| Dokumentenidentifikation |
DE10201505A1 07.08.2003 |
| Titel |
Arbeitsschutzvorrichtung für Bergleute |
| Anmelder |
DBT Automation GmbH, 44534 Lünen, DE |
| Erfinder |
Herkenrath, Peter, 46244 Bottrop, DE; Richter, Bernhard, 65510 Hünstetten, DE |
| Vertreter |
Buschhoff-Hennicke-Althaus, 50672 Köln |
| DE-Anmeldedatum |
17.01.2002 |
| DE-Aktenzeichen |
10201505 |
| Offenlegungstag |
07.08.2003 |
| Veröffentlichungstag im Patentblatt |
07.08.2003 |
| IPC-Hauptklasse |
E21F 17/18
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| Zusammenfassung |
Die Erfindung betrifft eine Arbeitsschutzvorrichtung für Bergleute 1, umfassend eine z. B. an einem Schutzhelm 2 befestigbare Lampe 3, die über ein Kabel 4 an eine an Kleidungsstücken wie einem Gürtel 6 mitführbare Versorgungsbatterie angeschlossen ist und von der Versorgungsbatterie mit elektrischer Energie versorgt wird. Mit derselben Versorgungsbatterie wird eine Transpondereinrichtung mit Energie versorgt, die mit untertägigen Personenerkennungssystemen, die z. B. den Arbeits- und Betriebsbereich von Ausbaugestellen für untertägige Strebe oder von untertägigen Gewinnungsmaschinen überwachen, zusammenwirken. Um die Energieversorgung der Transpondereinrichtung über einen deutlich längeren Zeitraum als bisher sicherzustellen und die Sicherheitsfunktion des Personenerkennungssystems selbst bei Grubenunglücken zu gewährleisten, ist eine Sicherheits-Schalteinrichtung vorgesehen, welche die Energiezufuhr zur Lampe bei Unterschreiten einer vorgegebenen Restkapazität der Versorgungsbatterie automatisch abschaltet.
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| Beschreibung[de] |
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Die Erfindung betrifft eine Arbeitsschutzvorrichtung für
Bergleute, umfassend eine vorzugsweise an einem Schutzhelm
befestigbare oder befestigte Lampe, die über ein Kabel an eine an
Kleidungsstücken wie einem Gürtel mitführbare
Versorgungsbatterie angeschlossen ist und von der Versorgungsbatterie mit
elektrischer Energie versorgt wird, und eine von derselben
Versorgungsbatterie gespeiste Transpondereinrichtung, die mit
untertägigen Personenerkennungssystemen wie
Erfassungssensoren, die den Arbeits- und Betriebsbereich von Ausbaugestellen
für untertägige Strebe oder von untertägigen
Gewinnungsmaschinen überwachen, zusammenwirken.
Eine gattungsgemäße Arbeitsschutzvorrichtung, bei welcher
sowohl die Lampe als auch eine Transpondereinrichtung von
derselben Energiequelle gespeist werden, ist aus der US 4,495,496
bekannt. Bei der gattungsgemäßen Arbeitsschutzvorrichtung
bildet das die Versorgungsbatterie mit der Lampe verbindende
Kabel zugleich die Empfangsantenne für die von dem
Personenerkennungssystem ausgesandten Abfragesignale. Das
Personenerkennungssystem umfaßt zahlreiche entfernt voneinander
aufgestellte Datenstationen, die zugleich die Transpondersignale der
Transponder empfangen können und diese Signale an eine
Rechnerstation, in welcher die empfangenen Daten ausgewertet
werden, weiterleiten. Bei der gattungsgemäßen
Arbeitsschutzvorrichtung sind die Transpondereinrichtung und die Lampe derart
schalttechnisch gekoppelt, daß die Transpondereinrichtung
immer dann in Betrieb ist, wenn die Lampe eingeschaltet ist. Mit
der gattungsgemäßen Vorrichtung kann die Anwesenheit oder
Aufenthaltsort von Personen, die die Transpondereinrichtung mit
sich führen, in untertägigen Streben detektiert werden. Bei
Verwendung eines z. B. bitcodierten Transpondersignal können
die Personen auch identifiziert werden. Die Betriebsdauer der
Versorgungsbatterie der gattungsgemäßen
Arbeitsschutzvorrichtung ist auf etwa 10 Stunden ausgelegt, wobei eine 4-Volt-
Batterie verwendet wird.
Die Anmelderin hat in der DE 100 29 918 A1 ein
Personenerkennungssystem zur Erfassung der Anwesenheit von Personen im
untertägigen Bergbau vorgeschlagen, welches das bevorzugte
Anwendungsgebiet der vorliegenden Anmeldung betrifft. Auf die DE 100 29 918 A1
wird hier ausdrücklich Bezug genommen und der
Inhalt dieser Schrift durch Nennung in den Offenbarungsgehalt
der vorliegenden Anmeldung eingeschlossen. Bei dem aus der DE 100 29 918 A1
bekannten Personenerkennungssystem werden bis
dato Transpondereinrichtungen eingesetzt, die eine eigene
Energiequelle bzw. Versorgungsbatterie aufweisen. Um Personen
sicher zu erkennen, strahlt die Sendeeinheit des
Personenerkennungssystems ein Abfrage- bzw. Erfassungssignal als
eindimensionales 9 kHz-Magnetfeld ab. Die Transpondereinrichtung
ist entsprechend im Niedrigstfrequenzbereich ausgelegt und
arbeitet mit einer Empfangsfrequenz von 9 kHz und einer
Sendefrequenz von 2,455 MHz. Die Empfangseinheit der
Transpondereinrichtung ist mit drei in orthogonaler Richtung zueinander
angeordneten Antennen versehen, um sicherzustellen, daß eine
mit einer Transpondereinrichtung ausgerüstete Person im
Ortungsbereich der Sendeeinheit des Personenerkennungssystems
detektiert wird.
Durch den Einsatz von Personenerkennungssystemen und
Ausrüstung sämtlicher Bergleute mit einer Transpondereinrichtung
kann die Sicherheit in untertägigen Gewinnungsstreben für das
Personal erheblich gesteigert werden. Wesentlich für die
Funktion des Personenerkennungssystems ist dabei, daß die
Energieversorgung der Transpondereinrichtung über einen möglichst
langen Zeitraum gewährleistet ist. Die Energieversorgung der
Transpondereinrichtung muß insbesondere auch dann noch
gewährleistet sein, wenn bei Grubenunglücken Bergleute verschüttet
werden. Bei Grubenunglücken kann es für den verschütteten
Bergmann lebensnotwendig sein, schnell und zuverlässig von der
Bergungsmannschaft gefunden werden zu können.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei den im Stand der Technik
bekannten Arbeitsschutzvorrichtungen die Energieversorgung der
Transpondereinrichtung über einen deutlich längeren Zeitraum
als bisher sicherzustellen.
Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebene
Erfindung gelöst. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die
Arbeitsschutzvorrichtung zusätzlich zur Lampe, zur
Transpondereinrichtung und zur gemeinsamen Versorgungsbatterie eine
Sicherheitsschalteinrichtung umfaßt, welche die Energiezufuhr zur
Lampe bei Unterschreiten einer vorgegebenen Restkapazität der
Versorgungsbatterie selbsttätig bzw. automatisch abschaltet.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird mithin an dem aus der
US 4,495,496 bekannten Vorteil, dieselbe Versorgungsbatterie
sowohl für die Lampe als auch die Transpondereinrichtung
einzusetzen, festgehalten, da der Bergmann erfahrungsgemäß dafür
Sorge trägt, daß die Versorgungsbatterie für die Lampe vor
Betreten der Schachtanlage aufgeladen ist. Die Erfindung
vermeidet den Nachteil der Kopplung der Energieversorgung der
Transpondereinrichtung an das Einschalten der Lampe, da dies die
Energieversorgung für die Transpondereinrichtung trotz deren
geringer Stromaufnahme unnötigerweise verkürzt. Gleichzeitig
bietet die erfindungsgemäße Lösung den Vorteil, daß das
vorhandene Equipment einschließlich der vorhandenen Batterien
weiterverwandt werden kann, ohne daß teurere und ggf.
schwerere bzw. sperrigere Versorgungsbatterien höherer Kapazität
angeschafft werden müssen. Da die Energieaufnahme der
Transpondereinrichtung im Vergleich zur Lampe wesentlich geringer ist,
kann bei geeigneter Einstellung des Schwellenwertes der
Restkapazität die Energieversorgung der Transpondereinrichtung und
mithin die Sicherheitsfunktion des Personenerkennungssystems
über die normale Dauerbetriebszeit hinaus um Stunden oder Tage
verlängert werden.
In bevorzugter erfindungsgemäßer Ausführungsform werden die
Transpondereinrichtung und die Sicherheitsschalteinrichtung
zusammen mit der Versorgungsbatterie in ein gemeinsames
Schutzgehäuse, insbesondere in den Anschlußraum der
Versorgungsbatterie der Lampe integriert. Es versteht sich, daß der
gesamte Stromkreis einschließlich des Verbindungskabels zur
Lampe eigensicher ausgelegt sind. Die
Sicherheitsschalteinrichtung kann hierbei vorzugsweise aus einer elektronischen
Schaltung bestehen. Die Anordnung sämtlicher Bauteile in einem
Schutzgehäuse, welches besonders günstig rückenseitig am
Gürtel getragen werden kann, schützt die einzelnen Bauteile vor
Zerstörung oder Verschmutzung durch Staub und gewährleistet
desweiteren, daß durch Anlegen eines einzigen Teiles das
Mitführen des Personenerkennungssystems sichergestellt ist.
Um die Energieaufnahme der Transpondereinrichtung weiter
abzusenken, ist sie bei der bevorzugten erfindungsgemäßen
Ausgestaltung permanent in einen Stand-by-Modus mit niedriger
Energieaufnahme geschaltet und wird mittels eines von dem
Personenerkennungssystem ausgesendeten Aktivierungssignal nur
vorübergehend in einen Aktivzustand mit höherer Energieaufnahme
geschaltet, in welchem ein Sendemodul der
Transpondereinrichtung automatisch oder aufgrund eines Auslösesignals ein
Transpondersignal aussendet, wie dies im einzelnen in der DE 100 29 918 A1
beschrieben ist. Zweckmäßigerweise ist das
Aktivierungssignal ein äußeres Magnetfeld, so daß ein
dreidimensionales Empfangsmodul der Transpondereinrichtung unabhängig von
seiner Orientierung zum das Magnetfeld abstrahlenden bzw.
aussendenden Personenerkennungssystem angesprochen und aktiviert
wird.
Der Einsatzbereich der erfindungsgemäßen
Arbeitsschutzvorrichtung und die Sicherheit in untertägigen Streben kann weiter
erhöht werden, wenn die Transpondereinrichtung mit einer
Zusatzschaltung versehen ist, die in Abhängigkeit der Frequenz
des empfangenen Magnetfeldes über das Sendemodul
unterschiedliche Transpondersignale sendet, wobei wenigstens ein
Transpondersignal die Anwesenheit eines Bergmanns anzeigt und ein
anderes, vorzugsweise kodiertes Transpondersignal den Bergmann
aufgrund eines Identifikationsschlüssels im
Personenerkennungssystem identifiziert. Erfindungsgemäß können mithin durch
den Einsatz unterschiedlicher Frequenzen des äußeren, das
Aktivierungssignal bildenden Magnetfeldes Zusatzfunktionen des
Personenerkennungssystems aktiviert werden, um über das
Erkennen der Anwesenheit von Bergleuten in bestimmten
Strebabschnitten hinaus zusätzliche sicherheitstechnische Aspekte
Untertage verwirklichen zu können.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf ein in der
Zeichnung schematisch gezeigtes Ausführungsbeispiel der
Arbeitsschutzvorrichtung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 schematisch einen die erfindungsgemäße
Arbeitsschutzvorrichtung tragenden Bergmann; und
Fig. 2 schematisch die in ein Schutzgehäuse
integrierten elektrischen bzw. elektronischen Bauteile
der erfindungsgemäßen Arbeitsschutzvorrichtung.
Der in Fig. 1 dargestellte Bergmann 1 trägt an seinem Helm 2
eine Lampe 3, die über ein Kabel 4 an eine in ein
Schutzgehäuse 5 zusammen mit weiteren elektrischen bzw. elektronischen
Bauteilen integrierte Versorgungsbatterie (11, Fig. 2)
angeschlossen ist. Das Schutzgehäuse 5 kann auf nicht gezeigte
Weise, wie insbesondere durch Schlaufen, an einem Gürtel 6
befestigt werden, den der Bergmann 1 vor Betreten der
Schachtanlage über seine Arbeitskleidung anzieht.
Wie Fig. 2 zeigt, sind in das Schutzgehäuse 5 neben der
Versorgungsbatterie 11, die z. B. eine Versorgungsspannung von 3 Volt
aufweisen kann, eine insgesamt mit 13 bezeichnete,
schematisch als Black Box dargestellte Transpondereinrichtung
sowie eine Sicherheitsschalteinrichtung 12 integriert. Die
Transpondereinrichtung 13 umfaßt ein Empfangsmodul 14 und ein
Sendemodel 15, wobei in der einfachsten Ausgestaltung das
Empfangsmodul 14 aus drei passiven 9 kHz-Empfänger besteht und
das Sendemodul für das Transpondersignal aus einem
2,455 MHz-Sender besteht, der über eine Schaltstufe des
Empfangsmoduls 14 eingeschaltet wird. Das Empfangsmodul 14 und
das Sendemodul 15 haben vorzugsweise einen Aufbau, wie er in
der DE 100 29 918 A1, auf die hier ausdrücklich Bezug genommen
wird, beschrieben ist.
Normalerweise ist der automatisch angesteuerte, elektronische
Öffnungsschalter 16 der Sicherheitsschalteinrichtung 12
geschlossen, und ein elektrischer Strom fließt von der
Versorgungsbatterie 11 über die Leitungen 19, 20 und das Kabel 4 zur
Lampe (3, Fig. 1) sowie über die Leitungen 19, 17 zum
Empfangsmodul 14 der Transpondereinrichtung 13. Die
Sicherheitsschalteinrichtung 12 überwacht erfindungsgemäß die
Restkapazität der Versorgungsbatterie 11 und ist derart ausgelegt, daß
sie bei Unterschreiten eines eingestellten Schwellenwertes für
die Restkapazität der Versorgungsbatterie 11 automatisch den
Öffnungsschalter 16 öffnet. Die Energieversorgung der
Transpondereinrichtung 13 über die Leitungen 19, 17 wird hierdurch
nicht beeinflußt; die Transpondereinrichtung 13 bildet bei
geöffnetem Schalter 16 jedoch den einzigen Energieverbraucher.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist dem Empfangsmodul 14 der
Transpondereinrichtung 13 eine Zusatzschaltung 18 zugeordnet,
die in Abhängigkeit der Frequenz des mit dem Empfangsmodul 14
empfangenen Signals das Sendemodul 15 der
Transpondereinrichtung 13 derart steuert, daß unterschiedliche
Transpondersignale abgesandt werden. Ein uncodiertes Transpondersignal kann
hierbei repräsentativ dafür sein, daß ein Bergmann anwesend
ist. Ein codiertes Transpondersignal, welches ausschließlich
bei einer anderen empfangenen Frequenz des von dem nicht
gezeigten Personenerkennungssystems abgestrahlten Magnetfeldes
ausgesandt wird, ermöglicht eine Identifizierung des Bergmanns
über den Identifikationsschlüssel im Auswerterechner des
Personenerkennungssystems. Das Vorsehen der
Zusatzschalteinrichtung 18, die Verwendung einer Transpondereinrichtung 13, die
für das Empfangen eines eindimensionalen Magnetfeldes mit drei
zueinander orthogonal angeordneten Antennen ausgerüstet ist,
permanent in einen Stand-by-Modus mit niedriger
Energieaufnahme geschaltet ist, erst nach Empfangen eines
Aktivierungssignals des Personenerkennungssystems aktiviert wird und nur
dann das Sendemodul 15 einschaltet, bildet die bevorzugte
Ausführungsform.
Die Erfindung ist nicht auf die schematisch in den Figuren
gezeigte Arbeitsschutzvorrichtung beschränkt und für den
Fachmann sind zahlreiche Modifikationen ersichtlich, die in den
Schutzbereich der anhängenden Patentansprüche fallen sollen.
So können z. B. sämtliche Bauteile und Leitungen auch in einer
elektronischen Schaltung auf einer Platine ausgeführt werden.
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| Anspruch[de] |
- 1. Arbeitsschutzvorrichtung für Bergleute, umfassend eine
vorzugsweise an einem Schutzhelm (2) befestigbare oder
befestigte Lampe (3), die über ein Kabel (4) an eine an
Kleidungsstücken wie einem Gürtel (6) mitführbare
Versorgungsbatterie (11) angeschlossen ist und von der
Versorgungsbatterie (11) mit elektrischer Energie versorgt wird,
und eine von derselben Versorgungsbatterie (11) gespeiste
Transpondereinrichtung (13), die mit untertägigen
Personenerkennungssystemen wie Erfassungssensoren, die den
Arbeits- und Betriebsbereich von Ausbaugestellen für
untertägige Strebe oder von untertägigen Gewinnungsmaschinen
überwachen, zusammenwirken, gekennzeichnet durch eine
Sicherheitsschalteinrichtung (12), welche die Energiezufuhr
zur Lampe (3) bei Unterschreiten einer vorgegebenen
Restkapazität der Versorgungsbatterie (11) automatisch
abschaltet.
- 2. Arbeitsschutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Transpondereinrichtung (13) und die
Sicherheitsschalteinrichtung (12) zusammen mit der
Versorgungsbatterie (11) in ein Schutzgehäuse (5) integriert
sind.
- 3. Arbeitsschutzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sicherheitsschalteinrichtung (12)
aus einer elektronischen Schaltung besteht.
- 4. Arbeitsschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Transpondereinrichtung
(13) permanent in einen Stand-by-Modus mit niedriger
Energieaufnahme geschaltet ist und mittels eines von dem
Personenerkennungssystem ausgesendeten Aktivierungssignals
vorübergehend in einen Aktivzustand mit höherer
Energieaufnahme schaltbar ist, in welchem das Sendemodul (15) der
Transpondereinrichtung (13) automatisch oder aufgrund
eines Auslösesignals ein Transpondersignal aussendet.
- 5. Arbeitsschutzvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das Aktivierungssignal ein äußeres
Magnetfeld ist und/oder daß die Transpondereinrichtung (13) ein
dreidimensionales Empfangsmodul (14) mit vorzugsweise in
orthogonaler Richtung zueinander angeordneten Antennen
aufweist.
- 6. Arbeitsschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Transpondereinrichtung
(13) mit einer Zusatzschaltung (18) versehen ist, die in
Abhängigkeit der Frequenz des empfangenen Magnetfeldes
unterschiedliche Transpondersignale über das Sendemodul (15)
sendet, wobei wenigstens ein Transpondersignal die
Anwesenheit eines Bergmanns anzeigt und ein anderes
Transpondersignal den Bergmann aufgrund eines
Identifikationsschlüssels im Personenerkennungssystem identifiziert.
- 7. Arbeitsschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Sicherheitsschalteinrichtung (12) die Restkapazität der Versorgungsbatterie
(11) überwacht.
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