù)系統(tǒng)可完成三維視頻數(shù)據(jù)的采集、處理、分析、高危設(shè)備緊急停止、報(bào)警設(shè)備聲光報(bào)警，用于監(jiān)控具有潛在危險(xiǎn)的高危設(shè)備，保護(hù)人員和高危設(shè)備安全，防止人員誤入危險(xiǎn)區(qū)域。
文檔編號(hào)G08B13/196GK202855005SQ201220472159
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月16日
發(fā)明者吳宗之, 魏利軍, 方來華, 關(guān)磊, 陳麗麗 申請(qǐng)人:中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)研究院, 北京中安科創(chuàng)科技發(fā)展有限公司