ИНДИКАЦИЯ ОПАСНОГО ВНЕШНЕГО ВОЗДЕЙСТВИЯ В РЕСПИРАТОРНОЙ СИСТЕМЕ С ПОДАЧЕЙ ВОЗДУХА
INDICATION OF HAZARDOUS EXTERNAL ACTION IN RESPIRATORY SYSTEM WITH AIR SUPPLY

Область техники
[0001] Настоящее изобретение относится к области средств индивидуальной защиты. В частности, настоящее изобретение относится к индикации воздействия опасной окружающей среды в респираторной системе с подачей воздуха. Уровень техники
[0002] При работе в областях, где, как известно, имеется наличие или вероятность наличия пыли, дыма, газов или других загрязняющих веществ, которые потенциально опасны или вредны для здоровья, работник обычно использует респиратор или источник подачи чистого воздуха. Хотя доступно множество респираторных устройств, некоторые наиболее широко используемые устройства включают электроприводные воздухоочистительные респираторы (PAPR) и автономные дыхательные аппараты (SCBA). PAPR, как правило, включает в себя воздуходувную систему, содержащую вентилятор, приводимый электродвигателем, для подачи принудительного потока воздуха через трубку в защитное устройство для головы, носимое пользователем. PAPR, как правило, включает в себя устройство (например, турбонагнетательное устройство), которое всасывает окружающий воздух через фильтр, принудительно подает воздух через дыхательную трубку в шлем или защитное устройство для головы для снабжения зоны дыхания пользователя вокруг носа или рта отфильтрованным воздухом. SCBA обеспечивает подачу чистого воздуха из баллона со сжатым воздухом через трубку или штанг во внутреннее пространство защитного устройства для головы, носимого пользователем. Для того чтобы пользователь мог извлечь пользу из источника подачи чистого воздуха, для пользователя важно иметь уплотнение вокруг внешней части защитного устройства для головы или шлема, надетых на пользователя. Сущность изобретения
[0003] Настоящее изобретение обеспечивает систему и способ для обеспечения того, чтобы пользователь респираторной системы с подачей воздуха держал забрало защитного устройства для головы или шлем в закрытом положении в заданные промежутки времени для того, чтобы подвергаться меньшему воздействию загрязняющих веществ в окружающей среде. Настоящее изобретение обеспечивает способ определения того, когда забрало находится в открытом положении в опасной окружающей среде, а также генерирования предупредительного сигнала в случае, когда время воздействия превышает заданное пороговое значение, тем самым повышая безопасность рабочего и предупреждая рабочего или других людей о потенциально опасных ситуациях. Надлежащее и эффективное использование респиратора с подачей воздуха, что определяется этой системой, и о чем она выдает соответствующий предупредительный сигнал, способствует соответствию нормативным требованиям к объектам, рабочим местам или требованиям закона профессиональной безопасности и здравоохранения (OSHA). Собираемые данные будут обеспечивать контекстную информацию о том, кто и в какое время надлежащим образом использовал респиратор. Настоящее изобретение также может обеспечить преимущество, предоставляя пользователю локальный предупредительный сигнал для указания воздействия, вместо того, чтобы предоставлять только запись опасного внешнего воздействия постфактум. Это позволяет пользователю разрешить ситуацию, которая может вызывать или допускать опасное внешнее воздействие.
[0004] В одном аспекте настоящее изобретение включает в себя индицирующую внешнее воздействие респираторную систему с подачей воздуха. Система содержит защитное устройство для головы, источник подачи чистого воздуха и портативный узел связи. Защитное устройство для головы содержит забрало, выполненное такого размера, чтобы соответствовать размеру по меньшей мере носа и рта пользователя, датчик положения, прикрепленный к защитному устройству для головы, и модуль связи защитного устройства для головы. К защитному устройству для головы подсоединен источник подачи чистого воздуха, который подает чистый воздух во внутреннее пространство защитного устройства для головы. Датчик положения определяет, находится ли забрало в закрытом или открытом положении, и модуль связи защитного устройства для головы передает сообщение о положении забрала в персональный узел связи. Если персональный узел связи принимает сигнал, свидетельствующий о наличии опасности, и если забрало находится в открытом положении, то в таком случае генерируется предупредительный сигнал.
[0005] В другом случае настоящее изобретение включает в себя индицирующую внешнее воздействие систему с защитным устройством для головы, содержащую защитное устройство для головы и портативный персональный узел связи. Защитное устройство для головы содержит забрало, выполненное такого размера, чтобы соответствовать размеру по меньшей мере носа и рта пользователя, датчик положения, прикрепленный к защитному устройству для головы, и модуль связи защитного устройства для головы. Датчик положения определяет, находится ли забрало в закрытом или открытом положении, и модуль связи защитного устройства для головы передает сообщение о положении забрала в персональный узел связи. Если персональный узел связи принимает сигнал, свидетельствующий о наличии опасности, и если забрало находится в открытом положении, то в таком случае генерируется предупредительный сигнал.
[0006] В другом случае настоящее изобретение включает в себя встроенное индицирующее внешнее воздействие защитное устройство для головы. Защитное устройство для головы содержит забрало, выполненное такого размера, чтобы соответствовать размеру по меньшей мере носа и рта пользователя, датчик положения, прикрепленный к защитному устройству для головы, и модуль связи защитного устройства для головы. Датчик положения определяет, находится ли забрало в закрытом или открытом положении. Если модуль связи защитного устройства для головы принимает сигнал, свидетельствующий о наличии опасности, и если забрало находится в открытом положении, то в таком случае генерируется предупредительный сигнал.
[0007] К любой из описанных выше систем могут быть добавлены дополнительные элементы и компоненты.
[0008] В некоторых случаях источник подачи чистого воздуха содержит по меньшей мере один из электроприводного воздухоочистительного респиратора (PAPR) и автономного дыхательного аппарата (SCBA).
[0009] В некоторых случаях датчик положения содержит по меньшей мере одно из следующего: акселерометр, гироскоп, магнит, переключатель или датчик давления воздуха.
[0010] В некоторых случаях система дополнительно содержит маячок состояния окружающей среды, причем маячок состояния окружающей среды содержит датчик состояния окружающей среды и модуль связи.
[0011] В некоторых случаях модуль связи маячка состояния окружающей среды включает в себя по меньшей мере одно из следующего: возможности связи RFID, Bluetooth и WiFi.
[0012] В некоторых случаях предупредительный сигнал содержит по меньшей мере одно из следующего: тактильный, вибрационный, звуковой, визуальный, проекционный или радиочастотный сигнал.
[0013] В некоторых случаях модуль связи защитного устройства для головы включает в себя по меньшей мере одно из следующего: возможности связи радиочастотной идентификации (RFID), Bluetooth и WiFi.
[0014] В некоторых случаях персональный узел связи включает в себя по меньшей мере одно из следующего: возможности связи RFID, Bluetooth и WiFi.
[0015] В некоторых случаях сигнал, указывающий на наличие опасности, представляет собой сигал о местоположении.
[0016] В некоторых случаях сигнал, указывающий на наличие опасности, генерируется на основании обнаружения опасности датчиком состояния окружающей среды.
[0017] В некоторых случаях датчик состояния окружающей среды определяет наличие опасности, когда уровень загрязнения превышает заданное пороговое значение опасности.
[0018] В некоторых случаях заданное пороговое значение опасности устанавливается пользователем.
[0019] В некоторых случаях заданное пороговое значение опасности хранится по меньшей мере в одном из датчика состояния окружающей среды и персонального узла связи.
[0020] В некоторых случаях предупредительный сигнал генерируется после того, как забрало находилось в открытом положении на протяжении периода времени, превышающего заданное пороговое значение воздействия.
[0021] В некоторых случаях пороговое значение воздействия устанавливается пользователем.
[0022] В некоторых случаях пороговое значение воздействия хранится по меньшей мере в одном из защитного устройства для головы и персонального узла связи.
[0023] В некоторых случаях персональный узел связи можно надевать или носить.
[0024] В некоторых случаях защитное устройство для головы дополнительно содержит датчик обнаружения головы.
[0025] В некоторых случаях предупредительный сигнал генерируется лишь в том случае, когда датчик обнаружения головы определяет, что защитное устройство для головы надето на пользователя.
[0026] В некоторых случаях датчик положения определяет, находится ли забрало в частично открытом положении.
[0027] В некоторых случаях система дополнительно содержит датчик температуры с внутренней стороны защитного устройства для головы.
[0028] Настоящее изобретение также включает в себя способ предупреждения человека или рабочего при обнаружении опасного внешнего воздействия. Способ содержит обеспечение защитного устройства для головы, содержащего: забрало, выполненное такого размера, чтобы соответствовать размеру по меньшей мере носа и рта пользователя, датчик положения и модуль связи защитного устройства для головы. Способ дополнительно содержит определение с помощью датчика положения, находится ли забрало в открытом или закрытом положении. Способ дополнительно содержит определение наличия опасности и генерирование предупредительного сигнала, если забрало находится в открытом положении, и опасность присутствует.
[0029] В некоторых случаях наличие опасности определяется с помощью датчика состояния окружающей среды.
[0030] В некоторых случаях датчик состояния окружающей среды определяет наличие опасности, когда уровень загрязнения превышает заданное пороговое значение опасности.
[0031] В некоторых случаях предупредительный сигнал генерируется после того, как забрало находилось в открытом положении на протяжении периода времени, превышающего заданное пороговое значение воздействия.
[0032] В некоторых случаях защитное устройство для головы дополнительно содержит датчик обнаружения головы, и при этом предупредительный сигнал генерируется лишь в том случае, когда датчик обнаружения головы определяет, что защитное устройство для головы надето на пользователя.
[0033] В некоторых случаях способ дополнительно содержит определение того, находится ли забрало в частично открытом положении.
[0034] В некоторых случаях защитное устройство для головы дополнительно содержит датчик температуры, при этом датчик температуры определяет температуру во внутреннем пространстве защитного устройства для головы.
Краткое описание чертежей
[0035] Настоящее изобретение может быть понятно в более полной мере при рассмотрении следующего подробного описания различных воплощений изобретения совместно с прилагаемыми чертежами, на которых:
[0036] Фиг. 1 - системная схема внешнего воздействия, на которой показана респираторная система с подачей воздуха.
[0037] Фиг. 2 - системная схема электронных компонентов, подвергающихся внешнему воздействию, на которой показана респираторная система с подачей воздуха.
[0038] Фиг. 3 - блок-схема, связанная с определением внешнего воздействия.
[0039] Фиг. 4 - указывающее внешнее воздействие защитное устройство для головы.
[0040] Фиг. 5 - указывающее внешнее воздействие защитное устройство для головы и система узла связи.
[0041] Следует понимать, что возможное применение воплощений и возможные конструктивные изменения могут быть реализованы без отклонения от объема настоящего изобретения. Фигуры не обязательно приведены в масштабе. Подобные ссылочные позиции на фигурах относятся к подобным компонентам. Однако следует понимать, что использование ссылочной позиции для указания компонента на определенной фигуре не обязывает обозначать компонент на другой фигуре той же ссылочной позицией.
Подробное описание изобретения
[0042] На Фиг. 1 показана системная схема внешнего воздействия, на которой показана респираторная система 100 с подачей воздуха. Система 100 включает в себя защитное устройство 110 для головы, источник 120 подачи чистого воздуха, узел 130 связи, маячок 140 состояния окружающей среды и базу 150 данных. Защитное устройство 110 для головы соединено с источником 120 подачи чистого воздуха посредством шланга 119. Источник 120 подачи чистого воздуха может представлять собой источник подачи воздуха любого типа, например, воздуходувочный узел для электроприводного воздухоочистительного респиратора (PAPR), баллон с воздухом для автономного дыхательного аппарата (SCBA) или любое другое устройство, подающее воздух в защитное устройство 110 для головы. На Фиг. 1, источник 120 подачи чистого воздуха представляет собой воздуходувочный узел для PAPR. PAPR обычно применяются людьми в областях, где, как известно, имеется наличие или вероятность наличия пыли, дыма или газов, которые потенциально опасны или вредны для здоровья. PAPR, как правило, включает в себя воздуходувочный узел, содержащий вентилятор, приводимый электродвигателем, для доставки принудительного потока воздуха пользователю респиратора. Воздух поступает от воздуходувочного узла PAPR через шланг 119 во внутреннее пространство защитного устройства 110 для головы.
[0043] Защитное устройство 110 для головы содержит забрало 112, выполненное такого размера, чтобы соответствовать размеру по меньшей мере носа и рта пользователя. Забрало 112 содержит стекло 116, прикрепленное к шлему 118 посредством рамного узла 114. Защитное устройство для головы также содержит датчик 111 положения, который определяет положение забрала 112 относительно шлема 118 с целью определения того, находится забрало в открытом пли закрытом положении. В некоторых случаях датчик 111 положения может определять, находится ли забрало 112 в частично открытом положении, и если находится, то в какой степени оно открыто (например, в процентах или градусах). В качестве примера, датчик 110 положения может представлять собой гироскоп, который вычисляет угловое отклонение, наклон и/или крен (в градусах или радианах) забрала 112 относительно шлема 118. В другом примере датчик положения 110 может представлять собой магнит. Показатель в процентах может быть оценен относительно того, насколько забрало 112 открыто относительно шлема 118, посредством определения напряженности магнитного поля или магнитного потока, улавливаемого датчиком 110 положения. Информация о том, что забрало "частично открыто", может использоваться для обозначения того, что пользователь может получать защиту для глаз и лица от опасностей, в то же время получая разумное количество средств защиты органов дыхания. Такое состояние "частично открыто" забрала, если оно сохраняется на короткое время, может помочь пользователю в личном общении с другими работниками. Датчик 111 положения может представлять собой датчики различных типов, например, акселерометр, гироскоп, магнит, переключатель, потенциометр, цифровой датчик положения или датчик давления воздуха. Датчик 111 положения также может представлять собой комбинацию любых датчиков, перечисленных выше, или любых других типов датчиков, которые могут быть использованы для определения положения забрала 112 относительно шлема 118.
[0044] Защитное устройство 110 для головы может опираться на голову пользователя с использованием подвески (не показана).
[0045] Защитное устройство 110 для головы может включать в себя другие типы датчиков. Например, защитное устройство 110 для головы может включаться в себя датчик 113 температуры, который определяет температуру окружающей среды во внутреннем пространстве защитного устройства 110 для головы. Защитное устройство 110 для головы может включать в себя другие датчики, такие как инфракрасный датчик обнаружения головы, расположенный вблизи подвески защитного устройства 110 для головы, предназначенный для выявления обнаружения головы в защитном устройстве 110 для головы или, другими словами, для определения того, надето ли защитное устройство 110 для головы в заданный момент времени. Защитное устройство 110 для головы также может включать в себя другие электронные компоненты, такие как модуль связи, источник питания, такой как батарея, и компонент обработки. Модуль связи может включать в себя различные возможности связи, такие как радиочастотная идентификация (RFID), Bluetooth, включая любые поколения Bluetooth, такие как Bluetooth с низким энергопотреблением (BLE), любой тип беспроводной связи, такой как WiFi, Zigbee, радиочастотные или другие типы способов связи, которые будут очевидны для специалиста в данной области техники после прочтения настоящего раскрытия.
[0046] Модуль связи в защитном устройстве 110 для головы может электронным образом взаимодействовать с датчиками, такими как датчик 111 положения или датчик 113 температуры, при этом он может передавать информацию от датчика 111 положения или датчика 113 температуры на другие электронные устройства, включая узел 130 связи.
[0047] Узел 130 связи содержит процессор, модуль связи и источник питания. Модуль связи узла 130 связи может характеризоваться любой необходимой возможностью связи, например: RFID, Bluetooth, включая любые поколения технологии Bluetooth, и возможности связи WiFi. Узел 130 связи может также характеризоваться возможностями любых типов беспроводной связи, таких как радиочастотная связь или связь Zigbee.
[0048] Узел 130 связи включает в себя модуль 132 электроники, содержащий источник питания, такой как батарея, для подачи питания на процессор и модуль связи. Перезаряжаемая батарея, такая как литий-ионная батарея, может представлять собой компактный и долговечный источник питания. Узел 130 связи может быть выполнен таким образом, чтобы его электрические контакты были открыты или доступны с внешней стороны узла, чтобы позволить перезаряжать узел 130 связи.
[0049] Узел 130 связи может включать в себя процессор, который может принимать, хранить и обрабатывать информацию. Например, модуль связи в узле 130 связи может принимать информацию от модуля связи в защитном устройстве 110 для головы или непосредственно от датчика 111 положения, указывающую положение забрала 112 - открыто забрало 112 или закрыто, а также в какое время положение забрала 112 изменилось. Любая информация, собираемая датчиками и передаваемая на узел 130 связи или от него, может иметь метку времени на основании времени события, которое было выявлено или определено, на основании времени передачи информации или и того и другого. Процессор в узле 130 связи может хранить эту информацию и сравнивать ее с другой принимаемой информацией. Другая принимаемая информация может включать, например, информацию от маячка 140 состояния окружающей среды, а также информацию из базы 150 данных. Узел 130 связи также может хранить правила, такие как информация о пороговом значении как для продолжительности, в течение которой забрало 112 может находиться в открытом положении до генерирования предупредительного сигнала, так и для уровня или типа загрязняющих веществ, который запустит процесс генерирования предупредительного сигнала. Например, когда узел 130 связи принимает информацию от маячка 140 состояния окружающей среды, указывающую на то, что в окружающей среде отсутствуют опасности, пороговое значение для забрала 112, находящегося в открытом положении, может быть бесконечным. Если опасность присутствует в окружающей среде, то в таком случае пороговое значение будет определяться на основании угрозы для пользователя. Радиоактивное излучение, опасные газы или токсичные пары - все это потребовало бы, чтобы пороговое значение составляло порядка одной секунды или менее. Пороговые значения для температуры внутри защитного устройства для головы могут использоваться для прогнозирования болезненных состояний, связанных с перегревом, при этом пользователю могут рекомендоваться более частые периоды восполнения потери жидкости и/или отдыха. Пороговые значения могут использоваться для определения прогнозируемого времени работы от батареи. Когда время работы батареи приближается к выбираемому оставшемуся времени работы, пользователь может быть уведомлен/предупрежден о том, что следует завершить текущую задачу и найти новую батарею. При превышении порогового значения для конкретной опасности окружающей среды, пользователю может быть дано экстренное предупреждение об эвакуации из прилегающей зоны. Пороговые значения могут быть настроены для различных уровней открытости забрала. Другими словами, пороговое значение для количества времени, на протяжении которого забрало может быть открыто без выдачи предупредительного сигнала, может быть больше, если забрало находится в частично открытом положении, по сравнению с открытым положением.
[0050] Индивидуальное состояние здоровья пользователя может быть фактором для корректировки порогового значения. Если пользователь находится в ситуации, в которой надевание и снятие может занимать продолжительное время, пороговое значение для уведомления о статусе батареи может быть скорректировано на время, необходимое для надевания и снятия РРЕ.
[0051] Достижение различных пороговых значений может в результате инициировать различные типы предупредительных сигналов и сигналов тревоги. Например, сигналы тревоги могут быть информационными (не требующими реакции пользователя), срочными (повторяющимися и требующими реакции или подтверждения от пользователя) или аварийными (требующими немедленных действий от пользователя).
[0052] Тип предупредительного сигнала или сигнала тревоги может быть настроен для окружающей среды. Различные типы предупредительных сигналов или сигналов тревоги могут быть скомбинированы для привлечения внимания пользователя. В некоторых случаях пользователь может "отложить" предупредительный сигнал или сигнал тревоги.
[0053] Узел 130 связи может содержать пользовательский интерфейс, такой как дисплей, световые индикаторы, кнопки, клавиши (такие как клавиши-стрелки или другие индикаторные клавиши), и он может быть выполнен с возможностью выдачи предупредительных сигналов пользователю рядом способов, таких как генерирование звукового сигнала тревоги или вибрация. Пользовательский интерфейс может использоваться для множества функций. Например, пользователь может иметь возможность ознакомиться с предупредительным сигналом или отложить его просмотр посредством пользовательского интерфейса. Пользовательский интерфейс также может использоваться для управления параметрами защитного устройства для головы и/или турбонагнетательных периферийных устройств, которые не находятся в пределах непосредственной досягаемости пользователя. Например, турбонагнетательное устройство может быть надето на нижнюю часть спины, где пользователь может не иметь доступа к средствам управления без существенной сложности.
[0054] Узел 130 связи может быть портативным, благодаря чему пользователь может его переносить или надевать. Узел 130 связи также может быть персональным, при этом он может использоваться человеком и обмениваться данными со средством индивидуальной защиты (РРЕ), закрепленным за этим человеком. На Фиг. 1, узел 130 связи прикреплен к пользователю с помощью ремешка 134. Тем не менее, узел связи может переноситься пользователем или быть прикреплен к пользователю и другими способами, например, он может быть прикреплен к РРЕ, надетому на пользователя, к другой одежде, надетой на пользователя, он может быть прикреплен к ремню, поясу, пряжке, зажиму или другому крепежному механизму, что будет понятно для специалиста в данной области после прочтения настоящего раскрытия.
2
[0055] Маячок 140 состояния окружающей среды включает в себя по меньшей мере датчик 142 состояния окружающей среды, который обнаруживает присутствие опасности, и модуль связи 144. Датчик 142 состояния окружающей среды может обнаруживать множество типов информации об области, окружающей маячок 140 состояния окружающей среды. Например, датчик 142 состояния окружающей среды может представлять собой термометр, определяющий температуру, барометр, определяющий давление, акселерометр, определяющий движение или изменение положения, датчик обнаружения загрязняющих воздух веществ, предназначенный для обнаружения потенциально опасных газов, таких как угарный газ, или для обнаружения аэрозольных загрязняющих веществ или частиц, таких как дым, сажа, пыль, плесень, пестициды, растворители (например, изоцианаты, аммиак, отбеливатель и т.д.), и летучих органических соединений (например, ацетон, гликолевые эфиры, бензол, метиленхлорид и т.д.). Датчик 142 состояния окружающей среды может обнаруживать, например, любые общеизвестные газы, выявляемые датчиком обнаружения четырех газов, включая: СО, О, HS и низкий предел воздействия. В некоторых случаях датчик 142 состояния окружающей среды может определять наличие опасности, когда уровень загрязнения превышает заданное пороговое значение опасности. В некоторых случаях заданное пороговое значение опасности устанавливается пользователем или оператором системы. В некоторых случаях заданное пороговое значение опасности хранится по меньшей мере в одном из датчика состояния окружающей среды и персонального узла связи. В некоторых случаях заданное пороговое значение опасности хранится в базе 150 данных и может быть отправлено на узел 130 связи или маячок 140 состояния окружающей среды, а также храниться локально в узле 130 связи или маячке 140 состояния окружающей среды.
[0056] Модуль 144 связи маячка состояния окружающей среды электронным образом соединен с датчиком 142 состояния окружающей среды с целью получения информации от датчика 142 состояния окружающей среды. Модуль 144 связи может включать в себя множество возможностей связи, таких как: RFID, Bluetooth, включая любые поколения технологии Bluetooth, и возможности связи WiFi. Узел 130 связи может также характеризоваться возможностями любых типов беспроводной связи, таких как радиочастотная связь или связь Zigbee.
[0057] В некоторых случаях маячок 140 состояния окружающей среды может хранить информацию об опасности исходя из местоположения маячка 140 состояния окружающей среды. Например, если маячок 140 состояния окружающей среды находится в окружающей среде, о которой известно, что в ней присутствуют физические опасности, такие как потенциальная возможность присутствия летающих объектов, маячок 140 состояния окружающей среды может хранить такую информацию и сообщать присутствие опасности на основании местоположения маячка 140 состояния окружающей среды. В других случаях сигнал, указывающий на присутствие опасности, может генерироваться маячком 140 состояния окружающей среды на основании обнаружения опасности датчиком 142 состояния окружающей среды.
[0058] Система также может характеризоваться пороговым значением воздействия. Пороговое значение воздействия может храниться на любой комбинации базы 150 данных, узла 130 связи, маячка 140 состояния окружающей среды и защитного устройства 110 для головы. Заданное пороговое значение воздействия представляет собой пороговое значение времени, на протяжении которого забрало 112 может находиться в открытом положении, перед тем как будет сгенерирован предупредительный сигнал. Другими словами, если забрало находится в открытом положении на протяжении периода времени, превышающего заданное пороговое значение воздействия, может быть сгенерирован предупредительный сигнал. Заданное пороговое значение воздействия может настраиваться пользователем или оператором системы. Заданное пороговое значение воздействия может зависеть от личных факторов, связанных со здоровьем человека, возрастом или другой демографической информацией, от типа окружающей среды, в которой находится пользователь, а также от угрозы воздействия опасности.
[0059] Предупредительный сигнал может быть сгенерирован в различных сценариях и различными способами. Например, предупредительный сигнал может быть сгенерирован узлом 130 связи на основании информации, принимаемой от защитного устройства 110 для головы и датчика 140 состояния окружающей среды. Предупредительный сигнал может быть в форме электронного сигнала, передаваемого в базу 150 данных или на любой другой компонент системы 100. Предупредительный сигнал может включать один или более из следующих типов сигналов: тактильный сигнал, вибрационный сигнал, звуковой сигнал, визуальный сигнал, проекционный или радиочастотный сигнал.
[0060] На Фиг. 2 показана системная схема электронных компонентов, подвергающихся внешнему воздействию, на которой показана респираторная система 200 с подачей воздуха. Респираторная система 200 с подачей воздуха связывается электронным образом с маячком 240 состояния окружающей среды и базой 250 данных с использованием режима беспроводной связи любого типа, такого как RFID, Bluetooth, включая любые поколения технологии Bluetooth, возможности связи по WiFi, радиочастотную связь или связь Zigbee. Маячок 240 состояния окружающей среды и база 250 данных могут связываться друг с другом по беспроводной связи или посредством проводного соединения.
[0061] Респираторная система 200 с подачей воздуха содержит защитное устройство 210 для головы, узел 230 связи и источник 220 подачи чистого воздуха. Защитное устройство 210 для головы содержит несколько электронных компонентов, таких как датчик 211 положения, датчик 212 обнаружения головы, датчик 213 температуры и модуль 214 связи. Хотя выше перечислены приведенные в качестве примера электронные компоненты в защитном устройстве 210 для головы, защитное устройство 210 для головы может содержать дополнительные электронные компоненты, такие как процессор, для приема, хранения и обработки информации от каждого из датчика 211 положения, датчика 212 обнаружения головы и датчика 213 температуры, вместе с информацией, принятой модулем 214 связи от других устройств. Процессор также может управлять некоторыми или всеми из датчиков и модуля связи в защитном устройстве 210 для головы. Другие типы компонентов, такие как батарея или другой источник питания, и другие типы датчиков также могут находиться в защитном устройстве 210 для головы.
[0062] Узел 230 связи связывается электронным образом с каждым из защитного устройства 210 для головы и источника 220 подачи чистого воздуха. Узел 230 связи может иметь любую необходимую возможность связи, такую как: RFID, Bluetooth, включая любые поколения технологии Bluetooth, и возможности связи WiFi. Узел 230 связи может также характеризоваться возможностями любых типов беспроводной связи, таких как радиочастотная связь или связь Zigbee. Узел 230 связи также может связываться электронным образом с маячком 240 состояния окружающей среды и базой 250 данных.
[0063] Источник 220 подачи чистого воздуха содержит двигатель и вентиляторный узел, который обеспечивает подачу сжатого воздуха в защитное устройство 210 для головы. Дополнительно источник подачи чистого воздуха содержит процессор 224 и модуль 222 связи. Процессор 224 может взаимодействовать с другими компонентами в источнике 220 подачи чистого воздуха. Например, процессор 224 может взаимодействовать с батареей или источником питания для источника 220 подачи чистого воздуха для определения оставшегося срока службы конкретной батареи в любой заданный момент времени. Процессор 224 также может связываться с двигателем, управляющим скоростью вентилятора, для определения количества воздуха, нагнетаемого через фильтр в источнике 220 подачи чистого воздуха, и, таким образом, оценки оставшегося срока службы фильтра. Данные от датчика 211 положения также могут быть собраны процессором 224 для определения степени открытости или закрытости забрала и/или частоты изменения статуса забрала. Данные от датчика 212 обнаружения головы и датчика 213 температуры также могут быть переданы на процессор 224 для дополнительного анализа. В одном примере, если датчик 212 обнаружения головы не обнаруживает голову, и датчик 213 температуры не указывает повышения температуры и датчик 211 положения открыт, то предупредительный сигнал не генерируется, не передается или не сохраняется. Процессор 224 в источнике 220 подачи чистого воздуха может отслеживать такую информацию, как расход, падение давления на фильтре, наличие фильтра/идентификационную информацию на фильтре, время работы батареи, время работы воздуходувки, время работы фильтра и то, как сидит защитное устройство для головы - свободно или плотно. Модуль 222 связи электрически связан с процессором 224. Модуль 222 связи может характеризоваться любой необходимой возможностью связи, такой как: RFID, Bluetooth, включая любые поколения технологии Bluetooth, и возможности связи WiFi. Модуль 222 связи может также характеризоваться возможностями любых типов беспроводной связи, таких как радиочастотная связь или связь Zigbee. Модуль связи может поддерживать беспроводную связь с узлом 230 связи. В некоторых воплощениях модуль связи может связываться с другими устройствами, такими как маячок 240 состояния окружающей среды и база 250 данных.
[0064] На Фиг. 3 показана блок-схема 300, связанная с определением внешнего воздействия и указанием внешнего воздействия пользователю. Хотя этапы, показанные на фиг. 3, представляют собой приведенные в качестве примера этапы, связанные с настоящим изобретением, специалисту в данной области техники при прочтении настоящего изобретения будут очевидны возможные варианты в отношении порядка выполнения этапов и дополнительные этапы.
[0065] Этап 310 включает обеспечение защитного устройства для головы для пользователя. Защитное устройство для головы может содержать забрало, которое имеет размер, подходящий для его размещения поверх по меньшей мере носа и рта пользователя, датчик положения и модуль связи защитного устройства для головы. В настоящем документе описаны различные воплощения защитных устройств для головы. В некоторых воплощениях могут быть обеспечены дополнительные компоненты РРЕ или другие устройства, такие как источник подачи чистого воздуха, персональный узел связи или любой другой необходимый компонент.
[0066] Этап 320 включает определение того, находится ли забрало в открытом положении. Положение забрала определяется датчиком положения в защитном устройстве для головы. Если забрало находится в закрытом положении (или не находится в открытом положении), этап 320 повторяют. Если забрало находится в открытом положении, то тогда на этапе 330 система запрашивает о наличии опасности. Опасность может быть обнаружена различными способами, как описано в настоящем документе.
[0067] Если опасность не обнаружена на этапе 330, система возвращается к этапу 320 запроса, на котором запрашивают, открыто ли забрало. Если опасность обнаружена на этапе 330, то на этапе 340 генерируют предупредительный сигнал. Могут быть сгенерированы различные предупредительные сигналы. Например, предупредительный сигнал может включать один или более из следующих типов сигналов: тактильный сигнал, вибрационный сигнал, звуковой сигнал, визуальный сигнал, сигнал от индикатора на стекле или радиочастотный сигнал. В некоторых воплощениях предупредительный сигнал не генерируют, если не соблюдается пороговое значение внешнего воздействия и/или пороговое значение для опасности. Другие вариации показанных этапов находятся в пределах объема настоящего изобретения. Например, в некоторых воплощениях наличие опасности обнаруживают посредством датчика состояния окружающей среды. В некоторых воплощениях датчик состояния окружающей среды определяет наличие опасности, когда уровень загрязняющего вещества превышает заданное пороговое значение для опасности.
[0068] В некоторых воплощениях предупредительный сигнал генерируют после нахождения забрала в открытом положении в течение периода времени, превышающего заданное пороговое значение внешнего воздействия. В некоторых воплощениях защитное устройство для головы дополнительно содержит датчик обнаружения головы, причем предупредительный сигнал генерируют только в том случае, если датчик обнаружения головы обнаруживает, что защитное устройство для головы надето на пользователя. В некоторых воплощениях система также обнаруживает, находится ли забрало в частично открытом положении. В некоторых случаях защитное устройство для головы дополнительно содержит датчик температуры, при этом датчик температуры определяет температуру во внутреннем пространстве защитного устройства для головы.
[0069] На Фиг. 4 показана индицирующая внешнее воздействие система 400 с защитным устройством для головы, которая содержит защитное устройство 410 для головы с забралом 412, размер которого подходит для его размещения поверх по меньшей мере носа и рта пользователя. Забрало 412 содержит стекло 416, прикрепленное к шлему 418 посредством рамного узла 414. Защитное устройство для головы также содержит датчик 411 положения, который определяет положение забрала 412 относительно шлема 418 с целью определения того, находится забрало в открытом пли закрытом положении. В некоторых случаях датчик 411 положения может определять, находится ли забрало 412 в частично открытом положении, и если находится, то в какой степени оно открыто (например, в процентах или градусах). В качестве примера, датчик 110 положения может представлять собой гироскоп, который вычисляет угловое отклонение, наклон и/или крен (в градусах или радианах) забрала 112 относительно шлема 118. В другом примере датчик положения 110 может представлять собой магнит. Показатель в процентах может быть оценен относительно того, насколько забрало 112 открыто относительно шлема 118, посредством определения напряженности магнитного поля или магнитного потока, улавливаемого датчиком 110 положения. Датчик положения 411 может относиться к датчикам различных типов, таких как акселерометр, гироскоп, магнит, переключатель или датчик давления воздуха. Датчик 411 положения также может представлять собой комбинацию любых датчиков, перечисленных выше, или любых других типов датчиков, которые можно использовать для определения положения забрала 412 относительно шлема 418.
[0070] Защитное устройство 410 для головы может опираться на голову пользователя с использованием подвески (не показана).
[0071] Защитное устройство 410 для головы может включать в себя другие типы датчиков. Например, защитное устройство 410 для головы может включаться в себя датчик 413 температуры, который определяет температуру окружающей среды во внутреннем пространстве защитного устройства 410 для головы. Защитное устройство 410 для головы может содержать другие датчики, такие как инфракрасный датчик обнаружения головы, расположенный возле оголовья защитного устройства 410 для головы для обнаружения наличия головы в устройстве 410 для головы, или, другими словами, для определения того, надето ли защитное устройство 410 для головы в любой заданный момент времени. Защитное устройство 410 для головы также может содержать другие электронные компоненты, такие как модуль 417 связи, источник питания, такой как батарея, и обрабатывающий компонент. Модуль связи может включать в себя различные возможности связи, такие как радиочастотная идентификация (RFID), Bluetooth, включая любые поколения Bluetooth, такие как Bluetooth с низким энергопотреблением (BLE), любой тип беспроводной связи, такой как WiFi, Zigbee, радиочастотные или другие типы способов связи, которые будут очевидны для специалиста в данной области техники после прочтения настоящего раскрытия.
[0072] Модуль связи может электронным образом взаимодействовать с датчиками, такими как датчик 411 положения или датчик 413 температуры, вследствие чего он может передавать информацию от датчика 411 положения или датчика 413 температуры на другие электронные устройства, содержащие узел 430 связи.
[0073] Узел 430 связи может содержать пользовательский интерфейс, такой как дисплей, световые индикаторы, кнопки, клавиши (такие как клавиши-стрелки или другие индикаторные клавиши), и он может быть выполнен с возможностью выдачи предупредительных сигналов пользователю рядом способов, таких как генерирование звукового сигнала тревоги или вибрация. Пользователь может настраивать параметры WiFi для узла. Пользовательский интерфейс включает, например, кнопку, возможность подсветки LED и вибрации.
[0074] Узел 430 связи может быть портативным, благодаря чему пользователь может его переносить или надевать. Узел 430 связи также может быть персональным, при этом он может использоваться человеком и обмениваться данными со средством индивидуальной защиты (РРЕ), закрепленным за этим человеком. На Фиг. 4, узел 430 связи прикреплен к пользователю с помощью ремешка 434. Тем не менее, узел связи может переноситься пользователем или быть прикреплен к пользователю и другими способами, например, он может быть прикреплен к РРЕ, надетому на пользователя, к другой одежде, надетой на пользователя, он может быть прикреплен к ремню, поясу, пряжке, зажиму или другому крепежному механизму, что будет понятно для специалиста в данной области после прочтения настоящего раскрытия.
[0075] На Фиг. 5 показана комплексная система 500 защитного устройства для головы с указанием внешнего воздействия и узла связи. Система 500 содержит защитное устройство 510 для головы. Защитное устройство 510 для головы содержит по меньшей мере забрало 512, которое имеет размер, подходящий для его размещения поверх по меньшей мере носа и рта пользователя. Защитное устройство 510 для головы дополнительно содержит датчик 511 положения, который обнаруживает, находится забрало в закрытом положении или в открытом положении. Защитное устройство 510 для головы также содержит модуль 517 связи. Если модули 517 связи принимают сигнал, указывающий наличие опасности, и если забрало 512 находится в открытом положении, генерируется предупредительный сигнал.
[0076] Модуль 517 связи может иметь множество возможностей связи, таких как радиочастотная идентификация (RFID), Bluetooth, включая любые поколения Bluetooth, такие как Bluetooth с низким энергопотреблением (BLE), любой тип беспроводной связи, такой как WiFi, Zigbee, радиочастотная связь или другие типы методов связи, очевидные для специалиста в данной области техники при прочтении настоящего раскрытия.
[0077] Модуль 517 связи может принимать сигнал, указывающий наличие опасности, от множества других устройств, таких как маячок состояния окружающей среды, база данных или другое устройство связи, такое как узел связи, как описано в настоящем документе.
Пример
Индицирующая внешнее воздействие респираторная система с подачей воздуха
[0078] Защитное устройство 110 для головы 3М™ Versaflo™ комплекта PAPR для тяжелой промышленности TR-300-HIK, полученного от компании 3М Company, Сент-Пол, Миннесота, было модифицировано посредством включением в его состав датчика 111 положения между забралом 112 и шлемом 118. Датчик 110 положения представлял собой а магнитометр LIS3MDL, полученный от компании ST Microelectronics. Узел 130 связи, как описано в настоящем документе, был подключен по беспроводной связи посредством Bluetooth к процессору в защитном устройстве для головы, который осуществлял мониторинг датчика 111 положения. Маячок 140 (Kontakt.io Smart Beach Two), полученный от компании Kontakt.io, был запрограммирован с географическим местоположением с использованием координат системы глобального позиционирования (GPS) и опасным условием окружающей среды в виде радиации. Забрало 112 защитного устройства 110 для головы вначале было закрыто. Узел 130 связи контактировал по беспроводной связи с маячком 140 и определил, что защитное устройство для головы было расположено в опасной окружающей среде, на основании местоположения GPS и статуса радиационной опасности. Забрало 112 затем было открыто, и предупредительный сигнал был сгенерирован и показан мигающими светоизлучающими диодами (LED) на узле 130 связи.
[0079] Следует понимать, что другие многочисленные и разнообразные конфигурации могут быть легко предложены специалистами в данной области техники без отхода от сущности и объема настоящего изобретения. Например, каждый из модулей связи в различных устройствах, описанных в настоящем документе, может быть выполнен с возможностью обеспечения связи в качестве части большей сети или с другими устройствами для обеспечения более интеллектуальной инфраструктуры. Информация, собранная различными датчиками, может комбинироваться с информацией от других источников, такой как информация, захваченная посредством видеотрансляции рабочей зоны или зоны техобслуживания оборудования. В некоторых воплощениях может использоваться портальная конфигурация, вследствие чего, если любая из систем, описанных в настоящем документе, обнаруживает, что у пользователя или рабочего превышено заданное пороговое значение (высокое или низкое), рабочему запрещается получение физического доступа к конкретной рабочей зоне или другой области. Информация, собранная системами, описанными в настоящем документе, может использоваться для дополнительной аналитической обработки данных в целях определения соблюдения различных правил или норм, а также улучшения процессов обеспечения безопасности. В некоторых воплощениях геолокационное устройство, такое как система глобального позиционирования (GPS), может быть включено в любую из систем, описанных в настоящем документе, для предоставления местоположения пользователя. В некоторых воплощениях информация, собранная системами и датчиками, описанными в настоящем документе, может использоваться для определения оставшегося эксплуатационного срока службы любого РРЕ.
[0080] Следует понимать, что на основании вышеприведенного описания, аспекты настоящего изобретения включают способы и системы определения времени использования (времени ношения) изделий, таких как изделия, представляющие собой РРЕ, путем определения того, удовлетворяют ли они по меньшей мере одному критерию.
[0081] Хотя способы и системы согласно настоящему изобретению были описаны со ссылкой на конкретные приведенные в качестве примера воплощения, средним специалистам в данной области техники будет очевидно, что в них могут быть внесены изменения и модификации без отхода от сущности и объема настоящего изобретения.
[0082] В данном подробном описании предпочтительных воплощений приводятся ссылки на сопроводительные чертежи, на которых показаны специфические воплощения, в которых настоящее изобретение может быть реализовано на практике. Показанные воплощения не охватывают все воплощения согласно настоящему изобретению. Следует понимать, что могут применяться и другие воплощения, при этом могут быть внесены конструктивные или логические изменения без отклонения от объема настоящего изобретения. Таким образом, нижеследующее подробное описание не следует рассматривать в ограничительном смысле; объем настоящего изобретения определяется приложенной формулой изобретения.
[0083] Если не указано иное, все используемые в настоящем описании и пунктах формулы числовые значения, выражающие размер элемента, количества и физические свойства, должны во всех случаях рассматриваться как модифицируемые термином «приблизительно». Соответственно, если не указано обратное, числовые параметры, указанные в следующем описании и прилагаемой формуле изобретения, являются приблизительными значениями, которые могут изменяться в зависимости от предпочтительных свойств, которые стремятся получить специалисты в данной области техники с применением описанных в настоящем документе идей.
[0084] Используемые в настоящем описании и прилагаемой формуле изобретения формы единственного числа включают воплощения, имеющие ссылки на множественное число, если содержание ясно не указывает на обратное. Используемый в настоящем описании и прилагаемой формуле изобретения, термин «или» обычно применяется в том смысле, который включает значение «и/или», если содержание ясно не указывает на обратное.
[0085] Термины, относящиеся к пространственному расположению, включая, но не ограничиваясь следующими терминами - «вблизи», «дистальный», «нижний», «верхний», «под», «ниже», «над» и «сверху», если таковые используются в настоящем документе, применяются для простоты описания пространственных расположений элементов друг относительно друга. Такие относящиеся к пространственному расположению термины охватывают различные ориентации устройства при использовании или функционировании, в дополнение к частным вариантам ориентаций, показанным на фигурах и описанным в настоящем документе. Например, если изображенный на фигурах объект опрокинут или перевернут, тогда части ранее описанные, как находящиеся внизу или под другими элементами, теперь будут расположены вверху или над указанными другими элементами.
[0086] В рамках настоящего документа, когда, например, элемент, компонент или слой описан, как формирующий «совпадающую границу раздела» с, или расположенный «на», «присоединенный к», «соединенный с», «уложенный на» или «контактирующий с» другим элементом, компонентом или слоем, он может быть расположен непосредственно на, присоединен непосредственно к, соединен непосредственно с, уложен непосредственно на, контактировать непосредственно с, или при этом промежуточные элементы, компоненты или слои могут быть расположены на, присоединены к, соединены с, или контактировать, например, с конкретным элементом, компонентом или слоем. Если элемент, компонент или слой, например, указан, как расположенный «непосредственно на», «присоединенный непосредственно к», «соединенный непосредственно с» или «контактирующий непосредственно с» другим элементом, то в таким случае не предполагается наличия, например, промежуточных элементов, компонентов или слоев. Методики настоящего изобретения могут осуществляться во множестве компьютерных устройств, таких как серверы, портативные компьютеры, настольные компьютеры, ноутбуки, планшетные компьютеры, карманные компьютеры, смартфоны и т.п. Любые компоненты, модули или блоки были описаны так, что они охватывают функциональные аспекты и необязательно требуют реализации с использованием разных аппаратных блоков. Методики, описанные в настоящем документе, также могут осуществляться в аппаратном обеспечении, программном обеспечении, программно-аппаратном обеспечении или их комбинации. Любые элементы, описанные как модули, блоки или компоненты, могут быть осуществлены в интегральном логическом устройстве или по отдельности как обособленные, но операционно совместимые логические устройства. В некоторых случаях различные элементы могут быть осуществлены в виде интегрального схемного устройства, такого как чип или чипсет интегральной схемы. Дополнительно, несмотря на то, что в настоящем описании было описано некоторое количество отдельных модулей, многие из которых выполняют уникальные функции, все функции всех этих модулей могут быть скомбинированы в один модуль или даже разделены на дополнительные модули. Модули, описанные в настоящем документе, являются лишь примерными, и они были описаны таким образом для лучшего понимания.
[0087] При осуществлении в программном обеспечении указанные методики могут быть по меньшей мере частично реализованы с использованием машиночитаемого носителя данных, содержащего команды, которые при их исполнении в процессоре выполняют один или более вышеописанных способов. Машиночитаемый носитель данных может содержать материальный машиночитаемый носитель данных и может образовывать часть компьютерного программного продукта, который может включать упаковочные материалы. Машиночитаемый носитель данных может содержать оперативное запоминающее устройство (RAM), такое как синхронное динамическое оперативное запоминающее устройство (SDRAM), постоянное запоминающее устройство (ROM), энергонезависимое оперативное запоминающее устройство (NVRAM), электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (EEPROM), флеш-память, магнитные или оптические носители данных и т.п.Машиночитаемый носитель данных также может содержать энергонезависимое запоминающее устройство, такое как жесткий диск, магнитная лента, компакт-диск (CD), цифровой универсальный диск (DVD), диск Blu-ray, голографические носители данных или другое энергонезависимое запоминающее устройство.
[0088] Термин «процессор» в рамках настоящего документа может относиться к любой из вышеупомянутых конструкций или любой другой конструкции, пригодной для осуществления способов, описанных в настоящем документе. В дополнение, в некоторых аспектах функциональные возможности, описанные в настоящем документе, могут обеспечиваться в специально предназначенных программных модулях или аппаратных модулях, выполненных с возможностью выполнения методик настоящего изобретения. Даже при осуществлении в программном обеспечении в данных методиках может использоваться такое аппаратное обеспечение, как процессор для исполнения данного программного обеспечения и запоминающее устройство для хранения данного программного обеспечения. В любом из этих случаев компьютеры, описанные в настоящем документе, могут определять специализированную машину, способную исполнять специальные функции, описанные в настоящем документе. Кроме того, данные методики могут быть полностью осуществлены в одной или более схем или логических элементов, которые также можно рассматривать в качестве процессора.