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(dòng)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(gè)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(dòng)控制行車速度使車與車之間保持一個(gè)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(shí)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(cái)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(gè)先進(jìn)的車載防撞雷達(dá)系統(tǒng)來自動(dòng)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(gè)優(yōu)點(diǎn)是它的成本也比較低。由于只有一個(gè)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(gè)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(gè)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(gè)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(dòng)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(shí)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(dòng)。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(gè)非常苛刻的條件下使用。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(gè)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。總的來說，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(shí)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(gè)較快或較慢的速度進(jìn)行非實(shí)時(shí)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(gè)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(gè)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(dòng)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(gè)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(gè)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(gè)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(gè)負(fù)誤差信號來控制和調(diào)整汽車的移動(dòng)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(dòng)控制。當(dāng)有一個(gè)負(fù)誤差信號時(shí)，司機(jī)進(jìn)行手動(dòng)控制時(shí)將出字幕。速度會自動(dòng)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(gè)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(gè)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(jià)，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(gè)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(gè)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(gè)正規(guī)的電氣安全程序。 一個(gè)正規(guī)電氣安全程序的真正價(jià)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(gè)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(gè)中立的第三方還是由內(nèi)部審核呢？
l 是否制定一個(gè)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(jià)。
二 目前情況
一個(gè)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(gè)全面的文件。此外對于跨國公司，文檔要符合每個(gè)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(shí)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(gè)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(xiǎn)區(qū)域的電氣設(shè)備。IEC標(biāo)準(zhǔn) 504-2009 僅限于在危險(xiǎn)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(gè)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(xiǎn)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(gè)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(gè)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(xiǎn)意識
? 安全工作條例，程序和控制
? 危害識別和風(fēng)險(xiǎn)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(gè)人防護(hù)裝備
? 臨時(shí)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(gè)人防護(hù)、必要的工作規(guī)劃和簡報(bào)、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(shí)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(gè)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(xiǎn)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?cái)嗦菲鞯氖褂梅椒?。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(gè)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(gè)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(gè)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(shí)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(gè)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(gè)國家使用不同的標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)考慮創(chuàng)建一個(gè)全局有效的審計(jì)和一致性的認(rèn)證并考慮各個(gè)國家的安全和維修質(zhì)量的評價(jià)。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(gè)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(gè)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(bào)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(shí) 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(cuò)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(xiǎn)。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(gè)問題的分析。它是需要對外部審核人員有一個(gè)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(cái)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(gè)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(gè)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(gè)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(jià)。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(dòng)用戶帶來商業(yè)價(jià)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(jià)值的各個(gè)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(jiǎng)。Satish獲得2000年P(guān)CIC電器安全卓越獎(jiǎng)，IEEE EAB功勛獎(jiǎng)。
在導(dǎo)盲應(yīng)用中的超聲波動(dòng)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(gè)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(gè)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(gè)超聲波傳感器做為一個(gè)整體，外加一個(gè)微處理器從而構(gòu)成了這個(gè)系統(tǒng)。它可以實(shí)時(shí)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(dòng)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(shí)，這個(gè)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(gè)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(gè)ETAs產(chǎn)品可以造就一個(gè)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(gè)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(xiǎn)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(bào)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(dòng)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(gè)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(gè)（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(gè)發(fā)射器和一個(gè)接收器，Trl僅作為一個(gè)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(shí)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(dòng)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(gè)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(gè)40毫米的鋼球。這些對象被掛在一個(gè)離地面高度約1.7米，到手杖的距離為5米內(nèi)。兩個(gè)超聲波測距模塊用作Tr1和Tr2。
對于Tr3和Tr4，兩個(gè)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(dòng)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(shí)，離末端15厘米左右的電弧，離末端5厘米的助聽器，兩個(gè)成為一個(gè)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(gè)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(dòng)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