车间安全控制系统
技术领域
本公开涉及安全生产技术领域，具体地，涉及一种车间安全控制系统。
背景技术
工业化的推进在为人类生活提供丰富物质的同时，也逐渐成为威胁人身安全的“杀手锏”。在现有工业生产过程中，车间内暴露着大量危险源，例如旋转的轮子、运动的杠杆等，由于车间工作人员自身安全意识薄弱或者在经过长时间的体力作业之后，精神处于疲劳状态等原因，工作人员可能误接触这类危险源，极易导致生产事故的发生，从而危及工作人员的生命安全，造成企业的财产损失。
实用新型内容
本公开的目的是提供一种车间安全控制系统，用于解决工厂车间生产事故发生风险较高的技术问题。
为了实现上述目的，本公开提供一种车间安全控制系统，包括：
控制装置，与所述控制装置连接的重心监测装置，以及与所述控制装置连接的安全联锁装置；
其中，所述重心监测装置用于承载待测目标对象，并实时获取所述待测目标对象的重心的水平投影位置信息；
所述控制装置用于在所述水平投影位置信息表征所述待测目标对象的重心水平投影不处于预期平面范围内时，控制所述安全联锁装置输出第一触发信号，以触发执行预设应急操作。
可选地，所述重心监测装置包括重心检测组件，所述重心检测组件具有上层支撑面板和下层支撑面板，所述上层支撑面板与所述下层支撑面板通过支撑件连接，所述上层支撑面板与所述下层支撑面板之间包括对称分布的至少一个压力传感器。
可选地，所述重心检测组件侧边具有卡槽型结构，一至多个所述重心检测组件可通过所述卡槽型结构拆卸拼装为所述重心监测装置。
可选地，所述重心监测装置还包括校准模块，所述校准模块用于针对不同待测目标对象标定相应的预期平面范围，或者所述校准模块用于针对不同作业环境标定不同等级的安全区域范围。
可选地，所述系统还包括报警装置，所述报警装置用于在所述水平投影位置信息表征所述待测目标对象的重心水平投影不处于预期平面范围内，或者所述水平投影位置信息表征所述待测目标对象的重心水平投影处于安全等级小于预设等级阈值的安全区域范围内时，执行报警操作，所述报警操作包括播放警报铃音和/或闪烁警报信号灯。
可选地，所述系统还包括通信装置，用于发送提醒消息，以提醒用户系统发生警报。
可选地，所述安全联锁装置包括至少一个继电器，每一继电器用于对应触发不同工作电路支路导通或者断开。
可选地，所述预设应急操作为断开工作电路，所述控制装置还用于在所述水平投影位置信息表征所述待测目标对象的重心水平投影回到预期平面范围内时，控制所述安全联锁装置输出第二触发信号，以触发所述工作电路导通。
可选地，所述压力传感器为应变式压力传感器。
根据上述技术方案，本公开提供的车间安全控制系统包括控制装置、重心监测装置以及安全联锁装置。由于大多数的生产事故都是由于工作人员进入作业高危区域采取了非正常操作姿态所引发的，而工作人员在正常操作姿态下重心一般都在合适的区域范围内稳定变化，因而采用本公开提供的重心监测装置可以判断工作人员的走位是否处于安全区域范围内，并能够对工作人员的操作姿态进行监测，及时发现如过度前倾、后仰等非正常操作姿态，继而控制安全联锁装置执行预设的应急操作，以阻止可能的生产事故发生，降低了工厂车间生产事故发生风险，保障了工作人员的人身安全、设备的安全运行以及生产的有序进行。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是本公开实施例提供的一种车间安全控制系统的结构示意图；
图2是本公开实施例提供的一种车间安全控制系统的应用场景图；
图3是本公开实施例提供的一种重心监测装置的结构示意图；
图4是本公开实施例提供的一种包括多个重心检测组件的重心监测装置的安全分区示意图。
附图标记说明
11控制装置 12重心监测装置13安全联锁装置
14报警装置 15通信装置121上层支撑面板
122下层支撑面板123支撑件 124压力传感器
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
为了解决工厂车间生产事故发生风险较高的技术问题，本公开提供一种车间安全控制系统，下面结合具体实施例对本公开提供的技术方案进行详细说明。
图1是本公开实施例提供的一种车间安全控制系统10的结构示意图，如图1所示，该车间安全控制系统10包括控制装置11，与该控制装置11连接的重心监测装置12，以及与控制装置11连接的安全联锁装置13。其中，重心监测装置12用于承载待测目标对象，并实时获取待测目标对象的重心的水平投影位置信息。在获取到的水平投影位置信息表征待测目标对象的重心水平投影不处于预期平面范围内时，控制装置11控制安全联锁装置13输出第一触发信号，以触发执行预设应急操作。
在一种可能的实施方式中，如图2所示，是一种车间安全控制系统的应用场景图，待测目标对象为站立于重心监测装置12上的工作人员，重心监测装置12与控制装置11通过有线或者无线的方式建立通信连接。当站立于重心监测装置12上的工作人员由于执行非正常操作姿态导致重心超出重心的预期平面范围(例如，预期平面范围为A、B、C、D四点构成的矩形范围区域)时，控制装置11则控制安全联锁装置13输出第一触发信号，该第一触发信号用于触发执行预设应急操作。
由于在静稳定条件下，足底反力的中心即为重心在水平面内的投影，因此，通过测量足底反力来获得重心位置的方式十分便捷高效。根据力矩平衡原理，假设工作人员质量为M，重心在水平面内的坐标为(xM，yM)，支撑面板内有多个支撑点，各点的支撑力为fi，坐标为(xi，yi)，根据力矩平衡原理，重心在x，y方向的力矩分别和所有支撑力在x，y方向力矩之和大小相等，方向相反，因此，通过下列公式可以计算站立在重心监测装置12上的工作人员的重心的水平投影位置信息为：
根据公式1可知，测量工作人员的重心水平投影位置信息可以转换为测量地面支撑力。具体地，本公开提供一种重心监测装置12用于实时获取待测目标对象的重心的水平投影位置信息，如图3所示，重心监测装置12包括重心检测组件，重心检测组件具有上层支撑面板121和下层支撑面板122，上层支撑面板121与下层支撑面板122通过支撑件123连接，上层支撑面板121与下层支撑面板122之间包括对称分布的至少一个压力传感器124，图3中上层支撑面板121以及下层支撑面板122之间的四个角对称分布有4个压力传感器124。其中，上层支撑面板121的面积大于工作人员足部面积，以实现两者的完全接触，例如上层支撑面板121的尺寸大小为300mm×240mm×20mm，上层支撑面板121以及下层支撑面板122均为易发生形变的弹性薄板，这样，工作人员的重量就可以全部施加在压力传感器124上，减小了地面支撑力的测量误差。
优选地，用于检测地面支撑力分布的压力传感器124为应变式压力传感器，在工作人员发生过度前倾或后仰的操作姿态时，其重心水平投影将不处于预期平面范围内，据此，在监测发现待测目标对象的重心水平投影不处于预期平面范围内时，可以确定工作人员采取了非正常操作姿态，存在可能误触危险源的风险，并及时执行预设应急操作。可选地，在水平投影位置信息表征待测目标对象的重心水平投影不处于预期平面范围内执行预设应急操作包括断开工作电路。具体地，安全联锁装置13包括至少一个继电器，每一继电器用于对应触发不同工作电路支路导通或断开，也就是说，可以根据触发执行预设应急操作的工作人员的工作位置对应断开相应的工作电路支路，以免大面积影响设备的正常运行。
值得说明的是，由于每一工作人员身形体态不一，或者不同工作岗位工作人员的正常操作姿态标准不同，因而本公开提供的重心监测装置12还包括校准模块，该校准模块用于针对不同待测目标对象标定相应的预期平面范围。示例地，如图2所示，针对特定的工作人员，预期平面范围由初始的A、B、C、D四点构成的矩形范围区域，调整为A1、B1、C1、D1四点构成的矩形范围区域。
在另一种可能的实施方式中，重心检测组件侧边可以设置有卡槽型结构，多个重心检测组件可通过卡槽型结构拆卸拼装为重心监测装置12，这样的重心监测装置12可以灵活适用于各种应用场景。
图4是本公开实施例提供的一种包括多个重心检测组件的重心监测装置的安全分区示意图，车间作业环境俯视图如图4所示，以机床为中心，在其周围合理铺设了一至多个重心检测组件，各个重心检测组件之间可以通过侧面卡槽型结构进行扣合，并可以实现电性连接。在本公开实施例中，校准模块则用于针对不同的作业环境标定不同等级的安全区域范围，每一等级的安全区域包括若干重心检测组件。示例地，标定靠近机床的标记为R的重心检测组件所形成的区域为一级安全区，接下来标记为O的重心检测组件所形成的区域为二级安全区，标记为B的重心检测组件所形成的区域为三级安全区。其中，各安全区按照危险系数由高到低排序依次为一级安全区>二级安全区>三级安全区。在获取到待测目标对象的重心的水平投影位置处于不同安全等级的区域时，可以控制安全联锁装置13输出第一触发信号，以触发执行相应程度的预设应急操作。例如，若待测目标对象的重心的水平投影位置处于R区域，表明工作人员进入危险系数较高的禁区，存在安全隐患，此时可以控制安全联锁装置13输出用于触发工作电路断开的第一触发信号；若待测目标对象的重心的水平投影位置处于O区域，安全联锁装置13输出用于提醒工作人员离开区域的告警信息；若待测目标对象的重心的水平投影位置处于B区域，B区域为正常活动区域，危险系数较低，因而可以不执行任何操作。
对于上述任一实施例，在执行预设的应急操作之后，若检测到水平投影位置信息表征待测目标对象的重心水平投影回到预期平面范围或者回到安全等级大于等于预设等级阈值的区域内时，控制装置11还用于则控制安全联锁装置13输出第二触发信号，以触发工作电路恢复导通，实现在阻断生产事故的可能发生之后及时恢复正常的生产流程。
可选地，系统还包括报警装置14，该报警装置14用于在水平投影位置信息表征待测目标对象的重心水平投影不处于预期平面范围内，或者所述水平投影位置信息表征所述待测目标对象的重心水平投影处于安全等级小于预设等级阈值(例如，预设等级阈值为三级)的安全区域范围内时，执行报警操作，报警操作包括播放警报铃音和/或闪烁警报信号灯，还可以通过系统的通信装置15向管理员发送提醒消息，以及时提醒管理员系统发生警报，并作出相应的管理措施。
由于大多数的生产事故都是由于工作人员进入作业高危区域采取了非正常操作姿态所引发的，而工作人员在正常操作姿态下重心一般都在合适的区域范围内稳定变化，因而采用本公开提供的重心监测装置可以判断工作人员的走位是否处于安全区域范围内，并能够对工作人员的操作姿态进行监测，及时发现如过度前倾、后仰等非正常操作姿态，继而控制安全联锁装置执行预设的应急操作，以阻止可能的生产事故发生，降低了工厂车间生产事故发生风险，保障了工作人员的人身安全、设备的安全运行以及生产的有序进行。本系统无需利用复杂的几何模型和运动学关系求解，也无需利用图像解析并通过软件建模判断工作人员是否发生危险动作，应用方式简单便捷，判断结果直观高效，成本低，适合推广使用。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。
