車載倒車?yán)走_(dá)裝置的設(shè)計(jì)（桂林）
車載倒車?yán)走_(dá)裝置的設(shè)計(jì)（桂林）,車載,倒車,雷達(dá),裝置,設(shè)計(jì),桂林
編號：
畢業(yè)設(shè)計(jì)外文翻譯
（譯文）
學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院
專 業(yè)： 電氣工程及其自動化
學(xué)生姓名： 阮明黃
學(xué) 號： 1270120301
指導(dǎo)教師單位： 機(jī)電工程學(xué)院
姓 名： 王 斌
職 稱： 講 師
2016 年 06 月 03 日
汽車防撞雷達(dá)系統(tǒng)
倪國慶 劉長滿 管永軍 王滿生
桂林空軍學(xué)院消防系
摘 要
近幾年，汽車碰撞事故率越來越高，特別是在高速公路上。還好，最近，這個不好解決的問題才得出解決方案。本文中，車載測距雷達(dá)作為解決上述問題的方案已經(jīng)被提出來你。它能自動控制行車速度使車與車之間保持一個安全的距離。
關(guān)鍵字：汽車；防撞；雷達(dá)
1 引言
汽車從1886誕生于德國到現(xiàn)在已經(jīng)100多年了，自那時起，汽車工業(yè)的發(fā)展帶徹底改變?nèi)澜缛藗兊纳睢＝陙?，隨著中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，道路交通發(fā)展迅速，尤其是高速公路的建設(shè)，為我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展起到了重要作用。但是，由于某些原因，如車多路少，公路等級比較低，混合的行人、汽車交通和管理不善。因此，在我國交通事故發(fā)生率很高。例如，從上海到南京的高速公路上，每年都有超過一起車輛連環(huán)相撞事故。這些事故造成了生命和財產(chǎn)的巨大損失，那么有什么方法可以阻止這一切呢？本文作者認(rèn)為，除了重視交通安全，執(zhí)行嚴(yán)格的交通法規(guī)以及進(jìn)行更好的管理之外。我們應(yīng)該建立一個先進(jìn)的車載防撞雷達(dá)系統(tǒng)來自動限制車速，以減少交通事故。
2 總體方案和基本原則
2.1 總體結(jié)構(gòu)框圖
總體方案是根據(jù)上面的原則設(shè)計(jì)的，如下圖所示：
圖1：汽車防撞雷達(dá)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)
我們采用的是傳統(tǒng)的火控雷達(dá)設(shè)計(jì)，它的原理是采用單脈沖系統(tǒng)，只用一根天線進(jìn)行傳輸和接收。這種設(shè)計(jì)一方面降低了成本，另一方面也簡化了信號的處理。該類型的雷達(dá)測距精度小于5米。其中用于發(fā)送和接收的天線被設(shè)置在汽車的前面發(fā)射電磁波了。而電磁反射板則被安裝在前面車的車尾，以此反映來自后面車的波信號。處在后面的車通過將從前面車接受來的信號進(jìn)行放大、檢測和整理，從而計(jì)算出兩車之間的距離。該計(jì)劃的另一個優(yōu)點(diǎn)是它的成本也比較低。由于只有一個測距雷達(dá)所需的檢測范圍是固定的（1200），因此它的作用距離不長（約1km）。而且源功率不高，幾乎沒有天線，所以它的成本很低。
2.2 發(fā)射機(jī)
2.2.1頻率選擇
影響頻率選擇的主要因素是雷達(dá)的功能方面，雷達(dá)需要有良好的搜索功能，高測距精度，所以我們采用毫米波。采用毫米波的優(yōu)點(diǎn)：(1)由于其具有較短的波長度，因此該系統(tǒng)將比較緊湊，且具有高測距精度；(2)其帶寬很寬。在毫米波段，有四個窗口作為大氣傳輸，它們分別在8.6mm,3.2mm，2.1mm和1.4mm附近。每個窗口的帶寬很寬，他們分別為16 GHz，23GHz，26GHz和70GHz；(3)傳輸窗口的大氣衰減和損耗很低。在懸浮顆粒和粉塵，煙霧和空氣污染的情況下衰減也很低。原因是其低地面散射，地雜波和多徑干擾低。有兩個叫柳條和韋伯的美國人比較了微波雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、光學(xué)雷達(dá)優(yōu)缺點(diǎn)。他們的特點(diǎn)如下表所示:
表1：不同波段雷達(dá)系統(tǒng)之間的性能比較
特點(diǎn)
微波雷達(dá)
光雷達(dá)
毫米雷達(dá)
跟蹤精確度
低
高
中
分類識別度
弱
強(qiáng)
中
隱蔽性
差
好
中
空中搜索能力
強(qiáng)
弱
中
在惡劣環(huán)境下
好
差
中
在霧或灰塵的環(huán)境下
好
中
差
2.2.2震蕩源
雷達(dá)發(fā)射機(jī)主要由高頻電源、調(diào)制器和電源組成。有兩種方法產(chǎn)生的高頻電源：功率振蕩器和主振放大。本系統(tǒng)主要采用功率放大器作為振蕩源，用于信號處理。其優(yōu)點(diǎn)為重量輕，體積小，比較方便。主振蕩器可應(yīng)用于本系統(tǒng)的交叉場放大器和速調(diào)管及行波管和晶體管放大器等，通常它是應(yīng)用在需要這種穩(wěn)定場合的低功率器件。例如：它們可以被用來作為相干運(yùn)動目標(biāo)指示系統(tǒng)的終端功率放大器，脈沖壓縮雷達(dá)和脈沖多普勒系統(tǒng)。
2.2.3發(fā)射天線
以下是某跟蹤雷達(dá)的設(shè)計(jì)原理：采用定向天線來集中精力，使光束為針狀波束。其中，技術(shù)比較成熟的是一種較為理想的卡氏天線。
天線的選擇取決于系統(tǒng)的要求：可隨時檢測的最大數(shù)量的目標(biāo)；要跟蹤的目標(biāo)數(shù)目；速度和方位角和俯仰角的目標(biāo)的目標(biāo)和可能的范圍的機(jī)動。這些掃描儀包括最簡單的和最便宜的機(jī)械掃描儀，復(fù)雜和昂貴的電子掃描儀。其中，前者可以在不要求的情況下使用，后者可以是一個非?？量痰臈l件下使用。在兩者之間的是混合掃描儀和機(jī)電掃描器。最簡單的是掃描式固定梁系統(tǒng)。這種類型的系統(tǒng)，如喚醒測距雷達(dá)，不需要天線波束掃描。我們就采用這種掃描。
2.3 信號處理系統(tǒng)
2.3.1接收器
通過收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)，反射電磁波信號進(jìn)入接收機(jī)的信道得到混頻后的中頻信號，然后將中頻信號送入整流探測器進(jìn)過放大后輸出視頻信號。本系統(tǒng)采用超外差接收機(jī)，由于其具有較高的靈敏度和較低的成本，因此工作比較順利。
在這個系統(tǒng)中，我們采用無冷卻毫米波外差接收機(jī)，它采用的是梁式引線的砷化鎵半導(dǎo)體器件。非常適合用于頻率范圍是30到100兆赫之間的接收機(jī)。目前導(dǎo)波分量頻率超過100兆赫，而且該技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。因此，許多不同的傳播媒介和技術(shù)也已發(fā)現(xiàn)毫米波集成電路的發(fā)展及其應(yīng)用。現(xiàn)在，許多多功能的組件已經(jīng)被運(yùn)用于懸浮帶狀線、微型帶狀線、鰭線缺口線和波導(dǎo)。他們的頻率在35到100兆赫之間。毫米波接收機(jī)與普通微波接收機(jī)的結(jié)構(gòu)是相同的?？偟膩碚f，毫米波接收機(jī)使用高中頻，但毫米波接收機(jī)在低頻段（30000兆赫）采用和微波接收機(jī)相同的技術(shù)。如集成電路接收器，氣體放電管收發(fā)開關(guān)保護(hù)裝置，接收機(jī)，濾波器，隔離器和幅度有限的環(huán)行器，PIN開關(guān)等。
2.3.2數(shù)字信號處理
現(xiàn)在，雷達(dá)數(shù)字信號處理變得非常流行。這使得我們生成數(shù)字信號并進(jìn)行過濾成為現(xiàn)實(shí)，隨著模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器和集成電路技術(shù)的發(fā)展以及快速傅立葉計(jì)算的出現(xiàn)。數(shù)字信號處理已在其穩(wěn)定性、重復(fù)性和靈活性上，顯示出其優(yōu)勢。理論上，數(shù)字信號處理在波形和濾波器功能上沒有任何限制。
隨著數(shù)字計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，我們可以有效地根據(jù)采樣定理處理連續(xù)雷達(dá)信號。頻譜是基于采樣的信號計(jì)算組。
2.3.3數(shù)字脈沖壓縮
在脈沖壓縮技術(shù)中，數(shù)字系統(tǒng)能力十分強(qiáng)大，它可以在有效的時間內(nèi)去做各種各樣的處理。在做完模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換處理之后，處理的數(shù)據(jù)可以存儲在內(nèi)存中，繼續(xù)以一個較快或較慢的速度進(jìn)行非實(shí)時處理。
為什么采用脈沖壓縮技術(shù)？這主要是因?yàn)樗哂袕?qiáng)大的改進(jìn)測試能力和更強(qiáng)的抗干擾性。在一個非常密集活躍的電磁環(huán)境中，雷達(dá)之間彼此干擾將成為該課題一個非常嚴(yán)重的問題。為此，我們不斷研究，查找了大量的資料。最終找到了使用不同的調(diào)制碼和不同的匹配濾波器，從而達(dá)到了在脈沖壓縮雷達(dá)設(shè)計(jì)中可以減少的雷達(dá)之間的相互干擾的目的。
2.3.4數(shù)字匹配濾波
理想的數(shù)字匹配濾波方法是采用加權(quán)法計(jì)算抽頭延遲線。但是，最近快速傅立葉變換其周邊卷積取代了這種方法。隨著裝配線快速傅立葉變換技術(shù)的發(fā)展和浮點(diǎn)設(shè)備的發(fā)展，寬動態(tài)范圍和高速度的匹配濾波處理裝置已經(jīng)出現(xiàn)。這個新的匹配濾波的處理方法稱為步進(jìn)變換，它使用子孔徑處理，不僅降低了快速傅立葉變換的規(guī)模，并且其硬件不超過快速傅立葉卷積處理的一半。
2.4顯示器
在這個系統(tǒng)中，雷達(dá)顯示器屬于輔助設(shè)備類。它主要提供司機(jī)兩車的車距，顯示速度。我們采用比較流行的等離子體顯示器，它可以通過微處理器完成經(jīng)典程序和預(yù)編譯的程序。該等離子體顯示器可以生成點(diǎn)、線和特殊符號，如小圓圈和塊等。
等離子體顯示器具有很多優(yōu)點(diǎn)：與陰極射線管相比，它具有較高的穩(wěn)定性，具有更長的使用壽命和更高的亮度比。
考慮到成本，我們將顯示數(shù)據(jù)的部分采用發(fā)光二極管陣列。
2.5控制和調(diào)整速度
裝載機(jī)的雷達(dá)測量出兩車之間的距離，將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并與他的安全距離比較(1.5m)。如果測量的距離小于安全距離。該雷達(dá)將輸出一個正誤差信號來控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)來降低汽車的速度，直到兩車達(dá)到設(shè)置距離。否則，該雷達(dá)將輸出一個負(fù)誤差信號來控制和調(diào)整汽車的移動速度。汽車的速度不能超過速度限制。此外，如果司機(jī)不想有這么高的速度，他可以進(jìn)行手動控制。當(dāng)有一個負(fù)誤差信號時，司機(jī)進(jìn)行手動控制時將出字幕。速度會自動減慢。
最適合的調(diào)速系統(tǒng)為無級變速系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)如圖2所示：
圖2：速度控制系統(tǒng)框圖
3 小結(jié)
這是一個二十一世紀(jì)非常關(guān)鍵的項(xiàng)目，它的出現(xiàn)可以減少一些不必要的經(jīng)濟(jì)損失，從而創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，具有重大的意義。其原型也已經(jīng)產(chǎn)生，不過到目前為止它還只是個實(shí)驗(yàn)。因此，大家如果有任何意見和建議，十分歡迎。
參考文獻(xiàn)
[1] Xu Hongguo etc, Analysis and Redisplay on the Traffic Accident, (policeman education publishing house Beijing, 1996), p.112
[2] [USA] Eli Brookner, Radar Technology,( artech house, 1977),p.302
[3] Diao Yucai ect, Technology of Millimeter Wave and Application of Millimeter on Military, (weapon industry publishing house Beijing, 1991), p.221
[4] [USA] Jerry L. Eaves ect, Principles of Modern Radar, (Van Nostrand Reinhold Company New York, 1987), p.307
[5] Cheng Boahui ect, the Reflection of the Radar Target, (national defense industry publishing house Beijing,1993), p.190
外部審計(jì)評估和加強(qiáng)電氣安全及維護(hù)
C. Satish Daryld Ray Crow.
摘 要
去除其他外部因素影響外，電氣系統(tǒng)的性能取決于設(shè)備的類型、質(zhì)量、安全性操作與維護(hù)。在安全工作程序中對設(shè)備質(zhì)量進(jìn)行評價，這是維護(hù)安全的必要程序。本文認(rèn)為對電氣系統(tǒng)和維修計(jì)劃進(jìn)行外部審計(jì)是對公司有好處的。它由第三方強(qiáng)制性認(rèn)證并探討了“符合安全標(biāo)準(zhǔn)”的概念。
在本文中列出了各種在不同國家電氣的做法和標(biāo)準(zhǔn)。本文嚴(yán)格審查這些出版物 可能存在的缺點(diǎn)。本文結(jié)合了全球范圍內(nèi)各項(xiàng)電氣安全的有效規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)并建議將各項(xiàng)電氣標(biāo)準(zhǔn)組合成一個全球性的電氣安全標(biāo)準(zhǔn)用于電力的維護(hù)和安全工作。
關(guān)鍵詞：電氣安全審計(jì)；全球安全標(biāo)準(zhǔn)；標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證；進(jìn)行鎖定和關(guān)閉操作程序；電氣檢查清單
一 引言
任何工業(yè)電力系統(tǒng)的目的都是以最低的成本提供一個安全、可靠的系統(tǒng)。實(shí) 現(xiàn)這一目標(biāo)取決于：
1）設(shè)計(jì)、安裝、初始撿查和調(diào)試。
2）更新操作及維護(hù)程序再加上一個正規(guī)的電氣安全程序。 一個正規(guī)電氣安全程序的真正價值很少被認(rèn)識到。電氣的安全及維修程序?qū)υO(shè)備持續(xù)可靠性發(fā)展是有必要。
有必要仔細(xì)評估這些性質(zhì)，現(xiàn)在的問題似乎是：
l 一個好使用的好標(biāo)準(zhǔn)/建議是什么？
l 誰應(yīng)評估實(shí)施？
l 是否應(yīng)進(jìn)行安全審核？
l 完成審核工作是應(yīng)由一個中立的第三方還是由內(nèi)部審核呢？
l 是否制定一個公認(rèn)的安全認(rèn)證？
l 是否是對安全認(rèn)證是強(qiáng)制性的？
筆者在本文介紹的工程師和管理人員，負(fù)責(zé)電力設(shè)施和系統(tǒng)的重型工業(yè)設(shè)施的目的是為考慮他們是否有問題和解決方案，并評估電氣安全工作和維護(hù)質(zhì)量的評價。
二 目前情況
一個良好的電氣安全和維修方案是采用各種標(biāo)準(zhǔn)，建議，法規(guī)和其他出版物凝合成一個全面的文件。此外對于跨國公司，文檔要符合每個國家的法律使其更加復(fù)雜。不同的國家在電力系統(tǒng)中采用不同的標(biāo)準(zhǔn)。
北美的標(biāo)準(zhǔn)是：
? NFPA 70E-2012, National Fire Protection Association, Standard for Electrical Safety in the Workplace.
? NFPA 70B-2013, Recommended Practice for Electrical Equipment Maintenance, Workplace Electrical Safety Standard.
? CSA Z462 - Canadian Standards Association, Workplace Electrical safety.
? OSHA 29 Occupational Health and Safety Administration - Code of Federal Regulations(CFR) Subpart R 1910.269 Subparts S 1910.331-335.
? ANSI Z10-2005, Occupational Health and Safety Management Systems.
? NETA MTS-2007 International Electrical Testing Association – Maintenance，Testing, Specifications for Electrical Power Distribution Equipment and Systems.
? IEEE Std 3007.2 -2010, Recommended Practice for Electrical Maintenance of Industrial and Commercial Power Systems.
? IEEE Std 3007.3-2012, Recommended Practice for the electrical safety of Industrial and Commercial Power Systems.
? IEEE Std 625-2001, Recommended Practice to Improve Electrical Maintenance and Safety in the Cement Industry.
歐洲的標(biāo)準(zhǔn)是：
? OHSAS 18001-2007 Occupational Safety and Health Management System Requirements.
? EN 50110-1-2005-Operation of Electrical Installations.
? IEC 60079-17, 2007, Electrical Installations, Inspection and Maintenance of Electrical Installations in Hazardous Areas.
? IEC Standard 504-2009, IECEx Scheme for Certification of Personal Competencies for Explosive Atmospheres.
? UK's Electricity at Work Regulations,1989.
印度的標(biāo)準(zhǔn)是;
? India’s Central Electricity Authority (CEA) Electrical Safety Regulations 2010.
? India’s Oil Industry Safety Directorate (OISD) Standards.
? Indian Standard IS 5216, Guide for Safety Procedures and Practices in Electrical Work.
澳大利亞的標(biāo)準(zhǔn)是：
? Safe Work Australia-Code of Practice-Managing Electrical Risks in the Workplace.
當(dāng)公司更新電氣安全和維護(hù)程序時可以參考以上文獻(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)。
極好的審查NFPA 70E與由 G.Parise, P E Sutherland和W J Moylan 制定 的，與 EN50110-1相比可以來理解兩個國家在電氣標(biāo)準(zhǔn)上的不同。在美國，ANSI 美國開發(fā)公司參與制定了絕大多數(shù)的電氣測試標(biāo)準(zhǔn)。
1910年 OSHA29號聯(lián)邦法規(guī)（CFR）的R和S部分在美國是強(qiáng)制遵守的。為了確保該法規(guī)被遵守，需要提及NFPA70E和IEEE標(biāo)準(zhǔn)3007.3的建議、指導(dǎo)和執(zhí)行。EN 50110-1 是歐洲標(biāo)準(zhǔn)，適用于涉及電氣裝置工作而IEC 60079-17是適用于特定危險區(qū)域的電氣設(shè)備。IEC標(biāo)準(zhǔn) 504-2009 僅限于在危險的地方工作的人。
1989年的英國電力工作條例和2010年印度的CEA電氣安全法規(guī)都是法定并強(qiáng)制遵守的。然而雙方都需要參考對許多其他的英國和印度的標(biāo)準(zhǔn)。印度的 CEA 電氣安全條例規(guī)定每個工廠管理者應(yīng)有一名合格有經(jīng)驗(yàn)的電氣工程師。指定的工程師將確保遵守CEA法規(guī)、檢查、測試和維護(hù)和試驗(yàn)記錄供其政府檢查。
NFPA70B，NETA 維修測試規(guī)格和IEC 60079-17、IEEE Std 3007.2 和IEEE Std 625 處理維護(hù)規(guī)格和各項(xiàng)維護(hù)測試都給予詳細(xì)的技術(shù)指導(dǎo)。
OHSAS18001標(biāo)準(zhǔn)和ANSIZ10是安全管理體系標(biāo)準(zhǔn)，不包括電氣安全的具體細(xì)節(jié)。正如 Landis Floyd 說的：這些標(biāo)準(zhǔn)涵蓋三項(xiàng)控制措施的安全管理，即消除危害，嚴(yán)重危險物資和工程的管理，減少電氣設(shè)備的暴露或替代電氣大的設(shè)備。這3項(xiàng)措施沒有列入NFPA70E或EN50110-1 內(nèi)。
上述標(biāo)準(zhǔn)存在一些潛在的缺點(diǎn)是每套標(biāo)準(zhǔn)作為安全和維護(hù)程序制定的唯一來源。但通過利用各個標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)勢增加電氣安全范圍和維護(hù)方案的可靠性成為更通用的方法。
三 電氣安全與維護(hù)計(jì)劃
實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行和維護(hù)要求建立和實(shí)施一個全面的電氣安全和維護(hù)程序。IEEE標(biāo)準(zhǔn) 3007.3 給出了安全的結(jié)構(gòu)和維護(hù)程序。NFPA70E和其他標(biāo)準(zhǔn)也給出了電氣的安全及維修程序的重要條件。這些可能包括：
? 危險意識
? 安全工作條例，程序和控制
? 危害識別和風(fēng)險評估
? 人事訓(xùn)練的資格
? 電氣安全審計(jì)
? 測試儀器和設(shè)備
? 檢查和測試
? 鎖定/停止程序
? 限制接近帶電設(shè)備
? 個人防護(hù)裝備
? 臨時設(shè)備使用的安全考慮
如上文所述的標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)規(guī)定只有"合格人員"允許做50伏特以上的電氣系統(tǒng)和電氣設(shè)備維修工作。他們還必須定期培訓(xùn)各種系統(tǒng)和設(shè)備知識、工藝技術(shù)、危害意識和個人防護(hù)、必要的工作規(guī)劃和簡報、識別帶電導(dǎo)體與電路部分以確保 他們對各種電壓的電壓數(shù)丶安全距離和間隙等知識的了解。
印度 CEA 電氣安全規(guī)例指定了操作和維護(hù)100兆歐電站和132千伏以上變電站的人員培訓(xùn)大綱。同時授權(quán)行業(yè)內(nèi)人員添加訓(xùn)練大綱也是很重要的。IECEx是爆炸性環(huán)境個人防爆能力的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，它描述了工作人員必備的能力但這僅限于危險工作區(qū)域。
NFPA 70B、 IEEE Std 3007.2、India's OISD Std 137和NETA Maintenance Testing Specifications 給出了檢查和測試絕緣、接地系統(tǒng)的完整性、電弧閃光的危 害、過載危害和接地故障保護(hù)的充分描述。
英國的電力工作規(guī)程強(qiáng)調(diào)絕緣、接地、剩余電流裝置的使用、等電位聯(lián)結(jié)沖 擊和電弧閃光預(yù)防的重要性。許多標(biāo)準(zhǔn)都詳細(xì)描述了免受沖擊保護(hù)和剩余電流裝 置接在電弧閃光電路和接地斷路器的使用方法。NFPA70E 是用于界定可能產(chǎn)生 沖擊距離表。
例如 NFPA 70E、OSHA 29 CFR 和 OISD Standard 137 都給出了允許進(jìn)程和 鎖定/禁止鎖閉程序流程的許多詳細(xì)標(biāo)準(zhǔn)信息。執(zhí)行停用/標(biāo)明離開方法是非常重 要的,因?yàn)榇蠖鄶?shù)的電擊和灼傷是由于不完全斷電和意外管道、電纜、機(jī)器通電 引起的。 正如 Mark Scott 和 Andrew Segers 指出的：人員主要受傷的原因是:“工 作和故障測試未鎖定之前就觸摸”[4]。
EN 50110-1 列出了工作前要采取的五個基本和必要的步驟：
1.完全斷開；
2.采取措施防止重新連接；
3.驗(yàn)證所有安裝的設(shè)備都是斷電的；
4.檢查所有部件都是接地的；
5.對相鄰的裸露帶電的導(dǎo)電體和電路部分提供保護(hù)。
注：在上面的列表中印度CEA電氣安全條例第19條只提到了其中的四點(diǎn)。美國和歐洲的標(biāo)準(zhǔn)描述額定電弧服裝的選擇、個人防護(hù)裝備和絕緣工具的選擇，這些標(biāo)準(zhǔn)也給出了額定電弧服裝、橡膠絕緣設(shè)備、絕緣工具和其它PPE的測試及選擇規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)。
NFPA 70E 和 EN 50110-1 提供了詳細(xì)信息界定裸露帶電導(dǎo)線和電路部分的 安全距離。OSHA 29 CFR 1910.269 和 1910年-331-335給出了培訓(xùn)、鎖定\標(biāo)記、工作或接近帶電部件和架空線路的安全準(zhǔn)則。美國對1992年到2009年的調(diào)查中發(fā)現(xiàn) 43%的電氣事故涉及電力架空線的接觸，第二大原因是接觸線路和電氣設(shè)備[5]檢查清單尤其是自我評估和審計(jì)是對安全及維修非常有幫助的方法。IEC60079-17 給出了一些清單例子，印度的CEA電氣安全法規(guī)（表四）和印度石油工業(yè)安全局 OISD 標(biāo)準(zhǔn)145準(zhǔn)則是關(guān)于內(nèi)部安全審計(jì)、程序和清單指南，這些都是不夠全面的。有必要制定一個更全面的檢查以支付不斷的增加的安全檢修 和維護(hù)。NFPA 清單被列入美國國家防火協(xié)會的“電氣檢驗(yàn)手冊與核對清單”[6]，這僅局限于美國國家電氣法規(guī)的初步核查。定期的安全及維護(hù)審核包括一些工廠在運(yùn)行時間執(zhí)行檢驗(yàn)調(diào)試的情況。清單中所列的 NFPA電氣檢查手冊的使用方法也是對工廠運(yùn)行期間定期審計(jì)的內(nèi)容。另外一個基于設(shè)備隔離和開關(guān)的詳細(xì)標(biāo)準(zhǔn)是由 Shahid Jamil and John D Aeiker 開發(fā)的。
電氣的安全及維修程序最好是全球通用而不是每個國家使用不同的標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)考慮創(chuàng)建一個全局有效的審計(jì)和一致性的認(rèn)證并考慮各個國家的安全和維修質(zhì)量的評價。電擊傷害在美國、印度或其他任何國家都是由一樣的原因造成的。電擊并不取決于國籍。在各個國家電氣安全和維修的基本方面都是有許多共同點(diǎn)的。因此建立全球電氣安全及維修程序在邏輯上是可行和可取的。該方案應(yīng) 清晰、易于實(shí)施和維護(hù)。
四 審計(jì)
安全和維護(hù)性能與規(guī)格、標(biāo)準(zhǔn)的一致性，可以通過安全審計(jì)系統(tǒng)定期進(jìn)行評估。審計(jì)是對電氣安全和維修方案與標(biāo)準(zhǔn)一致性的驗(yàn)證。評估應(yīng)該是客觀的，而不是想責(zé)備別人。目的是為了提高系統(tǒng)的安全性和維護(hù)性能，而不是懲罰雇員。它相比法定的這些審計(jì)檢查應(yīng)更加詳細(xì)和嚴(yán)格。其中執(zhí)行定期審計(jì)的公司比那些不進(jìn)行審計(jì)的公司相比發(fā)生的安全事故有所減少。有效的安全審計(jì)將提高您的設(shè)備安全，通過：
? 記錄目前的條件；
? 幫助找出管理優(yōu)點(diǎn)和弱點(diǎn)；
? 檢查遵守強(qiáng)制性條例和守則的情況；
? 監(jiān)控設(shè)備的完整性；
? 促進(jìn)改善電氣安全工作的做法；
? 記錄設(shè)備性能的改進(jìn) 在美國規(guī)定不超過三年進(jìn)行一次安全審核。在一些印度標(biāo)準(zhǔn)審計(jì)中要求審計(jì)；
? 不能超過5年。在印度的石油和天然氣部門行業(yè)都需要做每年的內(nèi)部安全審計(jì)和由第三方不超過2年進(jìn)行一次安全審計(jì)，成員由石油部任命外部團(tuán)隊(duì)和化學(xué)石油工業(yè)安全局組成。
除了像OSHA這樣被政府督察機(jī)構(gòu)授權(quán)的法定檢查外還有有兩種類型的審計(jì)。一是通過自我評估，另一種是由外部審計(jì)員審計(jì)。大多數(shù)公司并沒有采取外部審計(jì)師對安全和維護(hù)的審計(jì)。內(nèi)部審計(jì)的局限性是顯而易見的，一個人不應(yīng)審核自己的工作。R.L. Hudleston 和 Ray Crow 指出了第三方審核的好處，外聘審計(jì)員不害怕公司人員的報復(fù)。由第三方審計(jì)可以發(fā)現(xiàn)自我評估者可能忽略的東西。一些使用外部審計(jì)員較明顯的原因是：
1.他們對審計(jì)的行業(yè)通常有良好的工作知識和經(jīng)驗(yàn)，并可以提供相關(guān)和及時 的改進(jìn)建議，使公司具有良好的商業(yè)意識。
2.不論他們是否指出錯誤，他們都對公司都沒有偏見。他們不必要取悅老板 來撈取成績，他們只是愉快的工作并保持客觀。
3.最佳做法是共享審計(jì)，因?yàn)樗麄兙哂邢嗤脑O(shè)備雖然設(shè)置不一樣但可以幫 助其它企業(yè)發(fā)現(xiàn)有效解決同類型問題的信息。
若使審計(jì)有效必須由專家進(jìn)行審計(jì)。審計(jì)人員應(yīng)該是知識淵博、可信、客觀的和受過訓(xùn)練的人員。此外，審計(jì)師必須知道工作場所、被審計(jì)單位的系統(tǒng)、以前事故發(fā)生歷史和公司的政策和操作、維護(hù)的程序。審計(jì)師應(yīng)該能識別出隱藏或潛在的危險。有效的審計(jì)應(yīng)包括審計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和對于被審計(jì)單位的每個問題的分析。它是需要對外部審核人員有一個嚴(yán)格的認(rèn)證程序。在印度這種認(rèn)證是強(qiáng)制性的，他們強(qiáng)制能源審計(jì)和財產(chǎn)審計(jì)分開。事實(shí)上通過第三方進(jìn)行安全審計(jì)需要硬性規(guī)定。
幾年前該論文的作者之一收到來自印度水泥廠的請求，幫助獲得 IEEE 625-2001電氣系統(tǒng)的認(rèn)證。這個請求包括幫助該公司獲IEEE的認(rèn)可/認(rèn)證來符合 IEEE 625。該水泥公司擁有ISO 9001和ISO“OHSAS 18001認(rèn)證。筆者討論了 IEEE的認(rèn)證方式和難題涉及到的一些參與制定 PCIC 和 IEEE標(biāo)準(zhǔn)的專家。雖然同意這個想法的有趣和可取之處，但它也說明了IEEE目前沒有符合IEEE標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的公司。
以下幾點(diǎn)是對認(rèn)證 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)的討論:IEEE 是有一致性評估方案 ICAP,似乎主 要針對產(chǎn)品和技術(shù)的，到目前為止并不包括安全工作實(shí)踐和維護(hù)問題。在安全/維護(hù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和建議的做法與指南是暗示性的。對于使用“應(yīng)當(dāng)”和“必須”符合標(biāo)準(zhǔn)的程序是比較容易開發(fā)的。但是 ISO oshas18001、IEC excop 504 標(biāo)準(zhǔn)和國際安全評級系統(tǒng)都關(guān)心認(rèn)證/符合的“慣例”。實(shí)施 OHSAS18001 的ISO標(biāo)準(zhǔn)和 IEC excop 504 標(biāo)準(zhǔn)涉及嚴(yán)格的認(rèn)證過程不像 ANSI Z10 和 NFPA70E。對于評估工廠符合標(biāo)準(zhǔn)的做法和建議做法與指導(dǎo)，IEEE已經(jīng)足夠標(biāo)準(zhǔn)。下一個問題要解決的是對這些美國、歐洲等安全和維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的辦法指南進(jìn)行一體化,使其應(yīng)用程序和 標(biāo)準(zhǔn)具有普遍性。這是一份提出的建議文件并其修正方案在發(fā)布會上引起了參會 者的熱烈討論。在印度石油工業(yè)中重點(diǎn)是獲得國際安全評級系統(tǒng)(ISR)的認(rèn)證，而不是ISO oshas18001。ISRS 措施被獨(dú)立審計(jì)安全管理組織總評分為 10（滿分為10分）。
五 結(jié)論
還有必要對電氣安全和維護(hù)的完整性進(jìn)行評價。它最好由主營/認(rèn)證的第三方審計(jì)員并可能使其強(qiáng)制性審計(jì)。有許多標(biāo)準(zhǔn)和建議在世界范圍內(nèi)并不是強(qiáng)制的，這就要求在這一過程中使用安全指南。應(yīng)該將它們盡可能少的出現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)中，將來才有可能更多的人采納這些意見。
作為正規(guī)的安全和維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證，優(yōu)勢的IEEE和檢察員將驅(qū)動用戶帶來商業(yè)價值。即使認(rèn)證可能是最終目標(biāo)，第一步是 ：
1)找出認(rèn)可的、有價值的各個群體 ；
2）開發(fā)程序概述指南文檔。
該文件提取參考了現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)和建議并補(bǔ)充了一些有必要的信息。介紹本文的目的是尋求那些對本文或行業(yè)工作問題的意見和反饋。
六 參考文獻(xiàn)
[1] G. Parise, P E Sutherland and W J Moylan, “Electrical Safety for employee workplace in Europe and in USA”, IEEE Trans on Industry Applications, pp 1091-1098, July / August 2005
[2] H Landis Floyd, “Safety Management Systems”, IEEE Industry Applications Magazine, pp 19-24, May/June 2011
[3] M. Cole and K.McManama, “ IECEX Certification of Personnel Competencies “,IEEE Industry Applications Magazine pp 27-48 Jan/ Feb 2013
[4] Mark A Scott and Andrew Segers, “ A Global Safety Program “, IEEE Applications Magazine, pp 27-33, May/June 2013
[5] James C Cawly and Brett C Brenner, Analyzing On- the-job Electrical Injuries”,IEEE Industry Applications Magazine, pp 16-20, May/ June 2013
[6] Jeffery S Sargeant and Noel Williams, “ Electrical Inspection Manual with Checklists”, NFPA 1999
[7] Shahid Jamil and John Aeiker, “Electrical Equipment Isolation”, IEEE Industry Applications Magazine, pp 44-50, May/ June 2011
[8] R L Huddleston and D R Crow, “A Second Set of Eyes-The benefits of a Third Party Audit”, PCIC Annual Conference 2002
七 簡歷
Satish Chaparala 畢業(yè)于印度Osmania大學(xué)，于1965年取得電氣工程學(xué)士學(xué)位，隨后在印度JNT大學(xué)取得碩士學(xué)位，成名于1997年的工業(yè)工程。他在2002年以電氣經(jīng)理的身份退休后，隨后的30年他投身工作在印度藥品和制藥公司。他是坐落于印度海得拉巴城的IEEE IAS／PES聯(lián)合章的常創(chuàng)始人和董事長。他組織4次電氣安全的國際研討會在印度。他的合著在2000年的PCIC國際會計(jì)準(zhǔn)則的年度會議中獲獎。Satish獲得2000年P(guān)CIC電器安全卓越獎，IEEE EAB功勛獎。
在導(dǎo)盲應(yīng)用中的超聲波動態(tài)距離修正系統(tǒng)
Robert X. Gao, Member, IEEE and Chuan Li
Institute for micromanufacturing
Louisiana Tech University
P.O.Box 10348
Ruston,LA 71272 USA
摘 要
一個基于以微處理器為基礎(chǔ)的超聲波距離修正系統(tǒng)已被設(shè)計(jì)出來，它的兩個管腳之間用類似PVC管來封裝。此系統(tǒng)，作為盲人導(dǎo)盲應(yīng)用，它管腳里面包含四個超聲波傳感器做為一個整體，外加一個微處理器從而構(gòu)成了這個系統(tǒng)。它可以實(shí)時提供使用者前進(jìn)的道路上最大大約5米的距離內(nèi)所遇到的障礙物的距離和高度信息。在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行各種移動模式的測試中，在5米的范圍內(nèi)最大的相關(guān)測量誤差低于14%。當(dāng)測量范圍為3米時，這個誤差還會降低到5%。把此系統(tǒng)整體小型化后，可以做為盲人的日常導(dǎo)盲的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：盲人導(dǎo)盲；導(dǎo)盲棒；傳感器集成；設(shè)備小型化
1 緒論
過去的十年表明，醫(yī)學(xué)工程已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)步。醫(yī)療設(shè)備的商業(yè)化有著寬廣的前景，它能為殘疾人充分的提供一個更為舒適的生活環(huán)境。然后，科技的進(jìn)步，似乎還沒對電子導(dǎo)盲（ETAs）領(lǐng)域產(chǎn)生太多的影響。雖然一個ETAs產(chǎn)品可以造就一個行業(yè)，但是，盲人群體可以接受的費(fèi)用是低的令人吃驚。即使是現(xiàn)在，大部分的盲人還是在選用傳統(tǒng)的拐杖來作為自己首選的出行輔助工具，它可以提供給使用者一個半徑約為1米的弧形的延伸空間來感覺是否有障礙物。但是，使用拐杖來作為盲人的輔助工具，它有有不可克服的局限性，它不能為使用者提供腰至頭部的保護(hù)。因此，使用拐杖作為盲人的出行輔助工具，它潛在的危險非常的高。
近年來，微電子電路的高速發(fā)展，這為拐杖植入嵌入式微傳感器提供了機(jī)會，它可以在傳統(tǒng)的外觀和功能上，再增加額外的功能，使基于傳統(tǒng)的拐杖上，功能變的更為完善，它可以為使用者提供更為寬廣的障礙物提示報警功能。在這篇論文中，將呈現(xiàn)出上述盲人導(dǎo)盲棒的設(shè)計(jì)和測試。實(shí)驗(yàn)室的測試實(shí)驗(yàn)包含有不同的典型的障礙物和導(dǎo)盲棒不同的移動方式測試，用于提高傳感器整體化導(dǎo)盲棒的適用性，以求能為盲人的日常出行提供方便。盲人行走中所產(chǎn)生的不足之處仍然很多。目前并沒廣泛接受ETA可能是因?yàn)闆]有在心理上接受TEA設(shè)計(jì)者組織和制造商，缺乏吸引潛在用戶，或者是因?yàn)槟壳鞍l(fā)展的現(xiàn)有技術(shù)還不能實(shí)現(xiàn)一個復(fù)雜并且有成本效益，可依賴的人類環(huán)境改造學(xué)產(chǎn)品。
2 原理
障礙物的測量是基于超聲波的回聲測量。如下圖1是障礙物與四個（Tr1~Tr4）一體化超聲波變換器的的方位模型。傳感器Trl，工作頻率40KHz，是配置一個發(fā)射器和一個接收器，Trl僅作為一個接收器。障礙物與手杖持有人的水平距離（D），以及手杖的垂直高度（H）可以由下面式子得到：
信號傳輸路徑L1和L2都取決于測量周期的開始到接收到Tr1和Tr2的回聲的傳播時間，參數(shù)δ1-δ4通過變換器設(shè)置決定。手杖與地之間的角度α和手杖頂端到地面的距離L4，考慮由于手杖在實(shí)際中運(yùn)動情況造成的測量誤差，由輔助傳感器Tr3和Tr4決定。
圖1 障礙物的識別
3 試驗(yàn)
為了證明傳感器集成技術(shù)，實(shí)驗(yàn)室用三個典型的對象來引證：1）直徑為20cm的無形花盆，2）截面為10mm×10mm桿長為1.7m的木桿和3）一個40毫米的鋼球。這些對象被掛在一個離地面高度約1.7米，到手杖的距離為5米內(nèi)。兩個超聲波測距模塊用作Tr1和Tr2。
對于Tr3和Tr4，兩個模塊在馬薩產(chǎn)品中得到應(yīng)用。這些與1.5長PVC管和5厘米的二步格成為一體。數(shù)據(jù)的采集和處理協(xié)調(diào)由摩托羅拉的微處理器M68HC711E9控制（圖2）。高度和距離信息是通過從5米每遠(yuǎn)漸漸移動手杖到掛著的對象獲得的，每25厘米采集一次數(shù)據(jù)。為了模擬手杖的實(shí)際使用，手杖作為接近的對象，它經(jīng)歷了三種類型的議案：手杖末端放到地面時，離末端15厘米左右的電弧，離末端5厘米的助聽器，兩個成為一個組合。所獲得的數(shù)據(jù)再與用工業(yè)尺進(jìn)行比較。如圖3所示，高度測量的最大的相對誤差小于14%；對于遠(yuǎn)距離的測量，測量誤差在12%以內(nèi)。測量精度隨著用戶接近障礙而迅速提高：在3米以內(nèi)的距離，誤差迅速下降到小于5%，這意味著一個更好的保護(hù)。
圖2 系統(tǒng)構(gòu)造
圖3遠(yuǎn)距測量和高度測量的誤差
4結(jié)論
手杖用戶面前，超聲波傳感器陣列在局部移動的路徑障礙里是有效的。測量精度的提高可以通過系統(tǒng)的修改和應(yīng)用誤差補(bǔ)償技術(shù)。今后的工作包括硬件和軟件的優(yōu)化，包括其他對象的領(lǐng)域測試和使用微制造技術(shù)的最小化系統(tǒng)。
鳴謝
這項(xiàng)研究是由美國國家科學(xué)基金會的資助下，bes-9402818支持。作者感謝M和J庫克rasbury制造測試設(shè)備。
參考文獻(xiàn)：
[1] L. Kay, "Electronic Aids for Blind Persons: An InterdisciplinarySubject", IEE Proceedings, Vol. 131, No. 7, pp. 559-576,, 1984.
[2] A. Dodds, J. Armstrong, and C. Shingledecker, "The Nottingham Obstacle Detector: Development and Eevaluation", J. of Visual and Blindness, Vol. 75, pp.203-206, May, 1981.
[3] A. Heyes, "The Sonic Pathfinder A New Electronic Travel Aid", J; of Visual Impairment and Blindness, Vol. 78,No. 5, pp. 200-202, May, 1984.
[4] M. Sanders and E. McComick, "Human Factors in Engineering and Design", 7th edition, McGraw-Hill, Inc.,1993.
16
收藏