Интеллектуальные оптоэлектронные системы ограничения доступа для обеспечения безопасности труда

1. Световые барьеры (фотобарьеры)

Фотобарьер – активное оптико-электронное устройство обнаружения, предназначенное для формирования сигнала опасности при перекрытии хотя бы одного из потоков ИК-излучения между несколькими излучателями и соответствующими им приемниками.

Актуальность проблемы

При работе сложного производственно-технологического оборудования существуют опасные зоны, в которых производится гибка, резка,штамповка, литье и т.д. и которые представляют угрозу для жизни и здоровья людей, находящихся в этих зонах. Согласно статистическим данным производственного травматизма в РБ за 2008 год от воздействия движущихся, разлетающихся, вращающихся предметов произошло 924 несчастных случаев, из них 26 - со смертельным исходом, а также из-за несовершенства и несоответствия требованиям безопасности технологического процесса — 161 (10 со смертельным исходом).
В ряду средств обеспечения безопасности труда все большее значение приобретают средства ограничения физического доступа людей в опасные зоны за счет использования световых барьеров (фотобарьеров) или световых завес.

В настоящее время

В ОИПИ НАН Беларуси разработаны национальные интеллектуальные оптоэлектронные устройства для обеспечения безопасности труда: световые барьеры и световые завесы соответствующие уровню мировых стандартов.

Характерная особенность – адаптивность.

Использование отдельного микропроцессора в составе излучателя обеспечивает возможность генерировать определенным образом сформированные кодо-импульсные последовательности. Использование отдельного микропроцессора в составе приемника обеспечивает возможность распознавать передаваемые излучателем последовательности, а также при этом обеспечивается возможность принятия решения "ДА/НЕТ" о действительном пересечении луча на основании определенным образом разработанного и заложенного в память микропроцессора приемника алгоритма, зависящего, например, от различных внешних условий окружающей среды. Таким образом, обеспечивается возможность создания интеллектуальных адаптивных, например, к внешним условиям фотобарьеров, принимающих решение "ДА/НЕТ" о пересечении луча на основе ранее накопленной информации. Адаптивность фотобарьера заключается в самостоятельном (автономном) выборе оптимальной (для данных в настоящий момент внешних условиях) кодо-импульсной посылки с целью уменьшения вероятности ложных срабатываний.

Основными преимуществами являются:

хорошая видимость рабочей зоны – инфракрасное излучение не создает помех для наблюдения;
безопасность для персонала – мощность излучения находится на уровне изделий бытовой техники;
простота эксплуатации и надежность в работе;
высокая разрешающая способность;
высокая скорость реакции;
высокий уровень помехозащищенности.

Технические параметры

№ п/п	Параметр		Значения
1.	Класс защиты, в соответствии с нормами стандарта		IEC 61496
2.	Количество каналов		1...40
3.	Разрешающая способность, минимальная, мм		20
4.	Угол излучения, не более, °		15
5.	Угол приема, не более, °		15
6.	Дальность действия, м		до 100
7.	Время срабатывания, не более мс.		40
8.	Номинальное питающее напряжение, В		10..30
9.	Максимальный коммутируемый ток контактов, А	нормально открытых	10
9.	Максимальный коммутируемый ток контактов, А	нормально закрытых	3

2. Сканирующая система активного обнаружения и видеографического контроля (сканер).

Сканер – активное оптико-электронное устройство определения и видеографического отображения координат объектов, находящихся в опасной пространственно-протяженной зоне производственно-технологического оборудования.

Актуальность проблемы.

     Одной из основных причин возникновения опасных факторов при эксплуатации сложного производственно-технологического оборудования на промышленных предприятиях, различных гибких производственных систем, роботизированных технологических комплексов, литейного оборудования и других автоматических устройств является доступ человека в опасную пространственно-протяженную зону. В связи с эти возникает необходимость рассматривать не только системы "человек-машина", реагирующие на поведение персонала в непосредственной близости к опасной зоне, но также и систем "человек-машина-диспетчер", позволяющих контролировать и предотвратить возможное возникновение опасных ситуаций на расстоянии.
     Одним из направлений обеспечения безопасности является возможность управления удаленным оператором как на текущие режимы работы "машины", так и на свойства опасной зоны, например: экстренное обозначение звуком, светом и др.
     Такое направление обеспечения безопасности обусловлено тем, что в реальном производстве существуют такие опасные пространственно-протяженные зоны, для которых в разных ее частях степень угрозы здоровью и жизни "человека" разная. Соответственно и реакция "машины" в системе "человек-машина" должна быть разной, в зависимости от того, в каком месте опасной зоны находится "человек". Кроме того, в системе "человек-машина-диспетчер", "диспетчер" для принятия решения об опасности должен определенно точно знать координаты пространственного расположение "человека".

В настоящее время

В ОИПИ НАН Беларуси создан ряд действующих интеллектуальных контроллеров для управления лазерными сканирующими и светодиодными комплексами для сканирования, записи и воспроизведения высокоинформативных изображений и объектов, создан ряд действующих сканирующих устройств, разработаны и изготовлены действующие экспериментальные образцы интеллектуальных активных оптико-электронных устройств ограничения доступа.

Ожидаемые результаты:

Экспериментальный образец: "Интеллектуальная сканирующая адаптивно-блокировочная система активного обнаружения и видеографического контроля для обеспечения безопасности труда";
Акты испытаний экспериментального образца на промышленных предприятиях.

Отличительные особенности:

сканирование пространства опасной зоны пучком инфракрасного или лазерного излучения с целью обозначения для видеокамеры определенным образом распределенных в пространстве опасной зоны реперных точек для определения координат пространственного расположения объектов в опасной зоне в реальном масштабе времени;
адаптивно-блокировочное управление производственно-технологическим оборудованием в зависимости от пространственного нахождения персонала в различных по опасности частях опасной зоны.

3. Нормативно-техническая база для активных опто-электронных устройств.

Объектами стандартизации являются устройства обнаружения оптико-электронные активные, которые представляют собой устройства для формирования сигнала опасности при перекрытии потока излучения между излучателем и приемником СТБ П (IEC 60839-2-3).

Актуальность проблемы

Общественная значимость разработки стандарта связана с актуальной задачей повышения безопасности труда, снижением уровня производственного травматизма и с возможностью использования и производства в Республике Беларусь устройств обнаружения оптико-электронных активных (УООЭА) с требуемыми параметрами.

В настоящее время

Разработанный в ОИПИ НАН Беларуси национальный стандарт Республики Беларусь СТБ (МЭК 60839-2-3) «Устройства обнаружения оптико-электронные активные. Общие технические требования и методы испытаний» необходим для того, чтобы гармонизировать требования с международным стандартом IEC 60839-2-3:1987 "Системы тревожной сигнализации. Часть 2. Технические требования к системам защитной сигнализации. Раздел 3. Технические требования к устройствам обнаружения в зданиях, срабатывающим при прерывании инфракрасного луча". Стандарт СТБ (МЭК 60839-2-3) позволяет определить требования к оценке параметров УООЭА, установить методы их испытаний и установить единые подходы к их применению на белорусских предприятиях, использующих или производящих сложное технологическое оборудование.

4. Основные публикации

№ 1. Ткаченко В.В. Методика комплексной оценки надежности системы ограничения доступа / О.В.Мелех, В.В. Ткаченко // Доклады БГУИР: электроника, материалы, технологии, информатика, экономика и управление. - № 8 (38)2008. - С. 124-128.

№ 2. Брашко Н.Н., Шуляк В.В., Юдаева Л. А., Мелех О.В. Применение световых барьеров/завес для защиты работников от травматизма в полиграфической промышленности// Труды БГТУ Серия IX. Издательское дело и полиграфия Выпуск XVII, 2009 г.

№3. Применение активных оптико-электронных устройств обнаружения для защиты работников от травматизма в промышленности / В.К. Ероховец [и др.] // Лазеры в науке, технике, медицине: материалы XVIII международной науч.-техн. конф., Адлер, Россия 22–26 сентября 2008 г. / Сб. науч. трудов. - Москва, 2008. - Т. 19. - С. Доклад В.К. Ероховец, О.В.Мелех, В.В.Ткаченко, В.В.Шуляк, Л.А.Юдаева.

№ 4. Разработка интеллектуальных оптоэлектронных систем контроля доступа для обеспечения безопасности труда / О.В. Мелех [и др.] // Чрезвычайные ситуации: предупреждение и ликвидация: материалы IV Междунар. научно-практической конф., Минск (Беларусь), 6-8 июня: в 3 т. / Мин-ство по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь. - Минск, 2007. - Т.2. - С. 313-315. Ткаченко В.В., Ероховец В.К., Днепровский Е.В., Шуляк В.В.

Получено патентов РБ на полезную модель:

1. Световой барьер ограничения доступа: пат. 4622 Респ. Беларусь, МПК8: G 01 b 13/18, G 01 b 11/00 / В.К.Ероховец, О.В.Мелех, В.В.Ткаченко, В.В.Шуляк, М.М.Богуцкий, Ю.А.Галдукевич; заявитель ГНУ «ОИПИ НАН Беларуси». – № u20070932; заявл. 29.12.07; опубл. .08 // Афіцыйны бюлетэнь нацыянальны Цэнтр інтэлектуальнай ўласнасці (вынаходствы, карысныя мадэлі, прамысловыя ўзоры). – 2008. – № 4. – С. 211-212.

2. Световая завеса: пат. 4532 Респ. Беларусь, мпк8: G 01 b 11/00 / В.К.Ероховец, О.В.Мелех, В.В.Ткаченко, В.В.Шуляк; заявитель ГНУ «ОИПИ НАН Беларуси». – № u 20070933; заявл.29.12.07; опубл. 08 // Афіцыйны бюлетэнь нацыянальны Цэнтр інтэлектуальнай ўласнасці (вынаходствы, карысныя мадэлі, прамысловыя ўзоры). – 2008 – №4 – С. 203.

3. Световой барьер ограничения доступа: пат. 4997 Респ. Беларусь, МПК8 G 01 b 11/02 / В.К.Ероховец, В.В.Ткаченко, В.В.Шуляк, Л.А.Юдаева, Ю.А.Галдукевич; заявитель ГНУ «ОИПИ НАН Беларуси». – № u20080530; заявл. 27.06.08; опубл. .08 // Афіцыйны бюлетэнь нацыянальны Цэнтр інтэлектуальнай ўласнасці (вынаходствы, карысныя мадэлі, прамысловыя ўзоры). – 2008. –