| Dokumentenidentifikation |
DE10201505B4 18.03.2004 |
| 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 der Patenterteilung |
18.03.2004 |
| Veröffentlichungstag im Patentblatt |
18.03.2004 |
| IPC-Hauptklasse |
E21F 17/18
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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 Kleidungsstücke 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 zum Beispiel 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. 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.
Zum verbesserten Schutz der Bergleute bei Grubenunglücken ist in der
DE 21 25 494 B2 vorgeschlagen, bei
einer am Sicherheitshelm tragbaren, von einer Gleichstromquelle gespeisten Grubenleuchte,
die mit eingebautem Sender versehen ist, an die Klemmen der Gleichstromquelle einen
astabilen Multivibrator anzuschließen, in dessen Ausgangskreis der Sender angeordnet
ist. Die Glühlampe kann mit einer spannungsempfindlichen Anordnung hochohmig angesteuert
werden, um die Glühlampe bzw. den Glühlampenstrom abzuschalten, sobald ein einstellbarer
Betrag der in der Gleichstromquelle gespeicherten Energie unterschritten wird. Der
Multivibrator sorgt für eine permanent gepulste Ansteuerung des Senders. Aufgrund
der nur gepulsten Ansteuerung des Senders wird die Sendezeit des Senders verlängert.
Der Sender selbst sendet hochfrequente Signale, um durch unterschiedliche Frequenzen
einzelne Bergleute auch dann lokalisieren zu können, wenn sich deren Sendesignale
überlagern.
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 Transpondereinrichtung permanent in einen
Stand-by-Modus mit niedriger Energieaufnahme geschaltet und mittels eines von dem
Personenerkennungssystem ausgesendeten Aktivierungssignal nur vorübergehend in einen
Aktivzustand mit höherer Energieaufnahme schaltbar ist, in welchem ein Sendemodul
der Transpondereinrichtung automatisch oder aufgrund eines Auslösesignals
ein Transpondersignal aussendet, wobei die Arbeitsschutzvorrichtung zusätzlich zur
Lampe, zur Transpondereinrichtung und zur gemeinsamen Versorgungsbatterie eine Schalteinrichtung
umfaßt, welche die Energiezufuhr zur Lampe bei Unterschreiten einer vorgegebenen
Restkapazität der Versorgungsbatterie selbsttätig bzw, automatisch abschaltet. Die
Transpondereinrichtung arbeitet mithin in der energiesparenden Arbeitsweise, wie
dies im einzelnen in der DE 100 29 918 A1
beschrieben ist. Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird gleichzeitig an dem aus der
US 4,495,496 bekannten Vorteil festgehalten,
dieselbe Versorgungsbatterie sowohl für die Lampe als auch die Transpondereinrichtung
einzusetzen, 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 aus DE 21
25 494 B2 bekannten Vorteil, daß das vorhandene Equipment einschließlich
der vorhandenen Batterien weiterverwandt werden kann, ohne daß teurere und gegebenenfalls
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 Schalteinrichtung 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.
Zweckmäßigerweise ist das Aktivierungssignal für das Sendemodul der
Transpondereinrichtung 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 Personenerkenerkennungssystem 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
1 schematisch einen die erfindungsgemäße
Arbeitsschutzvorrichtung tragenden Bergmann; und
2 schematisch die in ein Schutzgehäuse
integrierten elektrischen bzw. elektronischen Bauteile der erfindungsgemäßen Arbeitsschutzvorrichtung.
Der in 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 (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 2 zeigt, sind in das Schutzgehäuse
5 neben der Versorgungsbatterie 11, die zum Beispiel eine Versorgungsspannung
von 3 Volt aufweisen kann, eine schematisch als Black Box dargestellte Transpondereinrichtung
13 sowie eine Schutzschalteinrichtung 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 Emp fangsmoduls 14 eingeschaltet
wird. Das Empfangsmodul 14 und das Sendemodul 15 haben vorzugsweise
einen Aufbau, wie er in der DE 100 29 918
A1 beschrieben ist.
Normalerweise ist der automatisch angesteuerte, elektronische Öffnungsschalter
16 der Schutzschalteinrichtung 12 geschlossen, und ein elektrischer
Strom fließt von der Versorgungsbatterie 11 über die Leitungen
19, 20 und das Kabel 4 zur Lampe (3,
1) sowie über die Leitungen 19,
17 zum Empfangsmodul 14 der Transpondereinrichtung 13.
Die Schutzschalteinrichtung 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. So können zum Beispiel sämtliche Bauteile und
Leitungen auch in einer elektronischen Schaltung auf einer Platine ausgeführt werden.
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| Anspruch[de] |
- Arbeitsschutzvorrichtung für Bergleute, umfassend eine vorzugsweise an einem
Schutzhelm (2) befestigbare oder befestigte Lampe (3), die über
ein Kabel (4) an eine an Kleidungsstücken 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,
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, wobei eine Schalteinrichtung
(12) vorgesehen ist, welche die Energiezufuhr zur Lampe (3) bei
Unterschreiten einer vorgegebenen Restkapazität der Versorgungsbatterie (11)
automatisch abschaltet.
- Arbeitsschutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Transpondereinrichtung
(13) und die Schalteinrichtung (12) zusammen mit der Versorgungsbatterie
(11) in ein Schutzgehäuse (5) integriert sind.
- Arbeitsschutzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Schalteinrichtung (12) aus einer elektronischen Schaltung besteht.
- Arbeitsschutzvorrichtung nach Anspruch 3, 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.
- Arbeitsschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 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.
- Arbeitsschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schalteinrichtung (12) die Restkapazität der Versorgungsbatterie (11)
überwacht.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen
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