用於安全系統的互作用的磁標記場和複雜接近警告系統的製作方法

2023-05-17 18:49:51

專利名稱：用於安全系統的互作用的磁標記場和複雜接近警告系統的製作方法
技術領域：
本發明大體上涉及在工作點的安全系統，並且特別涉及互作用的磁標記場和接近 警告系統。已經設計許多方法以保護人們免於被車輛和行動裝置撞擊、夾住、擠壓或另外的 傷害。這樣的車輛和行動裝置可用於地上或地下操作。設備的例子包括道路建設設備，例 如卡車、築路機、壓路機和鋪路機等；露天開採設備，例如用於礫石和沙操作的、前懸式裝載 機、卡車、推土機、輸送機和其他項目；地下開採設備，例如連續採煤機、梭車、輸送機、破碎 機、鏟運機、人員運送車(man-trip)、拖拉機和其他項目。設備還包括在倉庫和航運港使用 的叉式裝卸車、起重機和卡車。
背景技術：
每年在美國被這樣的設備害死數百人。不幸地，已經設計在這些工業操作中保護 人們和財產的系統(例如接近保護和防撞系統等)通常不是非常有效的。有時稱為防撞系 統的新的接近保護系統被開發並且成功地證明在連續採煤機上使用，如在美國專利申請出 版物2006/0087443中公開的，其通過引用全文結合於本文。』443出版物的目的是防止遙控 連續採煤機的人員被擠壓或釘住，並且保護協助使用連續採煤機的其他人員。』 443出版物 還設想向人員提供保護免遭其他類型的行動裝置和機器的傷害。』443出版物的系統採用磁 標記場和活動構造，其包含被保護的人和保護人免遭其傷害的機器之間的雙路通信。向危 險靠近採煤機的工人給予警告。警告還提供給機器的操作員。執行措施以使設備固定直到 人員能夠到達安全位置為止。然而』 443出版物不提供完全足夠用於有許多人員在相同工作空間中臨近多個設 備工作的環境的構造。例如，基本的是，系統的信號或響應僅針對威脅工人的安全的機器和 /或該機器的操作員。否則，來自系統的信號或響應將引起對其他不受影響的機器和/或工 人的不必要的信號或響應。這樣的不必要的信號或響應引起無用的假警報。多年來已經知 道假警報和滋擾警報是許多接近保護系統和防撞系統在真實操作環境中失敗的主要原因。假警報和滋擾警報傳統上是部署的接近系統失敗的主要原因。在真實工業環 境中，接近系統已經經歷涉及保護區域的形狀的許多形式的錯誤以及問題。這樣的錯誤 禾口 問題在 Department of Health andHuman Services 的名為"Recommendations for Evaluating &Implementing Proximity Warning Systems on Surface MiningEquipment，， 的 NI0SH Report RI9672 中論述。當警報響起而沒有真實危險時發生的事情的示例可以關於由大多數工業車輛的 法規要求的標準後退警報來說明。當車輛或機器開始後退時，警報器典型地響起。在有許 多車輛或機器的工作環境中，典型地有許多警報器非常頻繁地響起。這樣警報器很快被工人忽略。這是因為對於每個工人停下考慮每個在他們的工作區域內響起的警報器是不現實 的。即使當僅有一臺車輛，如果該車輛頻繁地後退並且工人頻繁地聽到警報器響起同時知 道他們的安全沒有被威脅到，工人將很快開始忽略警告警報器或警報。於是，當他們的安 全真的受到威脅時，警報器提供不了保護，因為工人會無視警報器，相信它只是又一個假警 報。從而，工人應該僅當存在對他們的威脅時被警告。之前的接近和防撞系統在僅可靠地警告對安全的真實威脅而當沒有對工人 的真實危險時也避免給予警報方面不是有效的。現有技術碰撞警告系統的分析在 No.2007-01-4233 名 % "Development andTesting of a Tag-based Backup Warning System for constructionEquipment」 白勺* 自 SAE International 白勺[^片反_巾&；^。胃 僅一個機器和工人在操作的工作點已經發現存在不足。這些不足在複雜工作區域(區域包 括許多要素)中放大。另一個接近保護概念已經處於開發中以用於在工作點使用，例如在 道路建設地點、露天開採、裝車停車處(loading dock)等使用，其中多個機器和車輛常規地 彼此緊密協同工作，並且其中許多工人在機器周圍的區域內工作。基於測試，已經認識到對 於限制限定的危險區域的需要，使得工人可以在側面或前面靠近車輛而不產生警報。安全系統的另一個挑戰是車輛和設備的操作員可能頻繁地下車和/或離開他們 在操作的設備。現有的接近保護安全系統不區別當操作員在乘坐他的車輛或機器中時的情 況(其中系統不應該產生警告或採取行動使車輛不動的情況)和其中操作員下車並且在車 輛周圍移動而這時需要對操作員全面保護的情況。考慮到世界範圍內射頻識別(RFID)技術的快速發展，已經考慮使用RFID技術和 方案用於接近保護。使用RFID技術的主要缺點是該方法依靠以電磁波譜中的高頻的射頻 (RF)傳輸。因為RF系統的一些類型的最大範圍是幾乎無限的，如果需要多達數英裡，由於 該原因它可能似乎是防撞系統的好的候選，特別地當車輛以較高速度行駛時。同樣，更高的 頻率可以提供大得多的帶寬，其允許實現許多特殊的功能特徵。然而，在複雜工作環境中有 許多反射RF信號的金屬材料和表面，引起RF信號在多個路徑上傳播。如果RF接收器用於 測量RF信號的強度，以便確定車輛和待保護的人之間的距離，則這些在多個路徑上的反射 可以在測量中引起錯誤。雷達系統易於識別在限定的危險區域內的大多數任何物體(即使 物體對安全沒有威脅)。GPS信號也已經發現被附近的設備的反射影響，引起接收器和車輛 之間的距離的錯誤計算。因而，可靠的標記場(例如用於安全區域的)不能用高頻RF系統 維持。另外，RF信號不容易通過地球地層；如此，人員可能被屏蔽在安全系統保護之外直到 太遲而不能採取撤離行動。甚至中頻磁場已經發現在電纜和管道上傳播，使中頻磁場比期 望的更不可靠。與RF場相反，以低頻震蕩的磁場已知是穩定的並且可以有效地用於劃出安全區 或危險區域。這樣的技術在給Schiffbauer的美國專利No. 6，810，353和5，939，986中論 述，它們通過引用結合於本文。儘管這樣的低頻磁場的最大實際範圍在大多數應用中可能 小於50英尺，其大於大多數設備需要或者可取的。典型的拖運卡車將可能最好提供有在 20-30英尺範圍中的警告區域和在10-15英尺範圍中的危險區域。在一些應用中，例如遙控 連續採煤機，操作員大部分時間保持在10-25英尺的範圍內以便保持與機器和緊挨的環境 的良好視覺接觸是必要的。在地下礦山中，磁場無阻礙地通過地球地層使得在角落(不在 視線中的或另外被阻擋的)周圍的工人對於標記場將仍然是可見的。這些磁場不從天線發出而簡單地在產生它們的元件周圍擴張和收縮，並且很好地適用於標記安全區域和非安全 區域之間的邊界。已經做出嘗試以應用標識信息(ID)到磁場作為接近保護或防撞策略的 一部分。然而，對於該方法有嚴重的限制，特別在工作點包括有許多要素(機器、工人等) 的情況下。在低頻的帶寬被限制，從而限制將典型採用的過程。如果兩個相鄰的機器同時 發送它們的ID，低頻場可能衝突，而引起合成場的幅度變化，從而引起數據集中的錯誤。利 用低頻標記場，可用的帶寬不足以允許快速重新發送數據集和使用算法以去除錯誤。許多 要素之間有許多可能的相互作用，其中的情形有時可能被忽略，但也可能對安全是關鍵的。由多個系統產生的場之間的衝突容易發生。工人可能發現他們自己在一個以上機 器的磁場內並且系統響應的協調可能被降低並且是不可靠的。例如，如果用於個人地警告 工人安全威脅的個人警報裝置在兩個機器的兩個危險區域中，並且一個是更大的威脅，則 個人警報裝置必須能夠確定哪一個是最大威脅並且相應地響應。同時，機器的操作員需要 給予該機器的適合的警報，而不是對第二機器適合的警報。當有在相同區域中緊密地一起 工作的三個或四個機器時，關鍵的是在每個附近的工人和每個的操作員不接收令人混淆的 指示。如果警報是令人混淆的，該安全系統將不被使用。需要的是可以可靠地適應具有多 個移動要素的環境的接近系統。還需要有從每個工人發送信息以記錄事件(例如經歷的安全相關事件)的方法， 以允許使用系統例如在緊急情況期間追蹤人員。還需要提供收集涉及個體工人的位置和安 全的數據的部件。另外，對於工人需要能夠向設備和/或操作員提供互作用的響應。此外，儘管低頻場用於劃出保護區域或危險區域是理想的，因為它們是非常穩定 的，但在一些情況下在場形狀方面的該穩定性是不利的。例如，存在在一個位置期望工人靠 近設備而在另一個位置不靠近的情況。示例是正在後退的卡車。在卡車的一側的工人有非 常低的風險或可能根本沒風險；然而，在卡車後面的工人可能有非常高的風險。然而，在卡 車後延伸足夠遠以提供需要的保護的磁場也將對卡車的側面產生比期望的更大的場。因此 還需要能夠使標記場形狀化成排除工人需要位於的區域和/或例如不出現安全風險的區 域。此外，需要的是一種特殊的系統設計和構造用於可靠接近警告或防撞系統，其將避免在 許多多樣的工業工作環境中存在的許多危險。

發明內容
本發明可應用的工作環境是非常多樣的。本文中的篇幅不允許描述所有這些應 用。這些環境中的一個，道路建設環境可用作描述本發明的重要和新穎特徵的基礎。在道 路建設地點的一些工人可能暫時在特定機器周圍工作然後移動到不同的機器或當另一個 機器到達時繼續工作。一些工人可能頻繁地移動通過機器之間的空間。然而其他可能乘坐 在車輛上但也可能從操作一輛車輛切換到另一輛車輛。並且，一些機器可由工人遙控。健 全的接近保護系統必須考慮並且能夠可靠地保持工人安全同時處理所有這樣的操作變量， 並且這樣做而沒有重大的假警報或警告。本發明滿足這些要求。當要求保護所有移動的設備和人員避免碰撞時，複雜的工作環境向接近保護系統 提出較大的挑戰。當在區域中有多個工人時，對一個工人的系統響應不幹擾、打斷、或混淆 系統向其他工人的動作是基本的。因此，警告或警報僅針對需要這樣的警報的工人而不針 對其他工人是重要的。這樣，操作員或關聯的工人將知道，當他們接收到警報時，警報明確地意在提醒他們採取某個行動以避免或規避危險。在一個實施例中，本發明提供安全系統，其包括產生建立邊界的磁場的發生器，其 中發生器能夠接收射頻信號。還提供射頻裝置，其發送射頻信號，該射頻裝置能夠感測磁場 並且產生射頻響應。在該安全系統中，發生器在第一預定時間段期間產生磁場，並且在其之 後在第二預定時間段內感測來自射頻裝置的射頻響應信號。在另一個實施例中，本發明提供安全系統用於產生形狀化的安全邊界。該安全系 統包括產生具有第一邊界的第一磁場的第一發生器，和產生具有第二邊界的第二磁場的第 二發生器。根據本發明，重疊第一和第二邊界產生不同的邊界，並且第一和第二磁場按順序 產生。在更另一個實施例中，本發明提供用於安全系統的磁場發生器，包括用於產生震 蕩的定時脈衝的磁場發生器控制器和用於放大震蕩的定時脈衝的放大器。發生器還具有繞 組和鐵氧體，其中放大的震蕩的定時脈衝產生通過繞組和鐵氧體的電流，從而創建具有強 度的磁場。根據本發明，磁場的強度通過調節定時脈衝的寬度是可變的。


本發明的上述和其他優勢和特徵將從連同附圖提供的下列詳細說明更加清楚地理解。圖1示出根據本發明的實施例的具有安全系統的示範性工作點。圖2示出根據本發明的實施例的標記場發生器和個人警報裝置的示意圖。圖3A-3D示出根據本發明的實施例的具有適合於使標記場形狀化的安全系統的車輛。圖4示出在圖3A-3D中圖示的安全系統的形狀化的標記場。圖5示出根據本發明的實施例的標記場發生器的示意圖。圖6和7示出根據本發明的實施例的安全系統部件之間的通信的時序圖。
具體實施例方式本發明特別可應用於要求人員臨近各種危險要素(例如機器、行動裝置、遙控機 器和操作的車輛等)的工作點。這樣的工作環境可包括是內在危險的並且應該避開或只能 非常小心地進入的位置。這樣的工作環境的示例是露天開採、地下開採、礫石和沙操作、道 路建設、倉庫、船運碼頭、焦化廠等等。工人當在這樣的環境中進行他們的工作時有時被撞 擊、夾、擠壓或另外傷害。在工作點各種要素之間的碰撞需要避開同時以避免財產損害。本發明通過使用新穎方法和用於實踐該方法的裝置克服現有技術中的限制以用 於產生和協調磁標記場並且用於通過RF傳輸響應於磁標記場。本發明的安全系統還提供 特殊功能，這些功能使安全系統更可靠、更加用戶友好的、更多用途的並且能夠利用內在的 系統能力以提供其他益處。如本文公開的，各種保護區域可以形狀化以適合具體的設備或工作區域配置。從 而，產生具有期望形狀的安全區域是可能的。另外，本發明的重要方面是操作成脈衝化磁標 記場的方法和裝置，每個脈衝由低頻震蕩構成。脈衝在本文中稱為PING。裝置還操作成響應 於PING而脈衝化RF傳輸，其在本文中稱為ECHO。磁場的典型脈衝(PING)將例如在1毫秒期間產生場的73次震蕩。RF響應的典型脈衝(ECHO)將例如在250微秒期間產生229，000 次循環。本發明是健全的，提供非常可靠的警告系統。除了當有危險時提供警報或採取行 動的必要性外，當沒有危險時本發明的安全系統不產生假警報。大多數以前的系統在相同 限定的一般區域中向多人提供有意義的保護免遭多個機器傷害方面取得很少或沒有取得 進展。本文描述的PING/ECH0系統在真實工業環境(包括複雜的設備和人員設置)中可靠 地提供幾乎無錯的警告。現在參照圖1，圖示有實現本發明的實施例的工作點的簡化示例。圖1示出兩輛 車輛20、40和三個標記場發生器(MFG)22、44、46。圖1還示出三個個人警報裝置(PAD) 30、 32、34，其由工人A、B、C攜帶。圖1還示出工人D，攜帶PAD 36，該工人D在操作或駕駛車輛 20。MFG和PAD是PING/ECH0系統的基本元件並且參照圖2更詳細地描述。MFG 80示 出具有微控制器82，其產生低頻震蕩，其由放大器84放大。低頻震蕩產生通過在鐵氧體90 周圍的繞組86的低頻震蕩電流。電容器組件88與繞組86串聯連接以產生震蕩磁場。選擇 電容器組件88中的電容器的值以產生以PING/ECH0系統的操作頻率的串聯諧振電路。典 型的電路將包括例如具有大約163微法的電容的大約300微亨的電感值。本發明的串聯諧 振電路的使用用更少驅動電壓產生通過繞組86的更高電流。磁標記場92然後在磁標記場發生器80周圍產生。磁標記場92以選擇的操作頻 率擴張和衰減。例如大約73kHz的操作頻率已經發現是合適的選擇。具有本文公開的教導 的知識，在磁學、調諧電路和計劃的應用中在行的人可以選擇操作頻率和電路元件以適合 具體的應用。例如，操作頻率可減小到25kHz(如果L/C比例和用於驅動LC電路的電壓不 導致大於對於要求的系統響應所期望的上升時間)。高於大約100kHz的更高頻率應該在地 下開採中避開因為它們易於在電纜和管道上或通過其他金屬物體傳播。圖2中還示出個人警報裝置(PAD) 60。PAD 60具有三個正交線圈62，其感測標記 場92，並且進而通過濾波器66和放大器68傳遞感測的信號/信息進入探測電路64。微控 制器70測量信號的強度，並且具有電池71。微控制器70打開RF發送器72以通過天線74 發送返回信號76 (ECHO)到發生器80中的接收器天線94。ECHO信號76然後傳遞到MTO接 收器96，其登記ECHO的存在並且發送適當的響應/信息到微控制器82。在使用中，MFG微控制器82確定響應於由MFG 80發送的PING92是否已經接收到 ECHO 76。MR；微控制器82還確定發射ECHO的PAD所在的安全區域。警報信號發送到位 於車輛操作者附近和/或在車輛上的警報系統98。警報信號對於受影響的工人是可聽的 和/或可見的。對於該配置示出的MFG 80的外殼81可以是防爆類型，使得它可在地下採 煤或可能有爆炸環境的其他應用中使用。關於MR；和PAD的其他細節(包括例如外殼如何 構造)在』 443出版物中公開，並且通過引用結合於本文。再次參照在圖1中示出的工作點，系統要素之間有許多可能的合作和潛在的破壞 性關係(即使對於該簡單示例)。由於具有更多的要素，可能關係的數量快速增加。真實 操作環境常常包括許多MFG和許多更多PAD。例如，由於具有四輛車輛或機器、四個操作員 和四個其他的工人，各種PAD和由MFG產生的多個安全區域之間有數百個關係和可能的衝 突。例如，如果所有標記場被連續地脈衝化，那麼在任何點處標記場之間的複合場是這些場的矢量和。如果標記場還包括任何ID或相似數據，它可被其他標記場推翻或引起與其他標 記場的衝突，從而產生錯誤。PAD必須能夠測量它們所在的標記場中的任何標記場，測量它 們以知道哪個系統(MFG)產生該標記場，並且僅響應於應該響應的標記場。例如，考慮梭車正靠近連續採煤機以裝載煤礦的情況。梭車必須靠近連續採煤機 直到它與採煤機接觸，使得兩個機器產生的標記場之間有顯著的重疊。標記場之間可能有 衝突，其進而對於正在那些區域中使用的PAD是成問題的。如果這些場幹擾或PAD不能響 應於兩個機器，則工人將不被完全保護。安全系統的警告適當地對應於至少兩級威脅，同時對於最嚴重的威脅給予優先 級，這有時是非常重要的。例如，在圖1中由磁標記場限定兩個區域等級。警告區域28、58 是應該避開的區域，因為危險正在靠近。危險區域26、56是工人將處於迫近的危險中並且 應該立刻移動到較安全位置或應該使用他的PAD (例如)上的緊急停止特徵以停止機器的 區域。另外，監視區域24、54可以用於提醒工人他們在配備有接近保護的機器附近(即使 他們不在危險中並且可不接收警報)。其他的附加區域可以被限定以允許執行其他的功能， 例如授權PAD發送數據用於記錄來自PAD在感測的系統或環境的信息。安全系統必須能夠處理的情況的一些圖示如下。參照圖1，攜帶PAD 30的工人A 和攜帶PAD 32的工人B最初在車輛20的後部，如示出的。攜帶PAD 32的工人B然後從危 險區域26移出並且進入車輛20、40的監視區域24、54。同時，攜帶PAD 34的工人C離開他 的車輛40的駕駛室並且從危險區域56移動到在第一車輛20的後部的危險區域26，以加入 其他兩個工人A、B。為了完成位置上的這些變化，工人B、C已經經過兩輛車輛20、40的多 個安全區域(標記場)。攜帶PAD 34的工人C經過至少四個區域，並且同時經過兩輛車輛 20,40的區域。不僅必須兩輛卡車20、40的磁標記場不衝突，而且PAD 30、32、34必須不與彼此或 MR；衝突。系統能夠認出有工人在它們的危險區域26、56中，並且如果沒有那麼是否有工人 在它們的警告區域28、58中，這是重要的。根據本發明，PAD 30、32、34警告工人並且系統 警告卡車的駕駛員，且沒有一個安全系統部件屏蔽或混淆另一個。本發明的系統(其包括 例如如下文詳細論述的PING/ECH0技術)允許所有這些相互作用快速發生並且沒有衝突。在』443出版物中已經證明以低頻操作的震蕩磁場提供在尺寸上穩定的標記場。還 已知這樣的低頻震蕩場將穿透大多數材料，包括地球地層；然而，不會輻射能量使得沒有多 路徑反射。缺少輻射是由於發生器元件的尺寸與場的波長(對於73kHz震蕩是大於4000 米)相比是非常小的。來自使用非輻射磁標記場的另一個益處是磁場的強度與離場發生器 的距離的立方成反比例變化，相比之下，來自天線的RF發射與距離的平方成反比例減小。 該立方關係減小與其他附近的標記場的衝突量(如與輻射的RF波比較)，並且當確定從傳 感器到發生器的距離時允許更大的準確度。本發明提供可靠和準確的方法用於允許許多活動的要素彼此兼容和合作。在一個 實施例中該方法是以可控、半隨機化的方式產生磁場的短脈衝，以及從工人攜帶的感測那 些脈衝的PAD或TAG獲得響應。通過以半隨機化方式產生短脈衝(在產生PING時)，設置 定時窗口並且通過使用隨機數發生器選擇該定時窗口內的震蕩將產生時的特定點。同樣， 如果發送PING的脈衝猝發(burst)，響應於此而可產生ECHO脈衝猝發，這些PING之間的時 間間隔可以是小的定時窗口，在持續時間上其可以是僅例如幾個毫秒。設置系統使得來自多個PAD的多個ECHO和這些ECHO的反射將不損害正確操作。另外，在系統內提供靈活性 以允許提供重要的特殊特徵。例如，代替產生單個PING，若干個PING可以由多個發生器連 續地產生，並且PAD可以程序化以在對將採取的行動做出邏輯的決定之前等待直到已經接 收所有PING為止。有各種必須考慮的特殊情況。例如，如果工人位於兩輛車輛之間，對工人不構成威 脅的車輛一定不能屏蔽更近的或更危險的車輛。還有關鍵是，操作員知道是否有任何工人 潛在處於危險中，而不管有多少工人在工作區域中。並且，如果自動關閉或減速特徵正由機 器使用，系統還必須能夠確定是否有任何情況已經達到這樣的潛在危險等級。為了完成這 些和其他重要功能，安全系統的部件提供邏輯功能並且快速可靠地通信。這通過使用短歷 時PING和短歷時ECHO的組合、實施狹窄持續時間窗口用於接收PING和發送ECHO、隨機時 間生成和在信息交換的兩端做出邏輯判定而完成。PING/ECH0系統向要求的系統能力提供健全的基礎。PING在持續時間上是短的 並且以半隨機的方式每秒發送多次，使得PAD有時間從許多源接收PING。如果PAD在警告 或危險區域中，它經由在特定時間的特定持續時間的RF傳輸通過ECHO來響應指示PAD所 在的區域的信息。產生PING的每個系統還具有當前警報狀態，其代表安全系統知道工人 在保護區域中。如果PING/ECH0序列已經出現並且向系統指出高於當前警報狀態的警報等 級，系統可在進入更高警報狀態之前產生兩個或三個或更多PING/ECH0交換的快速脈衝猝 發以證實最初的PING/ECH0交換是正確的。脈衝猝發機制設計成避免假或滋擾警報。如果 PING/ECH0序列未能確認狀態，過程可以每秒重複多次。因為這些PING以半隨機時間間隔發送出，兩個MFG可以產生在時間上重疊的 PING，這是可能的。如果PAD在這些MFG中兩個的附近，它可能誤讀場強並且可能響應而產 生錯誤的ECHO。脈衝猝發確認序列(其中多個PING作為一組發送，但由短的固定或隨機時 間段分開)設計成大大減小假警報信號的統計可能性。PING和脈衝猝發確認序列隨機化 到這樣的程度以致系統會錯誤地進入警報狀態是極不可能的(即使若干系統靠近彼此操 作)。例如，一旦第一PING/ECH0交換已經完成，可以發送三個脈衝，且條件是脈衝之間的間 隔從250微秒和5毫秒之間的範圍變化的數集中隨機地選擇。PING/ECH0系統的重要方面是可以使給定工作複雜環境中的所有PAD(或TAG)以 完全相同的方式響應或可以使一些以不同的方式響應。使工作區域中的所有PAD或PAD的 一些組以相同的方式響應提供優勢。例如，它們可以各自程序化使得來自偶然同時處於相 同區域中的多個PAD的信號將彼此增強。利用該方法，攜帶PAD的工人可以在該複雜環境 內從一個工作點移動到另一個，並且確保具有相同等級的保護。但在要求特殊情況的地方， PAD可以唯一地程序化並且在機器上的系統可以唯一地程序化。例如，如果卡車正被保護免 於後退到廢土上而掉入深坑中，PAD可以附連到當卡車後退到期望的傾卸點時是在危險區 域的位置的杆。它可以設置成感測由卡車後部的電感器產生的場。在卡車後部的電感器將 典型地限定危險區域。該PAD的靈敏度可需要設置在由工人佩帶的其他PAD的不同的範圍 中，雖然這是不必要的。將需要考慮該情況和操作場景。但是，PAD還可以程序化以僅響應 於在卡車前部的發生器，該發生器對於典型的PAD設置將具有延伸到靠近卡車最後車軸的 場。PAD由於已知的序列(其中將由三個發生器產生(典型配置)場)將知道哪個發生器 在卡車的前部。然而，這必須非常小心的完成使得標準配置PAD的使用將繼續提供相同的保護。在一些工作區域，工人必須靠近車輛或機器的側面，但不應該在這些車輛或機器 的後面(至少當它們後退時)。在這些情況下使標記場變窄使得工人可以更靠近車輛的側 面而不啟動在他們的PAD上的警報或警告操作員，這是有幫助的。因為低頻磁標記場的一 個重要特性是它們的形狀易於是高度可預測的和不變的，從實踐的觀點，這些場不能形狀 化為在車輛或機器的側面變窄。本發明公開多個標記場發生器的使用以改變標記場的形 狀。改變磁標記場的形狀的一個方法是通過使多個發生器中的一個或多個的相位反向。對 場形狀的更多控制可以通過考慮根據本發明標記場可不同時存在的事實完成。通過要求 PAD處於兩個發生器的相同區域中，該區域的形狀減小到這些場重疊的範圍，因為這兩個發 生器位於這些發生器之間的重疊的範圍更小。如果產生的這些場的電感器例如在卡車的後 部角落，那麼重疊的場將以卡車的後部為中心並且它們的寬度將由場的強度確定並且PAD 對其的靈敏度已經程序化。此外，該要求可以放置在PAD上，其通過在微控制器中使用軟體以從該區域排除 重疊範圍(area of overlap)。通過結合PING/ECHO方法與微控制器中的邏輯能力，完成保 護區域的有意義的形狀化。例如，卡車後退的區域可以靠近卡車的後部開始並且在卡車的 後邊以箭頭形狀延伸。這產生保護的理想區域。前面的人員和後擋板的後部將不在警報區 域中並且駕駛員將不在警報區域中。多個標記場可以通過限制每一個到短期持續時間、產生脈衝或PING而佔用相同 空間，該脈衝或PING例如在持續時間上可僅是大約1毫秒，其是大約73kHz震蕩的73次循 環。因為有臨近的兩個發生器可偶然同步的可能性，使得來自這些發生器的PING同時或幾 乎同時出現，PING之間的持續時間在時間窗口內隨機選擇(圖6和7)。這樣，如果這些發 生器偶然同步，響應的ECHO之間的衝突的可能性大大降低。已知的問題是響應於其他PING的來自其他PAD的採用RF傳輸的形式的ECHO可 以被MFG 80錯誤地接受為ECHO(圖2)。為了解決該問題，MFG 80中的接收器96尋找在特 定的時間窗口(例如在發送PING後一或兩毫秒的時間窗口)期間出現的返回ECHO。此外， 預定的時間延遲可在發送PING後和特定時間窗口開始前實施。這樣，為了使來自其他源的 雜散脈衝(strap pulse)被錯誤地接受為響應ECHO，它必須出現在精確限定的窗口內。但是，仍然有錯誤可以發生的可能性，即使該可能性是小的。為了確保接收的RF 信號是有效ECHO，本發明的系統可以操作成在脈衝猝發中發送一系列PING，然後接收和分 析對應的ECHO。該脈衝猝發的PING在下一個PING窗口可從任何其他MFG (其可能已經同 時發送PING)獲得之前被快速執行。在PAD在兩輛車輛或機器上的兩個MTO系統的相同區 域中，並且它們還在PAD進入這兩個MR；系統的區域的時刻偶然同步的不太可能的情況下， PING/ECH0脈衝猝發序列將被拒絕。然而，整個過程將在下一個PING窗口內重新開始，這時 將發送下一個隨機產生的PING(典型地在0. 050和0. 250秒之間後)。該整個序列再次同 時發生的極小的可能性是如此小以致於它可以被忽略。為了證實ECHO是有效的，上述序列 可以非常快地重複若干次。如果對PING的重複序列的所有響應ECHO沒有如預料的那樣接 收到，微控制器82假定最初的ECHO是無效的並且不再採取行動除非隨後的PING產生有效 ECHO。但是，如果ECHO確認是有效的，微控制器82將採取它被程序化所要採取的行動。使用PING的脈衝猝發以確保ECHO是有效的備選策略是在選擇的時間段內在隨機基礎上產生PING，並且要求PING和ECHO的序列被接收以建立已經完成了有效讀數和響應。 同樣，建立用於接收ECHO的定時窗口在一串PING/ECH0交換內可以是可變的以進一步減小 來自其他源的噪聲被解釋為PING或ECHO的可能性。PING和ECHO的長度和接收窗口還可 在代表危險的不同等級的響應的時序和/或持續時間上變化。一旦PING/ECH0系統已經根 據本發明構造使得PING由磁標記場產生而ECHO由RF鏈路返回，可採用傳輸的時序和持續 時間以及傳輸之間的間隔的各種組合。因此，可以意識到任何發生器可以產生他的標記場而不幹擾另一個場。還由此得 出，ECHO可以可靠地指出PAD在警告區域、危險區域或其他限定區域中而沒有衝突。在MFG 80中的微控制器82然後例如可以可靠地向來自在危險區域中的PAD的ECHO給予優先級超 過給予在警告區域中的PAD的優先級。PING/ECH0概念的某種多用性通過保護區域或危險區域可以形狀化的方式證明。 通過使用鐵氧體產生的磁標記場具有大約是橢圓的橫截面的形狀。如上文說明的，標記場 是穩定和可靠的，並且保持它的形狀。然而，如果使用多個發生器，所得的標記場的形狀可 以通過本文公開的技術改變。可以使用兩個發生器以產生重疊標記場，並且被定時以便不 在同一時刻出現。將在這樣的工作點使用的PAD然後可以程序化以僅當PAD在這兩個發生 器的區域內時報警，即僅當PAD感測到來自兩個或多個發生器的PING時報警。如果需要， 在大型設備上具有三個或更多發生器以產生甚至更受限制的場是可能的。另外，這些重疊 的場可以調節成具有不同的強度以便進一步改變區域的形狀。根據本發明，由每個MR；產 生的這些場的強度的調節可以通過調節驅動通過發生器的電流的脈衝的寬度完成。對PAD 中的微控制器編程以對MR；場具有不同的靈敏度，其將調節場的尺寸，由此調節在車輛或 機器上的危險區域的尺寸和形狀，這也是可能的。微控制器輸出信號到發生器使得這些場 彼此相反而不彼此增強以便產生特殊的場配置，這也是可能的。可以使用三個或更多發生 器以進一步限制或改變保護區域或危險區域。區域形狀化特徵的有效性的示例在圖3A-3D和4中示出，其中組合三個發生器的 標記場的效果按順序示出。這些圖基於實際測試數據和由發明者組織的測試準備。圖3A示 出具有前部122和後部124的車輛120。在圖3A中，警告區域102和危險區域104由MFG 100脈衝化或以別的方式產生。MFG 100位於車輛120的左後部。在圖3B中，示出MFG 140， 其位於車輛120的右後部。MFG 140創建警告區域142和危險區域144。接著，圖3C示出由 發生器100、140產生標記場(如在圖3A和3B中示出的)的重疊範圍。在實施例中，那些 重疊範圍將是被工人避開的。圖3D示出警告區域172、危險區域174和安全區域134，其通 過重疊標記場而構建。警告區域172和危險區域174通過要求PAD確定它是否在車輛120 的後部上的MFG 100、140兩者的警告區域102、142內而創建。相似地，PAD將確定它是否 在那些發生器的兩個危險區域104、144內。安全區域134通過調節由在車輛120的前部上 的MFG 130產生的場的強度而創建使得警告區域大約到達例如卡車的第三車軸(axel)的 位置。安全系統的完成的形狀化區域在圖4中示出。圖4示出完整的形狀化區域，加上 由第三發生器130產生的安全區134。在形狀化區域中，安全區134從由MFG100、140創建 的重疊的危險和警告區域中排除。用於排除安全區134的一個技術是通過使PAD認出標記 場被脈衝化的序列(例如，安全區134將是由PAD感測的第三PING)並且認出由MFG 130創建的安全區134的特定強度。圖4示出在車輛120附近的三個工人162、164、166和駕駛 員160。示出安裝的(並且在圖5中示出電連接的)兩個磁標記場發生器100、140已經放 置在靠近車輛120的後部124。來自這些發生器的由區域邊界182、184指示的場粗略地近 似橢圓的形狀，但它們組合成限定警告區域172和危險區域174。這些區域172、174應該避 開，除非在工人166的位置的工人確實沒有危險並且可能需要在那個位置。本發明的新穎 方面是增加代表安全區域134的場，其可以用於取代重疊的危險區域的效果，但僅在已知 為安全的區域中。如果PAD在由特定電感器產生的特定場的警告區域內，該了解用於忽略 處於其他發生器的區域內。因此，如果兩個危險區域相交在某個方向產生大於期望的場，第 三發生器的使用允許在第三發生器的方向上限制該場的尺寸。如之前說明的，由每個發生器產生的場的總尺寸由輸入發生器的功率和由探測場 的PAD的靈敏度確定。輸入功率和PAD靈敏度可以例如通過軟體中的變化調節。由軟體做 出的對這些參數的變化可以通過使用在PAD上的開關或使用通過向微控制器發信號以做 出這樣的調節的開關啟動。在卡車的後部的兩個發生器100、140限定警告區域172和危險 區域174期間，第三發生器130限定安全區域134。第三發生器130示出位於其他發生器 100、140前面，靠近卡車120的前部122。它也可以位於其他朝前的位置。由該第三MFG130 產生的標記場限定安全區域134。當在該區域中時，將沒有來自PAD的警報(例如對於工人 166或操作員160)。已經限定在卡車的後部要避開的區域並且已經限定後擋板向前的安全 區域，使所得的要避開的形狀化區域是理想的。現在，說明來自PING/ECH0系統的脈衝化如何與來自PAD的脈衝化結合起作用。在 圖5中示出的框圖描繪系統部件的實際設置以產生形狀化的危險區域和安全區，如上文描 述的。微控制器202典型地在一毫秒期間產生73kHz震蕩波形。儘管震蕩的頻率和震蕩的 脈衝的持續時間可以程序化，它們必須非常精確地控制。微控制器202決定在脈衝序列中 需要哪個電感器204、206、208並且發送信號到與該電感器關聯的放大器210、212、214。然 後放大這些信號並且所得的電流通過電容器組件216、218、220和電感器204、206、208的串 聯組合發送。電容組件216、218、220可包括調節以允許電路的調諧到諧振以便最大化場的輸 出。或者，它們可調節以使電路失諧以減小電流量，從而減小標記場的尺寸。如之前說明的， 通過調諧電路的平均震蕩電流可以通過程序化發送到放大器的波形的寬度而調節。參照圖 4，由位於區域172的工人162佩帶的PAD將測量由MFG100、140兩者產生的場的強度並且 確定它正測量來自MFG 100、140兩者的場強，其指示它在兩者的警告區域中。來自MR；的 脈衝由MFG控制組件200中的微控制器202產生，由放大器210、212、214放大，然後在電感 器204、206、208周圍推出。這些脈衝由該三個電感器按順序產生，使得在任何時間點僅一 個電感器在產生標記場。這些場脈衝是PING，如本文論述的。當由示出在交叉影線區域172中的工人162佩帶的PAD確定它在發生器兩者的警 告區域中時，它準備警告攜帶該PAD的工人並且向在車輛中的操作員160發送警告。然而， 該PAD還檢查以確定它是否在安全區域中。如果不在，它響起警報並且還可亮起LED，並且 向操作員160發送信號以響起可聽警報222和亮起LED224、226，以警告操作員PAD在警告 區域中。如果它在第三電感器的警告區域中，例如在PAD166的位置，它將指示工人朝卡車 的後面前進太遠而不在被後退到上面的危險中，意味它在安全區域134中，並且因此將不設置警報。然而，因為PAD到卡車的後部，它不會確定它在第三電感器的場中，因此它將向 工人響起警報(既是可聽並且可見地)，並且可聽並且可見地警告卡車駕駛員160。現在，考慮由工人164佩帶的第三PAD。對於在該圖示中示出的配置，存在在後部 的兩個發生器的危險區域重疊的範圍，示為雙交叉影線，並且PAD164位於該區域中。PAD將 響起危險警報並且啟動在車輛的駕駛室中的警報(可聞並且可見地)。當PAD164尋找來自 第三發生器130的PING時，它將不會被看見因為安全區場已經調節成在卡車124的後面向 前幾英尺結束。因此，它將在危險區域174中時行動，警告工人164並且警告在駕駛室中的 駕駛員160。MTO和PAD之間的通信的示範性圖在圖6中示出，其中線Ml、M2和M3分別描繪 MFG1、MFG2和MFG3的輸出(脈衝)，如每個MFG發送PING 190。線P1、P2、P3和P4分別圖 示PAD1、PAD2、PAD4和PAD4的輸出，該輸出是VHF射頻ECHO 192。在該示例中，所有三個 MR；可以從所有四個PAD接收信號，反之亦然。MRil在標記W1A和W1B的預定時間窗口期 間尋找ECHO信號的存在。MFG2在標記W2A和W2B的時間窗口期間尋找ECHO信號的存在。 並且，MFG3在標記W3A和W3B的時間窗口期間尋找ECHO信號的存在。在圖示的示例中，PAD1感測來自MFG1的PING 190，測量信號強度並且確定它在危 險區域中，並且在預定時間延遲後通過在VHF信道上發射脈衝響應。示範性的預定延遲是 大約1毫秒，但可以高達大約10毫秒，這取決於其他考慮。PAD2感測來自MTO1的PING190， 測量信號強度並且確定它也在警告區域中，並且在預定時間延遲(其可與PAD1的預定時 間延遲不同)後通過在VHF信道上發射ECHO響應。PAD3感測來自MFG3的PING190，測量 信號強度並且確定它在危險區域中，並且在預定時間延遲後通過在VHF信道上發射脈衝響 應。PAD4感測來自MFG3的PING，測量信號強度並且確定它在危險區域中，並且在預定時間 延遲後通過在VHF信道上發射脈衝響應。因為MFG1在時間窗口 W1A期間在VHF信道上探測到ECHO，它作為指示解釋為PAD1 在它的危險區域內的標記場中存在。MFG1還在時間窗口 W1B中感測VHF信號並且確定PAD2 也在警告區域內存在。MFG2在它的時間窗口 W2A和W2B中任意期間在VHF信道上沒有感 測到任何ECHO，並且得出結論沒有PAD在它的危險/警告區域任一個中。MFG3在時間窗口 W3A期間探測到信號，並且得出結論肯定有至少一個PAD在它的危險區域中。因為無關的 脈衝出現在這些時間窗口中是可能的，MFG不引起警報狀態直到它們例如在至少兩個連續 PING後的相同的時間窗口中接收到ECHO。現在參照圖7，提供關於PING和ECHO的脈衝化怎麼可以定時以使PING/ECH0交換 發生而沒有衝突的細節。圖7的左半邊300代表對於進入或在警告區域內的PAD的PING/ ECHO事件。線302是示出由MFG產生的PING脈衝304的時間線。線306是由PAD產生的 ECHO脈衝308的時間線。根據本發明ECHO脈衝308在可從小於一毫秒到幾毫秒的預定 延遲324後出現。要素310是ECHO事件的細節，並且示出在ECHO事件320內的ECH0308。 ECHO事件320由時間段330、332、334和336構成。ECHO事件320代表在MFG中預置的接 收ECHO的持續時間窗口。在ECHO事件320內部的ECHO條308代表來自PAD的短脈衝，其 必須在例如時間窗口 320的第一時間部分330中出現。圖7的右側320代表對於進入或在危險區域內的PAD的PING/ECH0交換。注意 在該示例中的ECHO 328要求是足夠長的以在時間窗口 320的所有時間部分330、332、334、
14336中出現。還示出兩個附加PING304和兩個附加ECH0328。三個PING構成脈衝猝發，其 中這些PING可分開1-10毫秒。在圖示的實施例中，在所有三個ECHO已經在時間窗口內接 收到後MFG和PAD設置警報。由於PING是非常短的，可以由MFG每秒產生多個PING，確保 可以做出PING/ECH0交換而沒有衝突。可以做出統計計算以指出沒有來自附近系統的衝突 的成功的PING/ECH0交換的高概率。PING可在0. 050和0. 250秒的窗口內例如大約平均每 0. 125秒發送一次。在第一窗口期間沒有來自兩個系統的PING之間的衝突的成功的交換的簡單機率 是124/125。在完整一秒中不能做出成功交換的概率等於(1/125)8，粗略地6X10_16。每當 考慮多個發生器、許多PAD、用於形狀化的更長脈衝和ECHO之間的可能衝突，在即使半秒中 的成功交換的概率是非常大的，保持如此大使得不具有任何實際上的擔心。相似地，考慮三 個完全隨機化的PING/ECH0交換的要求，假PING/ECH0發生的概率是非常小的。測試已經 確認非常高的可靠性。應該注意之前提到的關於多路徑、反射、幹擾等問題不影響ECHO，因 為要求僅是在指定時間點接收指定持續時間的脈衝。注意在圖4中卡車駕駛員160在安全區域134中使得他的PAD將不設置警報並且 他自由離開卡車而不進入警告區域172或危險區域174。其他工人可靠近駕駛員160以進 行面對面交流而不引起警報。還可以為使用來自卡車系統的倒退信號執行措施以除了當卡 車倒退時之外則關閉保護系統，如在SAE 2007-01-4233中描述的評價中完成的。然而，由 於安全區域134按照它的方式限定，對僅倒退保護的需要減小了。在一些情況下，僅當車輛 在倒退時使系統激活可以產生不安全的狀態，因為在卡車處於倒車直到它開始向後移動的 時間之間可能不總是有漫長的延遲。對死亡的安全報告顯示這是真實的。示例是車輛停在 斜坡上使得它可以在離合器合上之前開始倒退移動的情況。參照圖5，在操作員監視器232中提供電位計228、230，操作員監視器232典型地 位於車輛的駕駛室中，電位計228、230用於減小磁場的尺寸(如果這是期望的)。在監視器 的外殼中提供孔使得可插入螺絲刀以做出調節。從電位計228、230的位置得到的電壓用作 微控制器202的輸入，微控制器202做出減小(如果必要的話)。該減小通過縮短驅動放大 器210、212、214的73kHz方波信號的寬度而在控制組件200內完成。通過縮短這些信號， 較少能量輸入到諧振LC電路，從而減小通過LC電路的平均電流並且減小磁場的尺寸。在操作員監視器232處信號是可得到的以在車輛的電力系統中使用以減慢或停 止車輛(如果這在該特徵是可取的特定工作環境中對特定車輛適合的)。附加的燈或警報 器可以安裝在卡車的後部上以對警告或危險狀態響起。可以使燈以不同的頻率閃爍以區別 警告狀態和危險狀態。相似地，警報器可以採用不同的方式響起用於相同的目的。PAD通常 提供蜂鳴聲用於警告其中蜂鳴聲的速度隨著PAD進一步進入警告區域遞增，然後給出連續 不斷的蜂鳴聲或三倍快的蜂鳴聲以指出它在危險區域中。本發明的系統可靠近特別危險區域安裝，這可以跟特別位置的地況有關，使得攜 帶PAD的人將在進入區域之前被警告。該系統還可安裝在危險設備上並且可操作使得每當 人靠得太近時危險設備將被停止。設備可在通過可聽的聲音或燈光向人發出警告後或與其 同時被停止。這些警告可由PAD或由安裝在設備上的系統或由兩者發出。該類型的區域監 視系統可以是電池操作的，使它們是便攜的。每當PAD進入限定的危險區域時，命令微控制器上的邏輯採用特殊方式操作，稱為在警報狀態中。一旦在該警報狀態中，它開始執行一旦已經確定PAD在危險區域內需要 執行的其他功能。活動的警報狀態直接確定對於被保護的機器響起哪些(如果有)警報和 /或採取哪些其他行動(例如減緩或停止機器等)。該系統還了解其他內部狀態信息，例如 響應於最近的PING接收的ECHO的歷史。僅在多個PING/ECH0序列已經確認PAD在存在危 險的區域中後，該系統進入更高的警報狀態。僅當已經過去某段時間段而在這段時間段內 它沒有接收到將指出它應該保留在提高的警報狀態中的該類型的ECHO時，該系統進入較 低警報狀態。本發明提供其他特徵，其與PING/ECH0接近保護系統協同工作。例如，數據在定期 基礎上通過RF鏈路從PAD發送以提供涉及工人的安全的信息並且允許在緊急狀態期間追 蹤工人，後者在地下採礦中是最需要的。同樣，系統向工人提供有使用在PAD上的開關的能 力以對機器、機器操作員做出響應或通過其他通信信道發送信號(特別在緊急情況期間)。 還可作好準備以使用PAD中的RF鏈路以通過增加麥克風到PAD而發送聲音信號，或發送工 人可獲得的和關於工人的環境的其他信息(例如危險氣體濃度、工人的生命身體機能(例 如心率)等等)(通過輸入該信息到RF發送器)。追蹤節點可以放置在工作區域以從PAD 收集這樣的信息並且轉發該信息到其他位置。在MFG中包括存儲器模塊以存儲安全相關信 息用於例行安全評價或用於事件後的分析。對於地下採礦應用，這可以包括在緊急情況期 間當到地面的通信被打斷時通過穿地發送器或通過在礦井內的MF發送器發送信息到VLF 或ULF。與PING/ECH0系統一起使用的PAD或TAG可與在地下採礦中佩戴的帽燈組件組合 使得它們可以從那個源抽取電力。其他感測裝置可以包含進入PAD/帽燈組件以便利用RF 傳輸能力、可攜帶電源和微控制器。本發明還可用於當車輛的速度足夠慢時(例如低於大約20英尺每秒(大約6米每 秒))避免車輛之間的碰撞。在更高的速度，給出及時警告需要的場的尺寸可大於產生的標 記場。標記場的尺寸可以是有限的，因為為了場的尺寸翻倍，對於給定的輸入電壓，通過電 感器的電流必須按八的因數增加，其將要求重大的設備改動。PAD或另一個相似裝置與MFG 一起放置在車輛上。在來自MFG的PING期間從MFG到PAD的電路用於使PAD失效。如果 PAD感測到另一輛車輛在它的警告區域或危險區域中，它警告車輛的操作員。來自MFG的信 號可以用於減慢或停止車輛(如果其是可取的)。出現即使沒有其他工人靠近車輛而需要警告車輛的駕駛員車輛應該停止的情況。 例如，當駕駛員倒退卡車到高傾卸點但已經走得太遠並且卡車被卡住或更糟地落在傾卸場 的突出部分上時，許多人已經被害死而其他人已經被重傷。TAG可以放置在傾卸點以讓駕 駛員知道何時他們應該不再後退。這樣的TAG還可以位於裝車停車處(loadingdock)上使 得當卡車將要接觸停車處時卡車駕駛員可以被通知到，從而防止對卡車和/或停車處的損 毀。車輛的操作員可頻繁地上他們的車輛然後又下來以便執行各種任務。當在他們的車輛 上或中時，操作員可能不處於被其他設備傷害的危險中。但是，當操作員離開車輛時，操作 員於是可暴露於來自其他車輛的威脅或危險並且需要被保護。該特殊的保護特徵可以通過 使用在PAD上的開關補充。如果工人靠近當前不具有工作的操作員的車輛，該工人可以請求系統指定他為操 作員。這通過當在那個機器的警告區域中時按壓在他的PAD上的按鈕完成。由那個工人攜 帶的PAD將發送請求與該PAD的ID。然後MFG將指定該PAD為屬於操作員的並且發送特殊脈衝回到PAD同時該按鈕被壓下。該PAD將不再報警並且MFG也將忽略它。PAD將周期地 發送它的ID，典型地每10秒，作為數據集的一部分。只要該PAD保留在車輛或在車輛上，另 一個工人不能變成該車輛的操作員。如果當前操作員離開車輛但在另一個操作員被該車輛 指派操作員狀態之前回來，PAD將認出該PAD仍然具有操作員狀態並且將不響應。然而，每輛車輛僅可以有一個操作員。如果操作員離開該車輛使得數據集在對周 期的數據集安排的時間段內沒有接收到，示出操作員仍然在標記場內，然後該PAD的操作 員狀態將處於暫停中。如果另一個工人請求該車輛的操作員狀態，而之前的操作員具有暫 停狀態，新的工人將被接受為操作員而之前的操作員將失去他的操作員狀態。如果到MFG 的電源被短暫地中斷，PAD可報警直到發送下一個數據集或直到操作員再次按壓開關。如果 操作員關閉到MR；的電源並且下車，當另一個工人到來或該操作員返回並且請求操作員狀 態時過程將從頭開始。每當具有PAD的操作員離開車輛(它對於該車輛具有操作員狀態) 的標記場時，PAD將以正常方式響應於其他標記場。從操作員觀點，該過程將是簡單的，基本 上透明的。當操作員打開到他的車輛的電源時，他的PAD將開始響起。操作員按壓PAD上 的開關並且將不在給出警告並且PAD將不響應於來自標記場的任何PING。上述說明和圖僅是本發明的優選實施例的解說性的，並且不是用來限制本發明在 其中。在落入下列權利要求的精神和範圍內的其的任何主旨或改動將認為是本發明的一部 分。所要求保護的內容是新的並且期望由美國專利特許證保護的是。
權利要求
一種安全系統，包括產生建立邊界的磁場的發生器，所述發生器能夠接收射頻信號；以及發送射頻信號的射頻裝置，所述射頻裝置能夠感測所述磁場並且產生射頻響應；其中所述發生器在第一預定時間段期間產生所述磁場，並且在此之後在第二預定時間段內感測來自所述射頻裝置的射頻響應信號。
2.如權利要求1所述的安全系統，其中所述發生器在預定時間延遲後感測來自所述射 頻裝置的射頻響應信號。
3.如權利要求1所述的安全系統，其中所述發生器打開和關閉以產生所述磁場的脈衝。
4.如權利要求1所述的安全系統，其中所述磁場以大約73kHz的低頻操作。
5.如權利要求1所述的安全系統，其中所述射頻裝置在預定時間段期間產生射頻響應。
6.如權利要求1所述的安全系統，還包括多個發生器，其在選定時間段內以隨機方式 產生振蕩磁場。
7.如權利要求1所述的安全系統，其中所述射頻裝置適用於測量所述磁場的強度，並 且如果該場強超過預定值，則產生警報。
8.如權利要求6所述的安全系統，其中所述射頻裝置感測來自所述多個發生器的磁場 的強度並且區分所述強度以確定是否已經超過值並且產生對所述感測的強度的較高水平 給於優先級的警報。
9.如權利要求1所述的安全系統，其中所述射頻裝置適用於變化所述產生的射頻響應 的持續時間。
10.如權利要求3所述的安全系統，其中所述發生器打開和關閉以變化脈衝寬度由此 改變所述磁場的強度。
11.如權利要求3所述的安全系統，其中所述多個發生器順次而不是同時地產生振蕩 磁場。
12.如權利要求1所述的安全系統，其中所述磁場的尺寸通過改變輸入到所述發生器 的調諧電路的波形的寬度來修改。
13.一種用於產生形狀化的安全邊界的安全系統，包括 產生具有第一邊界的第一磁場的第一發生器；以及產生具有第二邊界的第二磁場的第二發生器，其中重疊所述第一和第二邊界產生不同 的邊界；其中所述第一和第二磁場順次產生。
14.如權利要求13所述的安全系統，其中所述第一和第二磁場是低頻磁場。
15.如權利要求13所述的安全系統，還包括產生在所述安全系統內是安全區的第三磁 場的第三發生器。
16.如權利要求15所述的安全系統，其中所述第一、第二和第三發生器產生具有預定 持續時間的脈衝磁場。
17.如權利要求16所述的安全系統，其中所述發生器打開和關閉以變化脈衝寬度由此 改變它們對應所述磁場的強度。
18.如權利要求13所述的安全系統，還包括發送射頻信號的射頻裝置，所述射頻裝置 能夠感測所述磁場並且產生射頻響應。
19.如權利要求13所述的安全系統，其中所述不同的邊界具有對於特定環境期望的安 全區域的形狀。
20.一種用於安全系統的磁場發生器，包括 用於產生振蕩的定時脈衝的磁場發生器控制器； 用於放大所述振蕩的定時脈衝的放大器；以及繞組和鐵氧體，其中放大的振蕩的所述定時脈衝產生通過所述繞組和鐵氧體的電流， 從而創建具有強度的磁場；其中所述磁場的所述強度通過調整所述定時脈衝的寬度而可變。
全文摘要
本發明涉及複雜安全和警告系統。本發明提供安全系統，其包括產生建立邊界的磁場的發生器，其中發生器能夠接收射頻信號。還提供射頻裝置，其發送射頻信號，該射頻裝置能夠感測磁場並且產生射頻響應。在該安全系統中，發生器在第一預定時間段期間產生磁場，並且在其之後在第二預定時間段內感測來自射頻裝置的射頻響應信號。本發明還提供通過重疊磁場邊界以產生不同的邊界而使安全區域形狀化。本發明還提供通過調節定時脈衝的寬度而改變磁場的強度。
文檔編號G08B23/00GK101855659SQ200880113827
公開日2010年10月6日 申請日期2008年10月23日 優先權日2007年10月25日
發明者L·D·弗雷德裡克, P·L·哈蒙德 申請人:弗雷德裡克採礦控制有限責任公司