устройство для подсчета числа людей в контролируемой зоне

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДСЧЕТА ЧИСЛА ЛЮДЕЙ В КОНТРОЛИРУЕМОЙ ЗОНЕ, содержащее блоки датчиков прохода, анализаторы направления прохода, блок опроса, блок счета числа людей и блок отображения информации, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в устройство введены блок определения отсутствия людей в контролируемой зоне, блок выдержки времени, блок подачи звуковых сигналов и пульт руководителя взрывных работ, выходы блока счета людей в контролируемой зоне подключены к входам блока определения отсутствия людей в контролируемой зоне, выход которого через блок выдержки времени связан с входом пульта руководителя взрывных работ, первый выход которого подключен к управляющему входу блока определения отсутствия людей в контролируемой зоне, второй, третий и четвертый выходы пульта соединены соответственно с входами включения предупредительного сигнала, включения боевого сигнала и включения сигнала отбоя блока подачи звуковых сигналов, пятый выход пульта соединен с входом блока ограждения опасной зоны, а его шестой выход подключен к входу элемента блокировки.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок счета людей в контролируемой зоне содержит блоки датчиков прохода, устанавливаемые на всех входах и выходах из контролируемой зоны, причем выходы датчиков прохода подключены к входам соответствующих анализаторов прохода, выходы которых соединены с входами соответствующих блоков памяти, причем выходы всех блоков памяти связаны с соответствующими входами блока опроса, управляющий выход которого подключен к другим входам блоков памяти, а два выхода блока опроса связаны с входами прямого и обратного счета реверсивного счетчика, выходы которого являются выходами блока счета людей в контролируемой зоне.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок определения отсутствия людей в контролируемой зоне образован логическим элементом ИЛИ - НЕ, один из входов которого является управляющим и связан с первым выходом пульта руководителя взрывных работ.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пульт руководителя взрывных работ содержит три кнопочных выключателя, сигнальную лампу и источник постоянного напряжения, первый выключатель выполнен с фиксацией в нажатом состоянии и содержит три контактные группы, его первый замыкающий контакт включен между нулевой точкой схемы и первым выходом пульта, второй замыкающий контакт - между выходом источника постоянного напряжения и вторым выходом пульта, а третий замыкающий контакт - между выходом источника постоянного напряжения и пятым выходом пульта, второй кнопочный выключатель выполнен фиксируемым в нажатом состоянии и содержит две контактные группы, его первый замыкающий контакт включен между входом и третьим выходом пульта, а второй замыкающий контакт - между входом и шестым выходом пульта, третий кнопочный выключатель содержит одну контактную группу, элемент, размыкающий первый и второй кнопочные выключатели при нажатии на третий выключатель, при этом замыкающий контакт третьего выключателя включен между входом и четвертым выходом пульта, сигнальная лампа включена между входом пульта и нулевой точкой схемы.

5. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что блок датчиков прохода содержит три идентичные цепочки, каждая из которых образована последовательно соединенными генератором переменного напряжения, излучателем, фотоприемником и резонансным усилителем, выход которого является выходом блока датчиков прохода.

6. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что анализатор направления прохода содержит три пороговых элемента, входы которых являются входами анализатора направления прохода, выход первого порогового элемента связан с входом первого элемента НЕ и с одним из входов первого элемента И, другой вход которого соединен с выходом первого триггера, а выход подключен к одному из входов второго элемента И и к R-входу второго триггера, выход второго порогового элемента связан с одним из входов третьего элемента И, другой вход которого соединен с выходом третьего триггера, а выход подключен к другому входу второго элемента И и к одному из входов четвертого элемента И, другой вход которого связан с R-входом первого триггера и выходом пятого элемента И, к входам которого подключены выход второго триггера и выход третьего порогового элемента, связанный также с входом второго элемента НЕ, выходы трех пороговых элементов подключены к входам шестого элемента И, выход которого подключен к S -входу четвертого триггера, выход которого соединен с первыми входами седьмого и восьмого элементов И, к вторым входам которых подключены соответственно выходы пятого и шестого триггеров, а к третьим входам - соответственно выходы девятого и десятого элементов И, одни входы данных элементов связаны через элементы выдержки времени с выходами соответствующих элементов НЕ, а другие входы - непосредственно с выходами тех же элементов НЕ, а выходы седьмого и восьмого элементов И объединены и подключены к R-входам четвертого, пятого и шестого триггеров и S-входами первого, второго и третьего триггеров, выход второго элемента И соединен с S-входом пятого триггера, входом первого формирователя импульсов, выход четвертого элемента И подключен к S-входу шестого триггера, входу второго формирователя импульсов и входу второй дифференцирующей цепочки, выходы первой и второй дифференцирующих цепочек объединены и подключены к R-входу третьего триггера, выходы первого и второго формирователей импульсов являются соответственно первым и вторым выходами анализатора направления прохода.

7. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что блок опроса содержит генератор тактовых импульсов, выход которого связан со счетным входом двоичного счетчика, выходы которого подключены к входам логического элемента ИЛИ - НЕ, выход которого является управляющим выходом блока опроса, выходы счетчика соединены с адресными входами двух мультиплексоров, информационные входы первого мультиплексора связаны с первыми выходами всех блоков памяти, а его выход является первым выходом блока опроса, информационные входы второго мультиплексора связаны с вторыми входами блоков памяти, а его выход является вторым выходом блока опроса.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к взрывному делу, в частности к устройствам обеспечения безопасности взрывных работ в подземных выработках при строительстве метрополитенов.

Известны устройства для контроля и учета числа людей в помещении. Они содержат датчики прохода, устанавливаемые у всех входов и выходов в помещение, анализаторы направления прохода, счетчики числа людей, находящихся в помещении, и устройства отображения информации.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство для счета числа пассажиров транспортного средства, которое содержит блоки датчиков прохода, устанавливаемые у всех проходов в контролируемую зону, анализаторы направления прохода, блок опроса, счетчик числа людей, находящихся в контролируемой зоне, и устройство отображения информации.

Однако применение данного устройства для обеспечения безопасности взрывных работ не исключает произведение взрыва при нахождении людей в контролируемой зоне, например, из-за ошибки руководителя работ. Кроме того, в известном устройстве не предусмотрены оповещение об опасности и ограждение контролируемой зоны при проведении взрывных работ.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства; на фиг. 2 - установки датчиков прохода; на фиг. 3 - принципиальная схема анализатора направления прохода; на фиг. 4 - принципиальная схема блоков промежуточной памяти, опроса, счетчика числа людей в контролируемой зоне и блока определения отсутствия людей в контролируемой зоне; на фиг. 5 - принципиальная схема пульта руководителя взрывных работ, блоков выдержки времени и запрета взрыва.

Устройство содержит (фиг. 1) n одинаковых блоков 1₁, 1₂,...,1_n датчиков прохода, причем n равно числу проходов в контролируемую зону, нахождение людей в которой при взрывных работах по условиям безопасности недопустимо. Каждый блок 1₁,...,1_n датчиков прохода содержит по три датчика 2₁, 3₁, 4₁,. . . , 2_n, 3_n, 4_n, выходы которых подключены к трем входам соответствующего анализатора 5₁,...,5_n направления прохода, связанного своими выходами а и б с двумя входами соответствующего блока 6₁,...,6_n промежуточной памяти, причем третьи входы всех блоков промежуточной памяти соединены с выходом "сброс" блока 7 опроса, на входы которого заведены выходы а и б блоков 6₁,. . .,6_n промежуточной памяти. Выход а блока 7 опроса подключен к входу "+1", а выход б - к входу "-1" блока 8 счета числа людей в контролируемой зоне, все выходы которого соединены с входами блока 9 определения отсутствия людей. Устройство содержит также блок 10 выдержки времени, пульт 11 руководителя взрывных работ, вход которого через блок 10 выдержки времени подключен к выходу блока 9 определения отсутствия людей в контролируемой зоне. Выходы б, в, и г пульта руководителя взрывных работ связаны с тремя входами блока 12 подачи звуковых сигналов, выход д соединен с входом блока 13 ограждения опасной зоны, а выход е - с входом блока 14 запрета взрыва.

Блок 1 датчиков прохода содержит три одинаковых датчика 2, 3, 4, каждый из которых включает в себя цепочку из последовательно соединенных генератора попеременного напряжения, инфракрасного излучателя, фотоприемника и резонансного усилителя. Излучатели 2.1, 3.1, 4.1 (фиг. 2) и фотоприемники 2.2, 3.2, 4.2 устанавливаются в служебном проходе последовательно вдоль направления движения у всех входов и выходов из контролируемой зоны, причем каждый излучатель оптически связан с соответствующим фотоприемником. Ширина прохода в зоне установки датчиков 2, 3, 4 выбрана такой, чтобы исключить одновременный проход двух или более человек. Для предотвращения входа и выхода людей из контролируемой зоны, минуя датчики прохода, остальная часть подземной выработки перекрывается поворотным шлагбаумом 15, который открывается только для пропуска составов с вагонетками.

Анализатор 5 направления прохода содержит (фиг. 3) пороговые элементы 16, 17 и 18, подключенные входами к выходам соответствующих датчиков 2, 3, 4 блока 1 датчиков прохода, элемент И 19, элементы И 20, 21, 22, 23, дифференцирующие цепочки 24, 25, триггеры 26, 27, 28, элемент И 29, триггер 30, элементы И 31, 32, триггеры 33, 34, элементы И 35, 36, элементы 37, 38 выдержки времени, элементы НЕ 39, 40, формирователи 41, 42 импульсов.

Блок 6 промежуточной памяти содержит (фиг. 4) RS-триггеры 43 и 44. Вход установки в единичное состояние (вход S) триггера 43 связан с выходом а соответствующего анализатора 5 направления прохода, а прямой выход данного триггера является выходом а блока 6 промежуточной памяти. Вход S триггера 44 связан с выходом б соответствующего анализатора 5 направления прохода, а прямой выход данного триггера является выходом б блока 6 промежуточной памяти. Входы установки в нулевое состояние (входы R) триггеров 43₁, 44₁,..., 43_n, 44_n всех блоков 6₁,...,6_n промежуточной памяти соединены между собой и подключены к выходу "сброс" блока 7 опроса. Блок опроса содержит мультиплексор 45, к информационным входам D₁,...,D_n которого подключены выходы а блоков 6₁,...,6_n промежуточной памяти, его вход D₀ соединен с нулевой точкой схемы, а выход связан с входом "+1" блока 8 счета числа людей в контролируемой зоне, мультиплексор 46, к информационным входам D₁,...,D_n которого подключены выходы б блоков 6₁,...,6_n промежуточной памяти, его вход D₀ также связан с нулевой точкой схемы, а выход соединен с входом "-1" блока 8 счета числа людей в контролируемой зоне. Управляющие входы Х₀, Х₁ мультиплексоров 45 и 46 соединены с двоичным счетчиком 48, выходы которого также заведены на входы элемента ИЛИ-НЕ 49. Выход последнего является выходом "сброс" блока 7 опроса, а на счетный вход двоичного счетчика 48 подаются тактовые импульсы с генератора 47.

Блок 8 счета числа людей в контролируемой зоне представляет собой реверсивный двоичный счетчик, емкость которого превышает максимальное количество людей, находящихся одновременно в контролируемой зоне. За эту величину может быть принято, например, общее количество работающих на данном объекте. Вход "+1" блока 8 является входом прямого счета, а вход "-1" - входом обратного счета.

Блок 9 определения отсутствия людей в контролируемой зоне представляет собой многовходовую логическую схему ИЛИ-НЕ, причем один из ее входов является управляющим и связан с выходом а пульта 11 руководителя взрывных работ, а на остальные входы заведены выходы блока 8 счета числа людей в контролируемой зоне.

Блок 10 выдержки времени содержит (фиг. 5) реле 50 времени с регулируемой выдержкой и контактом 50.1, работающим с замедлением при срабатывании. К входу реле 50 подключен выход блока 9 определения отсутствия людей в контролируемой зоне. Контакт 50.1 срабатывает через установленное время выдержки после подачи на вход реле 50 единичного сигнала и мгновенно размыкается после исчезновения входного сигнала. Контакт 50.1 подключен к выходу блока 10 выдержки времени и связан с входом пульта 11 руководителя взрывных работ.

Пульт 11 руководителя взрывных работ содержит три кнопочных выключателя 51, 52, 53, сигнальную лампу 54 разрешения производства взрывных работ и источник 55 постоянного напряжения. Кнопочный выключатель 51 подачи предупредительного сигнала содержит три контактные группы и устройство фиксации в нажатом состоянии, причем первый замыкающий контакт включен между выходом а пульта 11 и нулевой точкой схемы, второй замыкающий контакт включен между источником 55 постоянного напряжения и выходом б пульта 11, подключенным к входу включения предупредительного сигнала блока 12 подачи звуковых сигналов, а третий замыкающий контакт включен между источником 55 постоянного напряжения и выходом д пульта 11, связанным с входом блока 13 ограждения опасной зоны.

Кнопочный выключатель 52 подачи боевого сигнала содержит две контактные группы и устройство фиксации в нажатом состоянии, причем замыкающие подвижные контакты обеих групп соединены между собой, с замыкающим подвижным контактом кнопочного выключателя 53 и с одним из выводов лампы 54 разрешения производства взрывных работ и через контакт 50.1 реле 50 времени блока 10 выдержки времени подключены к источнику 55 постоянного напряжения. Неподвижный контакт первой группы выключателя 52 соединен с выходом е пульта 11, заведенным на вход блока 14 запрета взрыва, а неподвижный контакт второй группы выключателя 52 связан с выходом в пульта 11, подключенным к входу включения боевого сигнала блока 13 подачи звуковых сигналов.

Кнопочный выключатель 53 подачи сигнала отбоя содержит одну контактную группу и устройство, обеспечивающее размыкание кнопочных выключателей 51 и 52 при нажатии на выключатель 53, причем неподвижный контакт выключателя 53 соединен с выходом г пульта 11, подключенным к входу включения сигнала отбоя блока 12 подачи звуковых сигналов. Второй вывод сигнальной лампы 54 разрешения производства взрывных работ соединен с нулевой точкой схемы.

Блок 12 подачи звуковых сигналов содержит источник звуковых сигналов (например, сирену) и схему управления, обеспечивающую подачу предусмотренных действующими правилами звуковых сигналов при поступлении на соответствующий вход блока 12 электрического сигнала с пульта 11 руководителя взрывных работ.

Блок 13 ограждения опасной зоны содержит световые указатели и устройства механического заграждения проходов, устанавливаемые у всех входов в контролируемую зону. Блок 14 запрета взрыва (фиг. 5) содержит реле 56 постоянного тока, катушка которого включена между выходом е пульта 11 руководителя взрывных работ и нулевой точкой схемы, причем замыкающий контакт 56.1 реле 56 включен в магистральный провод электрической взрывной сети.

Устройство работает следующим образом.

Человек, входя в контролируемую зону, последовательно прерывает световые потоки датчиков 2, 3 и 4, установленных в данном проходе. При выходе из контролируемой зоны человек воздействует на датчики в обратной последовательности, т. е. сначала перекрывается световой поток датчика 4, затем датчика 3 и после этого датчика 2. Прерывание световых потоков датчиков 2, 3 и 4 вызывает появление на их выходах сигналов нулевого уровня, которые поступают на входы соответствующего анализатора 5 направления прохода.

Рассмотрим работу анализатора 5 направления прохода (см. фиг. 3). В исходном состоянии на выходе датчиков 2, 3 и 4 присутствует уровень сигнала "1", а на выходах пороговых элементов 16, 17 и 18 - уровень сигнала "0", на выходах триггеров 26, 27 и 28 присутствует сигнал "1", на выходах триггеров 30, 33 и 34 и элементов И 31, 32 - сигнал "0", на выходах элементов И 20, 22, 23 - также сигнал "0".

При проходе человека в контролируемую зону им перекрывается поток излучения на фотоприемник датчика 2 прохода, при этом на выходе порогового элемента 16 появляется сигнал "1", соответственно на выходе элемента И 19 также появляется сигнал "1", который подается на вход триггера 27, сигнал "0" на выходе которого ставит запрет на элемент И 21. На выходе элемента НЕ 40 сигнал "1" меняется на "0", что вызывает появление на выходе элемента 38 задержки короткого единичного импульса, а соответственно на выходе элемента И 36 сохраняется сигнал "0".

При дальнейшем движении человек перекрывает поток энергии излучателя датчика 3 и на выходе порогового элемента 17 появляется сигнал "1", соответственно на выходе элементов И 20, 22 также появляется сигнал "1". Сигнал "1" на выходе элемента И 22 переводит триггер 33 в единичное состояние, а триггеp 26 через дифференцирующую цепочку 24 переводится в нулевое состояние и его выходным нулевым сигналом ставится запрет на элемент И 20, который, в свою очередь, ставит запрет на элементы И 22, 23. Кроме того, единичный импульс, возникающий при этом на выходе элемента И 22, запускает формирователь 41 импульсов, который формирует на выходе а анализатора 5 направления прохода единичный импульс длительностью, равной периоду цикла опроса блоков 6₁,...,6_n промежуточной памяти блоком 7 опроса. Например, для частоты 100 Гц длительность выходного импульса анализатора 5 направления прохода равна 10 мс.

При перекрытии человеком фотоприемника датчика 4 прохода на выходе порогового элемента 18 возникает сигнал "1". В результате на всех входах элемента И 29 присутствует единичный сигнал и соответственно на его выходе тоже "1", которая переводит триггер 30 в единичное состояние, а на выходе элемента НЕ 39 появляется сигнал "0" и на выходе элемента И 35 остается также уровень сигнала "0".

При открывании человеком датчика 2 на выходе порогового элемента 16 появляется сигнал "0", а на выходе элемента НЕ 40 - cигнал "1", при этом на выходе элемента 37 выдержки времени формируется короткий единичный импульс, который через элемент И 36 подается на вход элемента И 32. Однако на другом его входе присутствует сигнал "0" и, следовательно, на выходе элемента И 32 остается сигнал "0".

При открывании человеком датчика 3 на выходе порогового элемента 17 появляется нулевой сигнал, но в схеме ничего не изменяется.

При открывании датчика 4 на выходе порогового элемента 18 появляется сигнал "0", при этом на выходе элемента НЕ 39 возникает единичный сигнал, в результате чего на выходе элемента 37 выдержки времени формируется короткий единичный импульс, который через элемент И 35 поступает на вход элемента И 31, на других входах которого также присутствуют сигналы "1", и на его выходе также появляется короткий единичный импульс, переключающий триггеры 26, 27, 28, 30, 33, 34 в исходное состояние.

При движении человека из контролируемой зоны схема анализатора 5 направления прохода работает аналогично. В этом случае на его выходе б формируется единичный импульс длительностью, равной периоду цикла опроса блоков 6₁,...,6_n промежуточной памяти.

Выходные сигналы анализаторов 5₁,...,5_n направления прохода подаются на входы соответствующих блоков 6₁,...,6_n промежуточной памяти (см. фиг. 4), при этом единичный сигнал с выхода а анализатора 5_k устанавливает триггер 43_k блока 6_k промежуточной памяти в единичное состояние, а единичный сигнал с выхода б того же анализатора переводит в единичное состояние триггер 44_k.

Выходные сигналы блоков 6₁, ...,6_h промежуточной памяти поступают на входы блока 7 опроса, который циклически коммутирует входы, соединенные с выхода а блоков 6₁,...,6_n промежуточной памяти, со своим выходом а и входы, связанные с выходами б блоков 6₁,...,6_n промежуточной памяти, со своим выходом б.

Рассмотрим работу блока 7 опроса (см. фиг. 4). Тактовые импульсы с генератора 47 поступают на вход двоичного счетчика 48, содержимое которого в каждом такте увеличивается на единицу. Допустим в рассматриваемый момент времени содержимое счетчика равно нулю, при этом на всех его выходах присутствуют сигналы "0", на выходы мультиплексоров 45 и 46 поступают нулевые сигналы с входов D_о, а на выходе элемента ИЛИ-НЕ 49, являющемся выходом "сброс" блока 7 опроса, устанавливается единичный сигнал, который переводит в нулевое состояние все триггеры блоков 6₁,...,6_n промежуточной памяти. При поступлении на вход счетчика 48 следующего тактового импульса его содержимое становится равным единице, на выходе элемента ИЛИ-НЕ 49 устанавливается нулевой сигнал, а на выходы мультиплексоров 45 и 46 подаются сигналы с входов D₁. Поступление следующего тактового импульса вызывает коммутацию выходов мультиплексоров 45 и 46 с входами D₂ и т.д. Таким образом, на входы блока 7 последовательно подаются сигналы с выходов блоков 6₁,...,6_n промежуточной памяти. При переполнении счетчика 48 его содержимое вновь становится равным нулю, на выходе сброс" блока 7 опроса возникает единичный сигнал и начинается новый цикл опроса. Опрос должен производиться с такой частотой, чтобы за один цикл через какой-либо проход не смогло пройти более одного человека. Например, частота опроса может быть принята равной 100 Гц, т.е. информация с блоков 6₁,...,6_n промежуточной памяти считается 100 раз в секунду. Выходные сигналы блока 7 опроса подаются на входы блока 8 счета числа людей, находящихся в контролируемой зоне. При этом единичный сигнал с выхода а блока 7 опроса поступает на вход "+1" блока 8 и вызывает увеличение его содержимого на единицу, а единичный сигнал с выхода б блока 7 опроса подается на вход "-1" блока 8 и вызывает уменьшение его содержимого на единицу. Таким образом, содержимое блока 8 в любой момент времени соответствует числу людей в контролируемой зоне.

При необходимости проведения взрывных работ руководитель нажимает кнопку 51 включения предупредительного сигнала на пульте 11 руководителя взрывных работ. Это вызывает появление единичных сигналов на выходах б и д пульта 11, блок 12 подачи звуковых сигналов включает предупредительный сигнал, блоком 13 приводятся в действие элементы ограждения опасной зоны, кроме того, на выходе а пульта 11 появляется нулевой сигнал, который поступает на управляющий вход блока 9 определения отсутствия людей в контролируемой зоне. Как только содержимое блока 8 счета числа людей в контролируемой зоне станет равным нулю, на выходе блока 9 формируется единичный сигнал, который запускает блок 10 выдержки времени. Выдержка устанавливается такой, чтобы за это время все работающие успели покинуть опасную зону и уйти в укрытие. Появление единичного сигнала на выходе блока 10 выдержки времени вызывает включение на пульте 11 руководителя взрывных работ лампы 54 разрешения производства взрывных работ. После этого руководитель должен нажать кнопку 52 включения боевого сигнала, что вызывает появление единичных сигналов на выходах в и е пульта 11. При этом блок 12 подачи звуковых сигналов включает боевой сигнал, а блок 14 запрета взрыва снимает блокировку электрической взрывной сети и руководитель может производить взрывание. Если в это время в контролируемую зону проходит человек, содержимое блока 8 становится ненулевым, на выходе блока 9 определения отсутствия людей в контролируемой зоне единичный сигнал исчезает и через блок 10 выдержки времени, пульт 11 руководителя взрывных работ и блок 14 запрета взрыва электрическая взрывная сеть размыкается и взрыва не происходит. По окончании взрывных работ руководитель нажимает кнопку 53 включения сигнала отбоя на пульте 11, блок 12 подает звуковой сигнал отбоя и схема пульта 11 возвращается в исходное состояние.

Предложенное устройство позволяет повысить безопасность взрывных работ при строительстве метрополитенов за счет исключения несчастных случаев, связанных с нахождением людей в опасной зоне.