RU2785360C1 - System for control and collection of information during work with increased danger - Google Patents
System for control and collection of information during work with increased danger Download PDFInfo
- Publication number
- RU2785360C1 RU2785360C1 RU2022112357A RU2022112357A RU2785360C1 RU 2785360 C1 RU2785360 C1 RU 2785360C1 RU 2022112357 A RU2022112357 A RU 2022112357A RU 2022112357 A RU2022112357 A RU 2022112357A RU 2785360 C1 RU2785360 C1 RU 2785360C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- module
- sensor
- digital bus
- battery charge
- galvanic isolation
- Prior art date
Links
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 25
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000011109 contamination Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 8
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- NNPPMTNAJDCUHE-UHFFFAOYSA-N isobutane Chemical compound CC(C)C NNPPMTNAJDCUHE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 238000013480 data collection Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000001282 iso-butane Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000001294 propane Substances 0.000 claims abstract description 3
- 230000036541 health Effects 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 11
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 7
- 239000003570 air Substances 0.000 description 5
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 4
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 4
- LQBJWKCYZGMFEV-UHFFFAOYSA-N lead tin Chemical compound [Sn].[Pb] LQBJWKCYZGMFEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 4
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 3
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 3
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 3
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000006854 communication Effects 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 101000891579 Homo sapiens Microtubule-associated protein tau Proteins 0.000 description 1
- 102100040243 Microtubule-associated protein tau Human genes 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000007175 bidirectional communication Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000010616 electrical installation Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 238000010223 real-time analysis Methods 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к средству коллективной защиты, используемая для минимизации рисков здоровья работников при выполнении работ повышенной опасности.The invention relates to a means of collective protection used to minimize the health risks of workers when performing high-risk work.
На территориях компрессорных станций и объектах линейной части магистральных газопроводов (нефтепроводов, конденсатопроводов и т.п.) производятся работы с повышенной опасностью: газоопасные, огневые и земляные работы. При проведении данных работ невозможно постоянно осуществлять контроль воздушной среды в зоне производства работ. Так же на месте производства работ, существует потребность контроля температурного режима, влажности и давления, для соблюдения правил охраны труда работников, режимов отдыха и обогрева работников документ [1].On the territories of compressor stations and objects of the linear part of main gas pipelines (oil pipelines, condensate pipelines, etc.), work with increased danger is carried out: gas hazardous, fire and earthworks. When carrying out these works, it is impossible to constantly monitor the air environment in the work area. Also at the place of work, there is a need to control the temperature regime, humidity and pressure, in order to comply with the rules of labor protection for workers, rest and heating regimes for workers document [1].
Известно устройство для замера данных окружающей среды при выполнении опасных работ работником [2]. Недостатками данного устройства являются:A device for measuring environmental data when performing hazardous work by an employee is known [2]. The disadvantages of this device are:
- Отсутствие передачи и хранения данных о состоянии окружающей среды о температуре окружающего воздуха, напряженности магнитного поля и наличия взрывопожароопасных газов;- Lack of transmission and storage of data on the state of the environment about the ambient temperature, magnetic field strength and the presence of explosive and flammable gases;
- Данное устройство локальное (без передачи информации);- This device is local (without information transfer);
- отсутствие датчика влажности;- no humidity sensor;
- отсутствие датчика давления;- lack of pressure sensor;
- отсутствие беспроводной зарядки аккумуляторной батареи;- lack of wireless battery charging;
- отсутствие уставок взрывопожарных веществ (легкие углеводороды, тяжелые фракции углеводородов и другие смеси газов и легкоиспаряющихся взрывоопасных жидкостей (ЛВЖ)), температуры окружающей среды при воздействии которой имеется риск получить вред здоровью и времени нахождения работника при минусовой/плюсовой температуре;- the absence of settings for explosive substances (light hydrocarbons, heavy fractions of hydrocarbons and other mixtures of gases and volatile explosive liquids (flammable liquids)), ambient temperature, under the influence of which there is a risk of harm to health and the time spent by an employee at sub-zero / plus temperatures;
- отсутствие цветовой индикации режимов светодиодами;- lack of color indication of modes by LEDs;
- отсутствие управления индикацией при возникновении внештатных ситуаций из вне, путем подачи сигнала с удаленного устройства (персональный компьютер или сервер).- lack of indication control in case of emergency situations from outside, by sending a signal from a remote device (personal computer or server).
Задачей изобретения является создание безопасных условий труда, сохранения жизни и здоровья работников при производстве работ:The objective of the invention is to create safe working conditions, preserve the life and health of workers in the production of work:
- при низкотемпературных погодных условиях;- under low-temperature weather conditions;
- в нефтяной, газовой промышленности и при горных работах, где имеется риск выделения в рабочую зону взрывопожароопасных газов и ЛВЖ;- in the oil, gas industry and mining, where there is a risk of release of explosive and flammable gases and flammable liquids into the working area;
- в электроустановках (на линиях электропередач (ЛЭП), а также где имеется риск появления напряжения над головой работника (при подъеме работника под токоведущими частями);- in electrical installations (on power lines (power lines), as well as where there is a risk of voltage appearing above the worker's head (when the worker is lifted under live parts);
- проводимых в условиях недостаточной видимости (снег, туман, сумерки и т.п.);- carried out in conditions of insufficient visibility (snow, fog, twilight, etc.);
- контроля действий работников, выполняющих работы по вновь вводимым объектам строительства, плановому ремонту, обслуживания оборудования, работ по локализации аварий и выполнения опасных работ (газоопасные, огневые и земляные работы). - monitoring the actions of employees performing work on newly commissioned construction sites, scheduled repairs, maintenance of equipment, works to localize accidents and perform hazardous work (gas hazardous, fire and earthworks).
Технический результат – идентификация опасностей, сбор информации с целью минимизации рисков возникновения угроз для жизни и здоровья работника при выполнении им работ с повышенной опасностью и при низкотемпературных/высокотемпературных погодных условиях, а также анализ качества проведения работ, на основе полученных данных сохраненных на удаленном устройстве (персональный компьютер или сервер).The technical result is the identification of hazards, the collection of information in order to minimize the risks of threats to the life and health of an employee when he performs work with increased danger and under low-temperature / high-temperature weather conditions, as well as an analysis of the quality of the work, based on the obtained data stored on a remote device ( personal computer or server).
Изобретение показано на фиг. 1-2. Блок-схема работы устройства показана на фиг. 3-4. Схема организации передачи данных показана на фиг.5The invention is shown in FIG. 1-2. The block diagram of the operation of the device is shown in Fig. 3-4. The scheme for organizing data transfer is shown in Fig.5
Изобретение представляет собой систему сбора информации в реальном времени и хранение ее на персональном компьютере (АРМ) или сервере и состоит из модуля сбора и передачи данных (МСПД) 1, модуля преобразования данных (МПД) 2 и SCADA системы (СКАДА) 3.The invention is a system for collecting information in real time and storing it on a personal computer (AWP) or server and consists of a data collection and transmission module (MSTD) 1, a data conversion module (MTD) 2 and a SCADA system (SCADA) 3.
В качестве МСПД 1 используется патент № 198230 «Умная каска» с доработанными:As MRTD 1, patent No. 198230 "Smart Helmet" is used with modified:
а) алгоритмами:a) algorithms:
- внесение с помощью МПД 2 в МСПД 1 констант по порогам загазованности (для широкого спектра использования устройства при работах с различными горючими углеводородами и смесями ЛВЖ);- using MPD 2 to enter into ISMT 1 constants for gas contamination thresholds (for a wide range of device use when working with various combustible hydrocarbons and mixtures of flammable liquids);
- сравнение времени нахождения и температуры окружающего воздуха в месте проведения работ от заданных условий;- comparison of the residence time and ambient temperature at the place of work from the given conditions;
- обработками дополнительных параметров по сбору данных (влажность, давление, заряд аккумуляторной батареи); - processing additional parameters for data collection (humidity, pressure, battery charge);
- передачи собранной информации на МПД 2 для хранения и отображение ее на СКАДА 3;- transfer of the collected information to MTD 2 for storage and its display on SCADA 3;
- оповещение о нештатных ситуациях путем получения сигнала со СКАДА 3 через МПД 2.- notification of emergency situations by receiving a signal from SCADA 3 through MTD 2.
б) улучшенными техническими характеристиками:b) improved technical characteristics:
- применено улучшенное покрытие элементов (компаунд) для изоляционных свойств элементов, взаимодействующих с окружающей средой;- an improved coating of elements (compound) was applied for the insulating properties of elements interacting with the environment;
- применено разделение зон внутри каски, согласно их взаимодействия с окружающей средой;- applied the division of zones inside the helmet, according to their interaction with the environment;
- доработана система опора вязки датчиков;- Improved sensor binding support system;
- применен другой тип (более надежный и ёмкий) аккумуляторной батареи (АКБ);- a different type (more reliable and capacious) of the rechargeable battery (ACB) was used;
- применена система беспроводной зарядки АКБ;- a wireless battery charging system is used;
- применен контроллер заряда АКБ с поддержкой беспроводной зарядки;- applied battery charge controller with support for wireless charging;
- применен модуль для считывания центральным процессором (ЦП) заряда АКБ;- a module was used for reading the battery charge by the central processing unit (CPU);
- применено беспроводное зарядное устройство в отдельном корпусе;- used a wireless charger in a separate case;
- дополнено датчиками: влажности, давления, температуры платы процессора;- added with sensors: humidity, pressure, temperature of the processor board;
- дополнено модулем для передачи собранной информации на МПД 2 использующим зашифрованный канал передачи;- supplemented with a module for transferring the collected information to MTD 2 using an encrypted transmission channel;
МСПД 1 состоит из:MRTD 1 consists of:
1.1 патента № 198230 «Умная каска» включающий в себя:1.1 of patent No. 198230 "Smart helmet" including:
1.1.1 корпус каски1.1.1 helmet shell
1.1.2 защитной крышки каски;1.1.2 protective helmet cover;
1.1.3 аккумуляторной батареи;1.1.3 battery;
1.1.4 печатной платы;1.1.4 PCB;
1.1.5 зуммера;1.1.5 buzzer;
1.1.6 центральный процессор;1.1.6 central processing unit;
1.1.7 датчика влажности;1.1.7 humidity sensor;
1.1.8 адресные светодиоды;1.1.8 address LEDs;
1.1.9 датчика давления;1.1.9 pressure sensor;
1.1.10 кнопки включения;1.1.10 power buttons;
1.1.11 блока беспроводной зарядки аккумуляторной батареи;1.1.11 wireless battery charger;
1.1.12 датчика напряженности магнитного поля;1.1.12 magnetic field strength sensors;
1.1.13 датчика загазованности;1.1.13 gas sensors;
1.1.14 датчика температуры;1.1.14 temperature sensors;
1.1.15 сенсорного датчика;1.1.15 touch sensor;
1.1.16 модуля заряда аккумуляторной батареи; 1.1.16 battery charge module;
1.1.17 датчика температуры печатной платы;1.1.17 PCB temperature sensor;
1.1.18 светодиода работы сенсора;1.1.18 sensor operation LEDs;
1.1.19 светодиода работы устройства;1.1.19 device operation LEDs;
1.1.20 светодиода заряда аккумуляторной батареи;1.1.20 battery charge LED;
1.1.21 модуля передачи информации;1.1.21 information transmission module;
1.1.22 модуль гальванической развязки.1.1.22 galvanic isolation module.
МСПД 1 состоит из корпуса каски (жесткой наружной оболочки) 1.1.1 (фиг. 1-4) и элементов, закрепленных на данном корпусе. На внутренних боковых поверхностях корпуса каски 1.1.1 закреплены адресные светодиоды 1.1.8 в количестве 8 штук (фиг. 1), а также датчик температуры 1.1.14, датчик загазованности 1.1.13 и датчик влажности 1.1.7. На верхней внутренней стороне закреплен датчик напряженности магнитного поля 1.1.12. Адресные светодиоды 1.1.8 с помощью пайки оловянно-свинцовым припоем соединены с печатной платой 1.1.4 и подключены к цифровой шине центрального процессора 1.1.6. Внутри корпуса каски 1.1.1 находится защитная крышка 1.1.2, которая ограничивает доступ к устройству и предотвращает пользователю вмешиваться в его работу. На защитной крышке каски 1.1.2 расположена кнопка включения 1.1.10, сенсорный датчик 1.1.15 подключенный к цифровой шине центрального процессора 1.1.6 через модуль гальванической развязки 1.1.22, светодиод работы сенсора 1.1.18, светодиод работы устройства 1.1.19, светодиод заряда аккумуляторной батареи 1.1.20 и блок беспроводной зарядки аккумуляторной батареи 1.1.11, который соединён с модулем заряда аккумуляторной батареи 1.1.16.MRTD 1 consists of a helmet body (hard outer shell) 1.1.1 (Fig. 1-4) and elements attached to this body. On the inner side surfaces of the helmet body 1.1.1, addressable LEDs 1.1.8 in the amount of 8 pieces are fixed (Fig. 1), as well as a temperature sensor 1.1.14, a gas contamination sensor 1.1.13 and a humidity sensor 1.1.7. A magnetic field strength sensor 1.1.12 is fixed on the upper inner side. Address LEDs 1.1.8 are connected to the printed circuit board 1.1.4 by soldering with tin-lead solder and connected to the digital bus of the central processor 1.1.6. Inside the helmet shell 1.1.1 there is a protective cover 1.1.2, which restricts access to the device and prevents the user from interfering with its operation. On the protective cover of the helmet 1.1.2 there is a power button 1.1.10, a touch sensor 1.1.15 connected to the digital bus of the central processor 1.1.6 through a galvanic isolation module 1.1.22, a sensor operation LED 1.1.18, a device operation LED 1.1.19, battery charge LED 1.1.20 and wireless battery charger 1.1.11, which is connected to the battery charge module 1.1.16.
Датчик напряженности магнитного поля 1.1.12 состоит из чувствительного элемента на основе датчика Холла и соединён с печатной платой 1.1.4 к аналоговым шинам центрального процессора 1.1.6 через модуль гальванической развязки 1.1.22, что в свою очередь способствует в реальном времени анализировать обрыв цепи и показание напряженности магнитного поля вокруг корпуса каски 1.1.1. При обнаружении вокруг каски напряженности магнитного поля, превышающую норму, а также обрыв цепи между датчиком напряженности магнитного поля 1.1.12, центральный процессор 1.1.6 сформирует сигнал на зуммер 1.1.5 и адресные светодиоды 1.1.8, которые будут светиться оранжевым цветом. Создавая симметричную частоту звукового импульса и свечения адресных светодиодов 1.1.8, где время свечения будет 200 мс (0,2 сек), а время затухания 200 мс. Сигналы напряженности магнитного поля снимаются только после удаления работника из зоны обнаружения.The magnetic field strength sensor 1.1.12 consists of a sensing element based on the Hall sensor and is connected to the printed circuit board 1.1.4 to the analog buses of the central processor 1.1.6 through the galvanic isolation module 1.1.22, which in turn contributes to real-time analysis of an open circuit and indication of the magnetic field strength around the helmet shell 1.1.1. If a magnetic field strength exceeding the norm is detected around the helmet, as well as an open circuit between the magnetic field strength sensor 1.1.12, the central processor 1.1.6 will generate a signal to the buzzer 1.1.5 and address LEDs 1.1.8, which will glow orange. By creating a symmetrical frequency of the sound pulse and the glow of the address LEDs 1.1.8, where the glow time will be 200 ms (0.2 sec), and the decay time will be 200 ms. The magnetic field strength signals are removed only after the employee is removed from the detection zone.
Датчик температуры 1.1.14 обеспечивает измерение температуры окружающей среды и соединён с печатной платой 1.1.4 к цифровому каналу центральный процессор 1.1.6 через модуль гальванической развязки 1.1.22, что обеспечивает контроль цепи датчика от обрыва, неисправности или замыкания. Диапазон измеряемых температур от -55°C до +125°C, с погрешностью ±0,5°C. При обрыве цепи или неисправности между датчиком температуры 1.1.14, центральным процессором 1.1.6 сформирует сигнал на зуммер 1.1.9 и адресные светодиоды 1.1.8, которые будут светиться в голубом цвете. Создавая несимметричную частоту звукового импульса и свечения адресных светодиодов 1.1.8, где время свечения будет 500 мс (0,5 сек), а время затухания 200 мс (0,2 сек). В алгоритме центрального процессора 1.1.6 фиксируется температура окружающего воздуха, при достижении температуры меньше или равной заданной температуре и при превышении таймера заданных со СКАДА 3 через МПД 2. По превышении заданных параметров центральный процессор 1.1.6 формирует сигнал на звуковой зуммер 1.1.9 и адресные светодиоды 1.1.8, которые светятся голубым цветом, создавая несимметричную частоту звукового импульса и свечения адресных светодиодов 1.1.8, где время свечения будет 3000 мс (3 сек), а время затухания 500 мс (0,5 сек). Звуковой зуммер 1.1.9 и адресные светодиоды 1.1.8, будут работать пока температура не вырастет до комнатной (+18), что соответствует тому, что работник покинул зону низкотемпературных условий и находится в теплом помещении.The temperature sensor 1.1.14 provides measurement of the ambient temperature and is connected to the printed circuit board 1.1.4 to the digital channel of the central processor 1.1.6 through the galvanic isolation module 1.1.22, which ensures control of the sensor circuit against breakage, malfunction or short circuit. The range of measured temperatures is from -55°C to +125°C, with an error of ±0.5°C. In case of an open circuit or a malfunction between the temperature sensor 1.1.14, the central processor 1.1.6 will generate a signal to the buzzer 1.1.9 and the address LEDs 1.1.8, which will glow blue. By creating an asymmetric frequency of the sound pulse and the glow of the address LEDs 1.1.8, where the glow time will be 500 ms (0.5 sec), and the decay time will be 200 ms (0.2 sec). In the algorithm of the central processor 1.1.6, the ambient temperature is fixed, when the temperature is less than or equal to the set temperature and when the timer set from SCADA 3 through MTD 2 is exceeded. When the set parameters are exceeded, the central processor 1.1.6 generates a signal to the buzzer 1.1.9 and address LEDs 1.1.8, which glow blue, creating an asymmetric frequency of the sound pulse and the glow of the address LEDs 1.1.8, where the glow time will be 3000 ms (3 sec), and the decay time will be 500 ms (0.5 sec). Sound buzzer 1.1.9 and address LEDs 1.1.8 will work until the temperature rises to room temperature (+18), which corresponds to the fact that the worker has left the zone of low temperature conditions and is in a warm room.
Принцип работы датчика загазованности 1.1.13 основан на изменении сопротивления при контакте с молекулами определяемого газа. Диапазон измерений: Пропан: 200–10000 ppm (0,46 % от нижнего концентрационного предела распространения пламени (далее–НКПР) – 22,6 % НКПР, или 0,02 – 1% объемная доля (далее –об. д.), Изобутан: 200–10000 ppm (0,46% НКПР – 22,6 % НКПР, или 0,02 – 1% об. д.), Природный газ: 200–10000 ppm (0,46% НКПР – 22,6% НКПР, или 0,02 – 1% об. д.). Датчик загазованности 1.1.13 соединён с печатной платой 1.1.4 с аналоговыми шинами центрального процессора 1.1.6 через модуль гальванической развязки 1.1.22. Данные по порогам задаются со СКАДА 3 через МПД 2, которые учитываются центральным процессором 1.1.6 при анализе окружающей среды по загазованности. В реальном времени центральный процессор 1.1.6 анализирует обрыв цепи и возрастание загазованности вокруг корпуса каски 1.1.1 сравнивая данные с заданными со СКАДА 3 через МПД 2. При обрыве цепи между датчиком загазованности 1.1.13 и печатной платой 1.1.4 центральный процессор 1.1.6 сформирует сигнал на звуковой зуммер 1.1.9 и адресные светодиоды 1.1.8 неисправности, которые светятся красным цветом, создавая несимметричную частоту звукового импульса и свечения адресных светодиодов 1.1.8, где время свечения будет 500 мс (0,5 сек), а время затухания 200 мс (0,2 сек). При обнаружении вокруг каски загазованности, превышающей минимально-допустимые значения, центральный процессор 1.1.6 сформирует сигнал на звуковой зуммер 1.1.9 и адресные светодиоды 1.1.8, создавая несимметричную частоту звукового импульса и свечения адресных светодиодов 1.1.8, которые светятся красным цветом, где время свечения будет 1000 мс (1 сек), а время затухания 500 мс (0,5 сек). Сигналы снимаются только после удаления работника из зоны загазованности.The principle of operation of the gas contamination sensor 1.1.13 is based on the change in resistance upon contact with the molecules of the gas being determined. Measuring range: Propane: 200-10000 ppm Isobutane: 200-10,000 ppm (0.46% LEL - 22.6% LEL, or 0.02 - 1% v/v), Natural gas: 200-10,000 ppm (0.46% LEL - 22.6% LEL, or 0.02 - 1% vol.) Gas sensor 1.1.13 is connected to the printed circuit board 1.1.4 with analog buses of the central processor 1.1.6 through the galvanic isolation module 1.1.22. Threshold data are set from SCADA 3 through MTD 2, which are taken into account by the central processor 1.1.6 when analyzing the environment in terms of gas contamination.In real time, the central processor 1.1.6 analyzes the open circuit and the increase in gas contamination around the helmet body 1.1.1, comparing the data with those specified from SCADA 3 through MTD 2. When open circuit between the gas contamination sensor 1.1.13 and the printed circuit board 1.1.4, the central processor 1.1.6 will generate a signal to the buzzer 1.1.9 and the address LEDs 1.1.8 will not serviceability, which glow red, creating an asymmetric frequency of the sound pulse and the glow of the address LEDs 1.1.8, where the glow time will be 500 ms (0.5 sec), and the decay time will be 200 ms (0.2 sec). If gas pollution is detected around the helmet that exceeds the minimum allowable values, the central processor 1.1.6 will generate a signal to the buzzer 1.1.9 and address LEDs 1.1.8, creating an asymmetric frequency of the sound pulse and the glow of the address LEDs 1.1.8, which glow red, where the glow time will be 1000 ms (1 sec), and the decay time will be 500 ms (0.5 sec). Signals are removed only after the employee is removed from the gas contamination zone.
Датчик влажности 1.1.7 используется для контроля влажности окружающего воздуха при работах в условиях, повышенных и/или пониженных температур. Датчик влажности 1.1.7 соединен с печатной платой 1.1.4 с цифровым каналом центрального процессора 1.1.6 через модуль гальванической развязки 1.1.22, что обеспечивает контроль цепи датчика от обрыва, неисправности или замыкания. Центральный процессор 1.1.6 обрабатывает полученные данные с датчика влажности 1.1.7 и передает их через модуль передачи информации 1.1.21 на СКАДА 3 через МПД 2.Humidity sensor 1.1.7 is used to control the humidity of the ambient air when working in conditions of high and / or low temperatures. The humidity sensor 1.1.7 is connected to the printed circuit board 1.1.4 with the digital channel of the central processor 1.1.6 through the galvanic isolation module 1.1.22, which ensures control of the sensor circuit against breakage, malfunction or short circuit. The central processor 1.1.6 processes the received data from the humidity sensor 1.1.7 and transmits them through the information transmission module 1.1.21 to SCADA 3 via MTD 2.
Датчик давления 1.1.9 используется для определения давления окружающего воздуха и высоты над уровнем моря, при этом имеется возможность сбросить расчетную высоту, для определения положения каски (каска снята или находится на работнике). Сброс высоты обеспечивается с помощью СКАДА 3 через МПД 2. Датчик давления 1.1.9 соединен с печатной платой 1.1.4 к цифровому каналу центрального процессора 1.1.6 через модуль гальванической развязки 1.1.22, что обеспечивает контроль цепи датчика от обрыва, неисправности или замыкания. Давление пересчитывается в мм.рт.ст центральным процессором 1.1.6, пересчитанные значения передаются с помощью модуля передачи информации 1.1.21 на СКАДА 3 через МПД 2. Данные давления используются также, как и влажность для определения времени нахождения работника в зоне пониженных и/или повышенных температур.The pressure sensor 1.1.9 is used to determine the ambient air pressure and height above sea level, while it is possible to reset the calculated height to determine the position of the helmet (the helmet is removed or is on the worker). Altitude reset is provided using SCADA 3 through MTD 2. Pressure sensor 1.1.9 is connected to the printed circuit board 1.1.4 to the digital channel of the central processor 1.1.6 through the galvanic isolation module 1.1.22, which ensures control of the sensor circuit from open, malfunction or short circuit . The pressure is recalculated in mm Hg by the central processor 1.1.6, the recalculated values are transmitted using the information transfer module 1.1.21 to SCADA 3 via MTD 2. Pressure data are used in the same way as humidity to determine the time spent by an employee in the zone of low and / or elevated temperatures.
Модуль передачи информации 1.1.21 предназначен для связи по радиоканалу с МПД 2 для передачи информации: температуры, влажности, давления, загазованности, уровня по высоте каски относительно заданного нуля, напряженности магнитного поля, порогов загазованности, температуры печатной платы 1.1.4, уровня заряда аккумуляторной батареи, отработка уставки по температуре и времени, состояние подсветки каски и др. Также имеется возможность управления со СКАДА 3 через МПД 2: уставками порогов загазованности, включение аварийного оповещения каски в случае аварийных ситуаций для предупреждения работника, уставкой температуры, времени нахождения при назначенной температуре, уставка нуля высоты каски.Information transmission module 1.1.21 is designed to communicate via radio channel with MPD 2 to transmit information: temperature, humidity, pressure, gas pollution, helmet height level relative to a given zero, magnetic field strength, gas pollution thresholds, printed circuit board temperature 1.1.4, charge level battery, working out the setpoint for temperature and time, the status of the helmet illumination, etc. It is also possible to control from SCADA 3 via MTD 2: settings for gas content thresholds, activation of emergency notification of the helmet in case of emergencies to warn the employee, temperature setting, time spent at the designated temperature, helmet height zero setting.
МПД 2 предназначен для обмена информацией с МСПД 1. МПД 2 соединяется с МСПД 1 (1 до 247 устройств). Осуществляет преобразования зашифрованной информации с МСПД 1 и передачи ее при использовании протокола ModbusTCP/IP на СКАДА 3.MTD 2 is designed to exchange information with MRTD 1. MTD 2 is connected to MRTD 1 (1 to 247 devices). It converts encrypted information from MRTD 1 and transfers it using the ModbusTCP/IP protocol to SCADA 3.
МПД 2 состоит из:MTD 2 consists of:
2.1 модуль приема-передачи;2.1 module of reception and transmission;
2.2 аккумуляторной батареи;2.2 battery;
2.3 кнопки включения;2.3 power buttons;
2.4 печатной платы;2.4 PCB;
2.5 модуля преобразования протокола;2.5 protocol conversion modules;
2.6 разъем для заряда;2.6 charge connector;
2.7 модуль заряда аккумуляторной батареи;2.7 battery charge module;
2.8 светодиод работы;2.8 work LED;
2.9. центральный процессор;2.9. CPU;
2.10 предохранитель;2.10 fuse;
2.11 модуль гальванической развязки;2.11 galvanic isolation module;
2.13 корпус.2.13 case.
Корпус 2.13 МПД 2 служит для установки в него печатной платы 2.4 с соединенной к ней элементами входящих в состав МПД 2 и служит для защиты МПД 2 от внешних воздействий.Case 2.13 of MTD 2 is used for installation of printed circuit board 2.4 with connected to it elements included in MTD 2 and serves to protect MTD 2 from external influences.
Модуль приема-передачи 2.1 служит для связи с модулем передачи информации 1.1.21 МСПД 1 по защищенному каналу передачи информации. Состоит из процессора, усилителей сигналов, антенного модуля и блока согласования протоколов. Данные с МСПД 1 передаются по защищенному каналу и с использованием шифрования на расстояние до 1000 метров (зона прямой видимости), что обеспечит надежную связь с МПД 2. Модуль приема-передачи 2.1 использует двунаправленный режим связи с модулем передачи информации 1.1.21 МСПД 1 и работает на частоте 2,45 ГГц с использованием шифрования передающих данных. Максимальная выходная мощность 0 dBm, коэффициент усиления антенны: 2dBm. Модуль приема-передачи 2.1 подключается подключен к цифровой шине центрального процессора 2.9 посредством пайки оловянно-свинцовым припоем к печатной плате 2.4 через модуль гальванической развязки 2.11.The transmit-receive module 2.1 is used to communicate with the information transmission module 1.1.21 of the MRTD 1 via a secure information transmission channel. It consists of a processor, signal amplifiers, an antenna module and a protocol matching unit. Data from MRTD 1 is transmitted over a secure channel and using encryption over a distance of up to 1000 meters (line-of-sight), which will ensure reliable communication with MTD 2. The module for receiving and transmitting 2.1 uses a bidirectional communication mode with the information transmission module 1.1.21 of MRTD 1 and operates at a frequency of 2.45 GHz using encrypted transmission data. Maximum output power 0 dBm, antenna gain: 2dBm. The transmit/receive module 2.1 is connected to the digital bus of the central processor 2.9 by soldering with tin-lead solder to the printed circuit board 2.4 through the galvanic isolation module 2.11.
Аккумуляторная батарея 2.2 подключена к модулю заряда аккумуляторной батареи 2.7. Модуль заряда аккумуляторной батареи 2.7 следит за зарядом, разрядом аккумуляторной батареи 2.2, преобразовывает напряжение для питания всех элементов МПД 2 и подключается к ним через кнопку включения 2.3. Модуль заряда аккумуляторной батареи 2.7 подключен к разъему для заряда 2.6 через предохранитель 2.10. На модуле заряда аккумуляторной батареи 2.7 имеется индикация процесса заряда аккумуляторной батареи 2.2. Модуль заряда аккумуляторной батареи 2.7 также подключен к цифровой шине центрального процессора 2.9 для передачи уровня заряда аккумуляторной батареи 2.2 посредством пайки оловянно-свинцовым припоем к печатной плате 2.4. Модуль заряда аккумуляторной батареи 2.7 преобразовывает напряжение подаваемого на вход разъема для заряда 2.6 и преобразовывает напряжение от 7 до 42 вольт.Battery 2.2 is connected to battery charge module 2.7. The battery charge module 2.7 monitors the charge, discharge of the battery 2.2, converts the voltage to power all the elements of the MPD 2 and connects to them through the power button 2.3. The battery charge module 2.7 is connected to the charge connector 2.6 through fuse 2.10. On the battery charge module 2.7 there is an indication of the process of charging the battery 2.2. The battery charge module 2.7 is also connected to the CPU digital bus 2.9 to communicate the charge level of the battery 2.2 by tin-lead soldering to the printed circuit board 2.4. The 2.7 battery charge module converts the voltage of the 2.6 charge connector supplied to the input and converts the voltage from 7 to 42 volts.
Модуль преобразования протокола 2.5 преобразует принимаемую зашифрованную информацию от МСПД 1 через модуль приема-передачи 2.1 в протокол ModbusTCP/IP для передачи ее в СКАДА 3. Модуль преобразования протокола 2.5 подключен к цифровой шине центрального процессора 2.9 посредством пайки оловянно-свинцовым припоем к печатной плате 2.4, через модуль гальванической развязки 2.11.The protocol conversion module 2.5 converts the received encrypted information from the MRTD 1 through the receive-transmit module 2.1 into the ModbusTCP / IP protocol for transmission to SCADA 3. The protocol conversion module 2.5 is connected to the digital bus of the central processor 2.9 by soldering with tin-lead solder to the printed circuit board 2.4 , through the galvanic isolation module 2.11.
СКАДА 3 представляет собой программное обеспечение, служащее для преобразования информации поступающее с МСПД 1 через МПД 2 в человеко-машинный интерфейс интуитивно понятный для контроля за работой работника при выполнении им работ. СКАДА 3 выбирается исходя из факторов: 1. поддержка ModbusTCP/IP через ОРС сервер; 2. Количеством тэгов для информационного наполнения базы данных (выбирается от количества МСПД 1); 3. Временем хранения информации, поступающей с МСПД 1.SCADA 3 is a software used to convert information coming from ISMT 1 through MTD 2 into an intuitive human-machine interface to control the work of an employee when performing work. SCADA 3 is selected based on the following factors: 1. ModbusTCP/IP support via OPC server; 2. The number of tags for the content of the database (selected from the number of ISMT 1); 3. Storage time of information coming from ISMT 1.
Изобретение представляет собой систему, состоящую из сложных технических устройств служащих для выполнения конкретных задач, а именно: The invention is a system consisting of complex technical devices serving to perform specific tasks, namely:
1. Анализ воздушной среды при помощи датчика загазованности; 1. Analysis of the air environment using a gas sensor;
2. Анализ температуры наружного воздуха;2. Analysis of outdoor air temperature;
3. Анализ напряженности магнитного поля;3. Analysis of the magnetic field strength;
4. Анализ атмосферного давления;4. Atmospheric pressure analysis;
5. Анализ влажности окружающего воздуха;5. Analysis of ambient air humidity;
6. Вычисление высоты над уровнем моря;6. Calculation of height above sea level;
7. Передача собранной информации;7. Transfer of collected information;
8. Хранение и отображение информации, поступающей с датчиков и вычисленной информации на основе математических и логических вычислений для анализа и контроля выполняемой работником работы;8. Storage and display of information coming from sensors and calculated information based on mathematical and logical calculations to analyze and control the work performed by the employee;
9. Построение графиков с помощью поступающей информации;9. Building graphs with the help of incoming information;
10. Ведение журнала событий для анализа и контроля выполняемой работником работы;10. Keeping a log of events to analyze and control the work performed by an employee;
11. Формирование аварийно-предупредительной светозвуковой сигнализации для привлечения внимания.11. Formation of an emergency warning light and sound alarm to attract attention.
В алгоритмах заложен:The algorithms include:
1. Постоянный анализ воздушной среды и при превышении порогов, установленных с помощью уставок по загазованности, сработает светозвуковая сигнализация, что позволяет привлечь внимание пользователя;1. Constant analysis of the air environment and when the thresholds set using the gas content settings are exceeded, a light and sound alarm will work, which allows you to attract the user's attention;
2. Постоянный анализ и сравнение температуры окружающей среды, при равной или ниже -30 градусов и по истечении 15 минут, сработает светозвуковое оповещение, и отключится только после того, как работник перейдет в зону с комнатной температурой свыше +18 градусов;2. Constant analysis and comparison of the ambient temperature, at or below -30 degrees and after 15 minutes, a light and sound alert will work, and turn off only after the worker moves into an area with a room temperature above +18 degrees;
3. Постоянный анализ и сравнение напряженности магнитного поля. При достижении порога сработает светозвуковое оповещение;3. Permanent analysis and comparison of the magnetic field strength. When the threshold is reached, a light and sound alert will work;
4. Постоянный анализ влажности воздуха;4. Continuous analysis of air humidity;
5. Постоянный анализ атмосферного давления и пересчет его в мм.рт.ст;5. Constant analysis of atmospheric pressure and its conversion to mmHg;
6. Расчет высоты над уровнем моря;6. Calculation of altitude above sea level;
7. Вычисление заряда аккумуляторной батареи;7. Calculation of battery charge;
8. Шифрование/дешифрование передаваемых данных;8. Encryption / decryption of transmitted data;
9. Передача информации;9. Transfer of information;
10. Преобразование информации;10. Information conversion;
11. Включение и отключение световой индикации каски для работы во время недостаточной видимости;11. Enabling and disabling the light indication of the helmet for work during low visibility;
12. Постоянный контроль датчиков на их исправность. При обнаружении неисправности (обрыва линий связи), включается светозвуковое оповещение;12. Constant monitoring of sensors for their serviceability. If a malfunction (break in communication lines) is detected, a light and sound alert is activated;
13. Контроль сенсорного датчика включения и выключения световой индикации.13. Control of the touch sensor on and off the light indication.
Список источников:List of sources:
1. Инструкция по охране труда при выполнении работ в условиях низких температур № ИВР-003-19 (разработана на основе Методических рекомендаций МР 2.2.7.2129-06 «Режим труда и отдыха работающих в холодное время на открытой территории или в неотапливаемых помещениях»);1. Instruction on labor protection when performing work at low temperatures No. IVR-003-19 (developed on the basis of Methodological recommendations MP 2.2.7.2129-06 "Work and rest regime for workers in cold weather in an open area or in unheated premises");
2. Патент РФ №RU198230U1«Умная каска» МПК A42B 3/04.2. RF patent No. RU198230U1 "Smart helmet" IPC A42B 3/04.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2785360C1 true RU2785360C1 (en) | 2022-12-06 |
Family
ID=
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU183600U1 (en) * | 2018-06-20 | 2018-09-26 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | PROTECTIVE HELMET WITH AUTOMATIC CONTROL DEVICE |
RU198230U1 (en) * | 2019-08-19 | 2020-06-25 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Ухта" | SMART HAT |
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU183600U1 (en) * | 2018-06-20 | 2018-09-26 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | PROTECTIVE HELMET WITH AUTOMATIC CONTROL DEVICE |
RU198230U1 (en) * | 2019-08-19 | 2020-06-25 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Ухта" | SMART HAT |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20100081411A1 (en) | Multifunctional telemetry alert safety system (MTASS) | |
US20110140913A1 (en) | Multifunctional telemetry alert safety system (MTASS) | |
US20060176169A1 (en) | System for sensing environmental conditions | |
KR101951119B1 (en) | Danger warning apparatus of construction site | |
KR20180046813A (en) | System for checking out safety apparatus state of worker in construction filed | |
CN113012390A (en) | Underground safety alarm system device based on big data and alarm method thereof | |
CN109658663A (en) | A kind of comprehensive security protection intelligent monitor system of the cell based on technology of Internet of things | |
Sharma et al. | Development of an early detection system for fire using Wireless Sensor Networks and Arduino | |
CN102393743A (en) | Embedded multifunctional intelligent trolley | |
CN214677782U (en) | Intelligent safety helmet and miner safety monitoring system | |
CN214474499U (en) | Online monitoring and early warning system for safety operation in limited space | |
RU2785360C1 (en) | System for control and collection of information during work with increased danger | |
CN109274934A (en) | A kind of electrical safety monitoring system | |
CN106652296A (en) | Automatic fire detection system | |
CN105469527A (en) | Multisensor-based fire temperature measurement system | |
Charde et al. | A smart and secured helmet for coal mining workers | |
CN102620837A (en) | Distribution type infrared online temperature measurement system for electric terminals of high-voltage equipment | |
CN204522095U (en) | A kind of communication system based on fire hydrant box | |
KR20200073825A (en) | Wearable Gas Measuring System for Checking Dangerous Condition in The Air | |
CN102339526A (en) | High voltage node wireless temperature measurement alarm system | |
CN113760021A (en) | Intelligent laboratory management system based on Internet of things | |
Paul et al. | Smart Helmet For Coal Miners | |
Marpaung et al. | Analysis of controlling wireless temperature sensor for monitoring peat-land fire | |
CN214587226U (en) | Wearable intelligent toxic and harmful gas detection alarm | |
CN202306283U (en) | Embedded multifunctional intelligent trolley |