Промислова установка із зоною, релевантною для забезпечення безпеки

Реферат: В промисловій установці для виробництва або обробки рідкого, розжареного або гарячого металу (2, 6), зокрема доменній печі або прокатному стані, у безпосередньому оточенні рідкого або розжареного металу утворена зона (В1, В2), релевантна для забезпечення безпеки, в якій присутність людини, щонайменше частково, не дозволена. Для контролю цієї зони є детекторний блок (10, 12, 14, 16А, 16В), який знаходить випромінюване від присутньої людини електромагнітне випромінювання або відсутність електромагнітного випромінювання, що переривається присутньою людиною. Крім того, є блок (22) оцінки, який з вихідних даних детекторного блока (10, 12, 14, 16А, 16В) розпізнає присутність людини, а також сполучений з блоком (22) оцінки блок (24) контролю, який у разі присутності людини в зоні (В1), релевантній для забезпечення безпеки, автоматично вводить дію, направлену проти присутності людини. За рахунок утворення декількох зон (В1, В2, В3), релевантних для забезпечення безпеки, з різним ступенем небезпеки можлива плавна зупинка промислової установки (1). UA 98939 C2 (12) UA 98939 C2 UA 98939 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Даний винахід стосується промислової установки для виробництва або обробки рідкого, розжареного або гарячого металу, зокрема, доменної печі або прокатного стану, в яких у безпосередньому оточенні рідкого або розжареного металу утворена зона, релевантна для забезпечення безпеки, в якій присутність людини, щонайменше, частково не дозволена. Пристрої для контролю зон простору відомі, наприклад, з DE 10163534 А1, DE 10221578 А1 і DE 102004 047022 А1. При цьому застосовуються сенсори, які видають тривимірну інформацію про контрольовану зону. Так принцип 3D-КМОП-сенсора ґрунтується на тому, що лазер і електронно-оптичний затвор є точно синхронізованими. Затвор відкривається точно з випромінюванням лазерного імпульсу. Надзвичайно короткий світловий імпульс підсвічує перешкоду, якщо вона є, і відбитий світловий імпульс поступає на 3D-KMOП-перетворювач зображення. Сенсор реєструє час розповсюдження, який оцінюється як міра видалення і форми перешкоди. Як передавач може застосовуватися світлодіод або лазер. Піксель КМОП-сенсора може, відповідно, включати фотодіод і відповідний піксельний конденсатор, який при відкритому тимчасовому вікні за допомогою підсвічування фотодіода розряджається. Сучасні промислові установки повинні плануватися і експлуатуватися так, щоб до мінімуму скоротити загрозу для людини. Тому, як правило, певні частини установки з високим потенціалом загрози відгороджуються, або доступ до деяких зон перегороджується. Для цього можуть бути захисні грати і ворота. Для відгородження або контролю небезпечних зон навколо машин або в простих промислових установках також відомі так звані перемикальні мати або також оптичні системи, наприклад, світлові затвори. Перемикальні мати, як і огорожі з воротами для доступу, зв'язані з високими конструктивними витратами. Оптичні або засновані на випромінюванні системи за екстремальних умов навколишнього середовища не приймаються до розгляду. В основі винаходу лежить задача, забезпечити в промисловій установці з дуже сильним випромінюванням тепла, зокрема, в промисловій установці для виробництва або обробки рідкого, розжареного або гарячого металу, захист і контроль зони, релевантної для забезпечення безпеки, конструктивно більш простим способом. Ця задача згідно з винаходом, який стосується вищезазначеної промислової установки, вирішується за допомогою пристрою контролю для зони, релевантної для забезпечення безпеки, який містить - детекторний блок, який знаходить витікаюче від присутньої людини електромагнітне випромінювання або відсутність електромагнітного випромінювання, яке переривається присутньою людиною, - блок оцінки, який з вихідних даних детекторного блоку розпізнає присутність людини, і - сполучений з блоком оцінки блок контролю, який у разі присутності людини в зоні, релевантній для забезпечення безпеки, автоматично вводить дію, діючу проти присутності людини. Винахідниками було знайдено, що заснований на випромінюванні пристрій контролю для зони, релевантної для забезпечення безпеки, також і в промисловій установці з високим тепловим і інфрачервоним випромінюванням може гарантувати необхідну безпеку. Тим самим вони подолали технічні недоліки. Фахівці дотепер не брали до уваги такі детекторні блоки для доменних печей або прокатних станів. Натомість там, як і раніше, мали місце високі витрати, зв'язані з механічними пристроями обмеження доступу. Винахід має ту перевагу, що витратні механічні перегороджувальні пристрої, такі як численні ворота в огорожі, що електрично замикаються, і т.д., стають непотрібними, щоб гарантувати достатню безпеку людей. Відмова або зменшення масштабу використовування таких захисних ґрат або воріт має значні переваги і у разі технічного обслуговування установки, оскільки тоді такі грати і ворота не перешкоджають доступу до установки. Переважним чином детекторний блок базується на, щонайменше, одному з таких типів детекторів: - датчик руху, - світловий затвор, - відеокамера або камера на приладах із зарядним зв'язком (ПЗЗ), - термокамера, - комбінація з оптичного передавача і сенсора на напівпровідниковій матриці, зокрема, по КМОП-технології. Особливо переважною є комбінація з, щонайменше, двох вищеназваних типів детекторів у детекторному блоці, завдяки чому може досягатися особливо високий рівень безпеки. Крім того, особливо переважним є, якщо в детекторному блоці застосовуються принципи детекторів з різною розмірністю детектування, так, наприклад, одновимірний сенсор або лінійне 1 UA 98939 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 сканування, зокрема, світловий затвор, і/або двовимірний сенсор або поверхневе сканування, зокрема, світлова завіса або 2D-камера, і/або тривимірний сенсор, причому останній, зокрема, включає світловий передавач, сенсор на напівпровідниковій матриці з - на кожний піксель фотодіодом і конденсатором для інтеграції поверненого назад світла передавача, а також блок визначення часу розповсюдження. Згідно з особливо переважною формою виконання, детекторний блок виконаний з можливістю формування зображення із зони, релевантної для забезпечення захисту, а блок оцінки виконує обробку зображення. Переважним чином, при обробці зображення виконується розпізнавання об'єкту або зразка, переважно на основі нейронної мережі, так що може забезпечуватися відрізняння людини від об'єкту, який не є людиною. За рахунок цього, разом з розпізнаванням загрози для людей, також можливо розпізнавати інші непланові або нерегулярні переміщення, наприклад, транспортних засобів або падаючих частин в установці. Згідно з переважним варіантом здійснення в промисловій установці утворена, щонайменше, одна інша зона, релевантна для забезпечення безпеки, яка або які по своєму потенціалу загрози відрізняється(ються) від першої згаданої зони, релевантної для забезпечення безпеки, причому інша(і) зона(и), релевантна(і) для забезпечення безпеки, контролюється(ються) на присутність людини пристроєм контролю окремо. При цьому, щонайменше, одна із зон, релевантних для забезпечення безпеки, має степінь небезпеки між «щонайвищою небезпекою» і «відсутністю небезпеки». Згідно з іншим переважним варіантом здійснення блок контролю сполучений з пристроєм управління установкою так що при виявленні особи, якій загрожує небезпека, пристроєм управління установкою автоматично, зокрема, в реальному часі, онлайновим способом і/або без проміжного включення введень оператором, виконується втручання в роботу установки для зменшення загрози. При цьому особлива перевага є, якщо згадане втручання по своїй інтенсивності виконується залежно від потенціалу небезпеки тієї зони, релевантної для забезпечення безпеки, в якій знайдена людина, яка не має дозволу. Звідси переважним чином виникає можливість «плавної зупинки» установки, за рахунок того, що, наприклад, у разі прокатного стану швидкість прокатування або проходження спочатку зменшується, якщо людина знайдена в зоні середнього потенціалу загрози, і швидкість прокатування або проходження тільки тоді знижується до нуля, тобто, установка зупиняється, якщо людина проникає в зону з щонайвищим потенціалом загрози. В сталеплавильному цеху або доменній печі реакція на проникнення людини може полягати в уповільненні і/або у повному перериванні випуску плавки. Також переважним чином промислова установка має пристрій введення для встановлення зони блокування обслуговуючим персоналом диспетчерської. Обслуговуючий персонал, тим самим, має можливість приблизно всередині зони середнього потенціалу загрози визначити ділянку, так звану зону блокування, яка тимчасово має більш високий або найвищий степінь загрози, наприклад, тому що в цій зоні короткочасно зупинена машина з підвищеним потенціалом загрози. Приклад виконання промислової установки згідно з винаходом далі пояснюється більш детально з посиланням на креслення. На кресленні як промислова установка 1 показана установка безперервного розливання із станом для гарячої прокатки в дуже схемній формі. Але винахід також може бути застосований в стані холодної прокатки, де сталь має температуру, наприклад, більше 100C Рідкий метал 2, наприклад сталь, направляється за допомогою конічного кокілю З І напрямних роликів від вертикального до горизонтального напряму подачі. По горизонталі ще розжарена смуга 6 проходить декілька клітей 5 прокатного стану, після того, як вона була нагріта в індукційній печі 7. Навкодо зони безперервного розливання і прокату промислової установки 1 утворюється декілька зон В1, В2, В3, релевантних для забезпечення безпеки, які пристроєм контролю, відповідно, контролюються окремо. Метою контролю є встановити, які процеси відбуваються у відповідних зонах В1, В2, В3 і особливо, чи не проникла у відповідну зону В1, В2, В3 недозволеним чином яка-небудь особа, яка в цій області піддавалася б неприпустимій загрозі. Зони, релевантні для забезпечення безпеки, включають захищену зону В3, зону В2 меншої небезпеки і дуже небезпечну зону В1. Пристрій контролю, зокрема, для зон В1 і В2, релевантних для забезпечення безпеки, включає детекторний блок з декількома різними детекторами. Вони є камерою на ПЗЗ або відеокамерою 10, яка формує двовимірне зображення (проекцію) контрольованої зони, крім 2 UA 98939 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 того, тривимірний сенсор зображень, що має комбінацію 12 з оптичного передавача і розташованого у безпосередній близькості з оптичним передавачем сенсора на напівпровідниковій матриці, а також датчик 14 руху і світловий затвор 16А, 16В. Датчик 14 руху базується, наприклад, на так званому піроелектричному ефекті. Світловий затвор може працювати з використанням видимого або невидимого світла. Як 3D-сенсор використовується, наприклад, сенсор на напівпровідниковій матриці, виконаний по КМОП-технології, як він описаний, наприклад, в DE 102004 047022 А1, DE 10163534 А1 або DE 10221578А1. За рахунок взаємодії цих різних типів детекторів і принципів детекторів, блоку 22 оцінки, на який подаються вихідні дані названих детекторів беспровідним або провідним способом, надається можливість особливо надійним чином розпізнавати присутність людини в зоні В1 або В2, релевантній для забезпечення безпеки, і, наприклад, розрізняти від артефактів, викликаних перешкодним випромінюванням із зони безперервного розливання і прокату. Для додаткового підвищення надійності процесу виявлення людини в блоці 22 оцінки за допомогою нейронної мережі здійснюється розпізнавання об'єкту або зразка зображення, сформованого детекторним блоком. Різні зони В1 і В2, релевантні для забезпечення безпеки, можуть, згідно із зображенням, контролюватися особливим чином за рахунок того, що для кожної зони є окрема камера або окремий матричний детектор, тобто, різні зони В1, В2 визначаються і встановлюються за допомогою відповідних конусів розпізнавання відповідних детекторів. Як альтернатива, зони В1, В2 можуть контролюватися загальним детектором, переважно 3D-сенсором, причому визначення того, чи знаходиться небажаним чином людина в зоні В1 або в зоні В2, здійснюється тоді на стороні оцінки за допомогою даних місцеположення, які видаються детектором. В блоці 24 контролю, функціонально підлеглому блоку 22 оцінки, для випадку, коли небажана особа знаходиться в зоні В1 або В2, що загрожує безпеці, вводиться дія, яка направлена проти присутності цієї особи. Вона може полягати в тому, що ця особа спочатку, наприклад, короткочасно попереджається за допомогою світлового або звукового сигналу, наприклад, за допомогою гучномовця 26. На більш високому рівні ескалації, блок 24 контролю безпосередньо діє на пристрій 3D управління установкою, який спільно з блоком 22 оцінки і блоком 24 контролю розміщений в диспетчерській 20 промислової установки 1. У разі, коли людина після короткочасного акустичного попередження все ще знаходиться в зоні В1 або В2 загрози, прокатний стан 5 зупиняється або швидкість прокатування знижується. Це відбувається так, що не потрібне втручання обслуговуючого персоналу. Особливо у разі контролю зон В1, В2, релевантних для забезпечення безпеки, за допомогою 3D-ceнcopa особливу перевагу має те, що обслуговуючий персонал в диспетчерській 20 за допомогою пристрою 40 введення може встановити зону V блокування, яка короткочасно по своєму потенціалу небезпеки класифікується як підвищена. Представлена зона V блокування може тим самим, наприклад, короткочасно відноситися до потенціалу небезпеки зони В1, тобто, якщо людина входить в зону V блокування, то негайно ініціюється дія, відповідна найвищому ступеню ескалації, наприклад, негайна зупинка прокатного стану. Згідно з одним варіантом, як камера застосовується термо- або термічна камера, що забезпечує перевагу, яка полягає в тому, що не тільки люди ідентифікуються в недозволених зонах, але також можуть ідентифікуватися інші, незвичайні температурні процеси у промисловій установці, наприклад, якщо у небажаному місці відбувся витік металу або впали гарячі металеві деталі. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 50 55 60 1. Промислова установка (1) для виробництва або обробки рідкого або розжареного металу (2, 6), зокрема доменна піч або прокатний стан, в якій в безпосередньому оточенні рідкого або розжареного металу (2) утворена зона (В1), релевантна для забезпечення безпеки, в якій присутність людини щонайменше частково не дозволена, яка відрізняється тим, що містить пристрій контролю для зони, релевантної для забезпечення безпеки, який у свою чергу містить: a) детекторний блок (10, 12, 14, 16А, 16В), виконаний зі здатністю виявлення випромінюваного від присутньої людини електромагнітного випромінювання або відсутності електромагнітного випромінювання, що переривається присутньою людиною, причому детекторний блок (10, 12, 14, 16А, 16В) базується на комбінації щонайменше двох з таких типів детекторів: - датчик руху (14), - світловий затвор (16А, 16В), - відеокамера (10) або камера на приладах із зарядним зв'язком (ПЗЗ), 3 UA 98939 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 - термокамера, - комбінація (12) з оптичного передавача і сенсора на напівпровідниковій матриці, зокрема, по КМОП-технології, b) блок (22) оцінки, виконаний зі здатністю розпізнавання присутності людини за вихідними даними детекторного блока (10, 12, 14, 16А, 16В), і c) з'єднаний з блоком (22) оцінки блок (24) контролю, виконаний зі здатністю автоматичного ініціювання дії, спрямованої проти присутності людини у зоні (В1), релевантній для безпеки, d) з'єднаний з блоком (24) контролю пристрій (30) управління установкою, виконаний зі здатністю втручання в роботу установки для зменшення загрози у разі виявлення особи, якій загрожує небезпека. 2. Промислова установка (1) за п. 1, яка відрізняється тим, що детекторний блок (10, 12, 14, 16А, 16В) базується на щонайменше одному і, переважно, на комбінації декількох з таких принципів детекторів: - 1D-сенсор або лінійне сканування, зокрема світловий затвор (16А, 16В), - 2D-ceнcop або поверхневе сканування, зокрема світлова завіса або 2D-камера, - 3D-ceнcop, який, зокрема, включає в себе світловий передавач, сенсор на напівпровідниковій матриці з - на кожний піксель - фотодіодом і конденсатором для інтеграції відбитого світла передавача і блок визначення часу розповсюдження. 3. Промислова установка (1) за п. 1 або 2, яка відрізняється тим, що детекторний блок (10, 12) формує зображення із зони (В1), релевантної для забезпечення безпеки, а блок (22) оцінки виконує обробку зображення. 4. Промислова установка (1) за будь-яким з пп. 1-3, яка відрізняється тим, що вузол обробки зображення виконує розпізнавання об'єкта або зразка, переважно на основі нейронної мережі, так, що може забезпечуватися розрізнення людини від об'єкта, який не є людиною. 5. Промислова установка (1) за будь-яким з пп. 1-4, яка відрізняється тим, що для обмеження зони (В1), релевантної для забезпечення безпеки, немає ніяких захисних ґрат або огорож, або є менше захисних ґрат або огорож, ніж було б необхідно без пристрою контролю для забезпечення достатньої або встановленої безпеки. 6. Промислова установка (1) за будь-яким з пп. 1-5, яка відрізняється тим, що утворена щонайменше одна додаткова зона (В2, В3), релевантна для забезпечення безпеки, яка або які за своїм потенціалом небезпеки відрізняється(ються) від першої згаданої зони (В1), релевантної для забезпечення безпеки, і що додаткова(і) зона(и) (В2, В3), релевантна(і) для забезпечення безпеки, контролюється(ються) на присутність людини пристроєм контролю окремо. 7. Промислова установка (1) за п. 6, яка відрізняється тим, що щонайменше одна із зон (В2), релевантних для забезпечення безпеки, має ступінь небезпеки між "щонайвищою небезпекою" і "відсутністю небезпеки". 8. Промислова установка (1) за п. 7, яка відрізняється тим, що згадане втручання по своїй інтенсивності виконується залежно від потенціалу небезпеки тієї зони (В1, В2, В3), релевантної для забезпечення безпеки, в якій розпізнана недозволена присутність людини. 9. Промислова установка (1) за будь-яким з пп. 1-8, яка відрізняється тим, що згадане втручання у разі прокатного стана включає зменшення швидкості прокатування або проходження і/або зупинку прокатного стана (5). 10. Промислова установка (1) за будь-яким з пп. 1-8, яка відрізняється тим, що згадане втручання у разі сталеплавильного цеху або доменної печі включає уповільнення і/або переривання випуску плавки. 11. Промислова установка (1) за будь-яким з пп. 1-10, яка відрізняється тим, що містить пристрій (40) введення для встановлення зони (V) блокування обслуговуючим персоналом диспетчерської (20). 4 UA 98939 C2 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5