CN102679147B - 气瓶的测量方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种气瓶的测量方法和装置，方法包括：测量气瓶余压；从气瓶开始使用时开始计时；基于第一时间内气瓶余压的变化量，获得用气量；基于用气量与第一时间的商，获得用气速率；基于用气速率以及当前气瓶余压，估计气瓶还能使用的时间；提示气瓶还能使用的时间。装置包括：气瓶；用于测量气瓶余压的压力传感器；计时器，用于从气瓶开始使用时开始计时；用于根据第一时间内气瓶余压的变化量获得用气量的用气量估计单元；用于根据用气量与第一时间的商，获得用气速率的用气速率估计单元；用于根据用气速率以及当前气瓶余压，估计气瓶还能使用的时间的使用时间估计单元；用于提示气瓶还能使用的时间的提示单元。本发明可以提高气瓶使用的安全性。

Description

气瓶的测量方法和装置

技术领域

本发明涉及测量技术领域，尤其涉及一种对于气瓶的测量方法和装置。

背景技术

潜水员在水下进行查勘、打捞、修理和水下工程等作业时通常会携带潜水装具，所述潜水装具中包括供潜水员呼吸使用的气瓶。

潜水员在水下作业中会不断消耗气瓶中的氧气。潜水员需知道所述气瓶中的氧气可供其进行水下作业的时间，以保证在氧气用尽之前返回水面，以防止发生潜水事故。

现有技术中，潜水员根据气瓶的气压对所述气瓶可使用的时间进行估计，但是，由于作业项目的不同、潜水员个人体质的差异对氧气的消耗会有所不同，所述基于气瓶的气压进行估计获得的数据准确度不高，会增大潜水事故发生的几率。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种气瓶的测量方法和装置，基于实时测量的气瓶余压的数据，估计气瓶还可以使用的时间，以提高气瓶使用的安全性。

为了解决上述问题，本发明提供一种气瓶的测量方法，包括：测量气瓶余压；从气瓶开始使用时开始计时；基于第一时间内气瓶余压的变化量，获得用气量；基于所述用气量与所述第一时间的商，获得用气速率；基于所述用气速率以及当前气瓶余压，估计气瓶还能使用的时间；提示所述气瓶还能使用的时间。

可选地，还包括：基于用气速率，评估劳动强度等级，并显示所述劳动强度等级。

可选地，所述提示所述气瓶还能使用的时间的步骤包括：通过潜水面罩或潜水表显示所述气瓶还能使用的时间。

可选地，所述测量方法还包括：在所述气瓶还能使用的时间小于或等于时间阈值时，进行报警。

可选地，所述进行报警的步骤包括：通过声音或信号灯进行报警。

可选地，所述获得用气量步骤包括：按照预设的时间间隔获得用气量。

可选地，所述测量气瓶余压的步骤包括实时测量气瓶余压。

相应地，本发明还提供一种气瓶的测量装置，包括：气瓶；与气瓶相连的压力传感器，用于测量气瓶余压；计时器，用于从气瓶开始使用时开始计时；与所述压力传感器和计时器相连的用气量估计单元，用于根据第一时间内气瓶余压的变化量，获得用气量；与所述计时器和所述用气量估计单元相连的用气速率估计单元，用于根据用气量估计单元获得的用气量与所述第一时间的商，获得用气速率；与所述压力传感器和所述用气速率估计单元相连的使用时间估计单元，用于根据用气速率估计单元获得的用气速率以及当前气瓶余压，估计气瓶还能使用的时间；与使用时间估计单元相连的提示单元，用于提示所述气瓶还能使用的时间。

可选地，所述测试装置还包括：用于存储用气速率、与用气速率相对应劳动强度等级的存储器；与所述存储器和用气速率估计单元相连的劳动强度评估单元，用于根据用气速率估计单元获得的用气速率从所述存储器中获取相对应的劳动强度等级；所述提示单元还与所述劳动强度评估单元相连，用于提示所述劳动强度等级。

可选地，所述提示单元为潜水面罩或潜水表，用于显示所述气瓶还能使用的时间。

可选地，所述测量装置还包括：用于设置时间阈值的阈值单元；报警装置；与所述阈值单元、报警装置和所述使用时间估计单元相连的比较单元，用于比较气瓶还能使用的时间与所述时间阈值的大小，在所述气瓶还能使用的时间小于或等于所述时间阈值时，触发报警装置进行报警。

可选地，所述报警装置为报警灯或报警铃。

可选地，用气量估计单元包括触发器和估算器，所述触发器用于在被触发时控制所述估算器从所述压力传感器处获取气瓶的余压，从所述计时器处获取第一时间，并基于所述余压和所述第一时间计算出用气量。

可选地，所述触发器为时钟触发器，能按照预设的时间间隔控制所述估算器，以获得用气量。

可选地，所述压力传感器用于实时测量气瓶余压。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明气瓶的测量方法和装置所获得的气瓶还能使用的时间是基于气瓶内气体的实际消耗情况(例如：基于潜水员在水下作业的实际劳动强度)获得的，所述数据更加真实地反映气瓶内气体的消耗程度，更具有针对性，可以提高气瓶使用的安全性。

附图说明

图1是本发明气瓶的测量方法一实施方式的流程示意图；

图2是本发明气瓶的测量装置一实施方式的示意图；

图3是本发明气瓶的测量装置第一实施例的示意图；

图4是本发明气瓶的测量装置第二实施例的示意图；

图5是本发明气瓶的测量装置第三实施例的示意图。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

其次，本发明利用示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，所述示意图只是实例，其在此不应限制本发明保护的范围。

为了解决现有技术的问题，本发明提供一种气瓶的测量方法，参考图1，示出了本发明气瓶的测量方法一实施方式的流程示意图，所述测量方法大致包括以下步骤：

步骤S1，测量气瓶余压；

步骤S2，从气瓶开始使用时开始计时；

步骤S3，基于第一时间内气瓶余压的变化量，获得用气量；

步骤S4，基于所述用气量与所述第一时间的商，获得用气速率；

步骤S5，基于所述用气速率以及当前气瓶余压，估计气瓶还能使用的时间；

步骤S6，提示所述气瓶还能使用的时间。

下面结合具体实施例对本发明技术方案做进一步说明。

执行步骤S1，测量气瓶余压。本实施例中，通过与气瓶相连的压力传感器测量所述气瓶余压，所述压力传感器可以实时地测量所述气瓶余压，从而及时反馈气瓶内气体余量的情况。但是本发明对测量气瓶余压的装置和方式不做限制。

执行步骤S2，从气瓶开始使用时开始计时。

具体地，以潜水为例，由于潜水员在入水之前可能会对气瓶进行测量或检查，因此在入水之前会使用气瓶，但是只有潜水员入水后开始消耗气瓶中的氧气进行水下作业，才是对气瓶的有效使用，这个有效使用气瓶的过程与水下作业的劳动强度相关，是估计气瓶还能使用的时间所需要的。相应地，潜水时，所述计时步骤从入水开始计时，用于获得潜水员进行水下作业的时间，即获得潜水员有效使用气瓶的时间。

执行步骤S3，基于第一时间内气瓶余压的变化量，获得用气量。

此处，所述第一时间是从入水开始直至获得用气量这个步骤的时间。具体地，可以按照预设时间间隔获得用气量。

例如：潜水员下水时间预计为30分钟，可以每隔3分钟获得一次用气量，也就是说，第一次获得用气量是潜水员从下水开始3分钟内的用气量，第二次获得用气量是从下水开始6分钟内的用气量，第三次获得用气量是从下水开始9分钟内的用气量等等。

在其他实施例中，还可以根据潜水员的操作命令获得用气量，本发明对此不做限制。例如，潜水员下水时间预计为30分钟，在下水大约15分钟的时候时打开测量装置中设置的开关，以获得用气量。此时，所述用气量是潜水员从下水开始15分钟内的用气量。

此处所述用气量指的是在所述第一时间内消耗的标准大气压气体的体积，基于第一时间内气瓶余压的变化量可以获得所述消耗的标准大气压气体的体积。具体地，以P1表示入水计时的气瓶余压，以P2表示入水时间为第一时间t时测得的气瓶余压，由于随着气瓶内气体不断被潜水员消耗，气瓶内的气压逐渐减小，因此气瓶余压的变化量ΔP＝P1-P2。以V0表示气瓶体积，P0表示标准大气压，ΔV表示用气量，则有如下关系式：

ΔP·V0＝P0·ΔV

因此，用气量ΔV＝(P1-P2)V0/P0

由于V0、P0和P1为定值，P2可以实时测量，因此，可以按照一定频率获得所述P2，进而按照相应地频率获得所述用气量。

执行步骤S4，基于所述用气量与所述第一时间的商，获得用气速率。以v表示用气速率，那么v＝ΔV/t，此处所述用气速率为第一时间内的用气速率平均值。

以潜水员在第一时间内的用气速率为参考，可以获知潜水员进行水下作业的劳动强度。基于水下作业标准，不同的用气速率范围与不同的劳动强度等级相对应，可以根据所述用气速率与水下作业标准相比对，获知与其相对应的劳动强度等级。

执行步骤S5，基于所述用气速率以及当前气瓶余压，估计气瓶还能使用的时间。

在步骤S4中获得的用气速率是基于潜水员在第一时间内的氧气消耗量而获得的平均值，对潜水员后续进行的水下作业具有一定的参考意义。

预计后续潜水员的劳动强度与第一时间t内的劳动强度大致相当，假定潜水员在后续水下作业中的用气速率与步骤S4中用气速率相同，均为v，实时测量到的气瓶余压为P2，当气瓶气体余压为标准大气压P0时，气瓶不能再被使用，因此，气瓶还能使用的时间t0满足以下关系式：

t0＝ΔVx/v＝[(P2-P0)V0/P0]/v

其中，ΔVx表示气瓶从当前余压至不能再被使用时的余压变化量。由于P0、V0为定值，P2可以实时测量，v在步骤S4中已经获知，因此可以估计出气瓶还能使用的时间t0。

气瓶还能使用的时间t0对潜水员而言非常重要，潜水员可根据所述气瓶还能使用的时间t0选择继续潜水还是返回水面。

本发明获得的气瓶还能使用的时间t0是基于潜水员在水下作业的实际劳动强度获得的，所述数据更加真实地反映潜水员对气瓶内气体的消耗程度，更具有针对性，可以提高气瓶使用的安全性。

执行步骤S6，提示所述气瓶还能使用的时间。

具体地，可以通过潜水面罩或潜水表显示所述气瓶还能使用的时间。潜水面罩或潜水表中设置有显示屏，可以通过显示屏显示所述气瓶还能使用的时间，以便于潜水员获知所述时间。

在其他实施例中，除了提示所述气瓶还能使用的时间，所述测量方法还可以在所述气瓶还能使用的时间小于或等于时间阈值时，进行报警。所述时间阈值可以预先由潜水员根据从水下作业点返回至水面所花费的时间进行设置。例如从水下作业点返回至水面所花费的时间为3分钟，那么，时间阈值设置为6分钟，当气瓶还能使用的时间小于或等于6分钟时进行报警，提示潜水员尽快返回水面。

具体地，可以通过声音或信号灯进行报警，使潜水员及时获知气瓶还能使用的时间已经等于或低于时间阈值。本发明对报警的方式不做限制。

此外，对于可评估出劳动强度等级的测量方法的实施例，所述方法还包括提示所述劳动强度等级，以备潜水员进行参考。

相应地，本发明还提供了一种气瓶的测量装置，参考图2，示出了本发明用气量测量装置一实施方式的示意图。如图2所示，所述用气量测量装置包括：

气瓶100；

压力传感器101，与气瓶100相连，用于测量气瓶100余压；

计时器102，用于从气瓶100开始使用时开始计时；

用气量估计单元103，与所述压力传感器101和计时器102相连，根据第一时间内气瓶余压的变化量，获得用气量；

用气速率估计单元104，与所述计时器102和所述用气量估计单元103相连，用于根据所述用气量与所述第一时间的商，获得用气速率；

使用时间估计单元105，与所述压力传感器101和所述用气速率估计单元104相连，用于根据所述用气速率以及当前气瓶余压，估计气瓶100还能使用的时间；

提示单元106，与所述使用时间估计单元105相连，用于提示所述气瓶还能使用的时间。

本发明气瓶100的测量装置中，使用时间估计单元105估计的气瓶还能使用的时间是基于压力传感器101测量到的气瓶余压获得的，所述数据更加真实地反映潜水员对气瓶100内气体的消耗程度，更具有针对性，通过将所述气瓶100还能使用的时间通过提示单元106提示给潜水员，使潜水员对返回水面的时间有所掌控，可以提高气瓶100使用的安全性。

下面结合具体实施例，对本发明技术方案做进一步说明。

参考图3，示出了本发明气瓶的测量装置第一实施例的示意图。本实施例以对潜水时用的气瓶进行用气量测量的装置为例，但是本发明对此不做限制。具体地，所述气瓶的测量装置包括：

气瓶100，贮存有一定气压的氧气，用于向潜水员供给水下作业时所需要的氧气。气瓶100中的氧气随着潜水员的消耗而逐渐减少，相应地，气瓶100的余压逐渐减小。

压力传感器101，与所述气瓶100相连，可以实时测量气瓶100余压。

计时器102，用于从入水开始计时。潜水员入水后开始消耗气瓶100中的氧气进行水下作业时，开始进行与水下作业劳动强度相关的、对气瓶的有效使用，因此，本实施例中所述计时器102从入水时开始计时。

具体地，所述计时器102可以在入水时由潜水员触发开始计时。

用气量估计单元103，包括触发器1031和估算器1032；

触发器1031被触发时，控制所述估算器1032从所述压力传感器101处获取气瓶100的余压，从所述计时器102处获取第一时间，并基于所述余压和所述第一时间计算出用气量。

具体地，所述触发器1031可以是时钟触发器，能按照预设的时间间隔控制所述估算器1032获得用气量，进而实现用气量估计单元103能按照一定频率测量气瓶余压；所述触发器1031还可以是开关触发器，所述开关触发器能基于潜水员的控制获得用气量。本发明对触发器1031的类型不做限制。

本实施例中，此处所述第一时间是计时器102获得的从入水开始直至触发器1031被触发时所花费的时间，但是本发明对此不做限制。以t表示所述第一时间。

所述气瓶100的余压为触发器1031触发时压力传感器101所测量到的气瓶100的余压。以P2表示此时气瓶100的余压，此时气瓶100余压小于气瓶100入水时的余压P1。

所述估算器1032获得的用气量指的是在所述第一时间t内所消耗的标准大气压气体的体积。

具体地，基于ΔV＝(P1-P2)V0/P0获得用气量ΔV。其中，V0表示气瓶100的体积，P0表示标准大气压，所述V0和P0为预先设置于估算器1032中的定值。

需要说明的是，可以通过减法器、乘法器等硬件单元的组合实现所述估算器1032，也可以通过集成于硬件中的具有同等功能的软件形成所述估算器1032。

用气速率估计单元104，与所述计时器102和所述用气量估计单元103相连，用于根据所述用气量与所述第一时间的商，获得用气速率；

具体地，以v表示用气速率，以t表示从计时器102处获得的第一时间，以ΔV表示估算器1032输出的用气量，所述用气速率估计单元104根据厂ΔV/t获得用气速率，此处所述用气速率为第一时间t内的用气速率平均值。

使用时间估计单元105，与所述压力传感器101和所述用气速率估计单元104相连，用于根据所述用气速率以及当前气瓶余压，估计气瓶100还能使用的时间。

具体地，所述使用时间估计单元105从压力传感器101处获取气瓶100的余压P2，从用气速率估计单元104处接收用气速率v，基于t0＝[(P2-P0)V0/P0]/v的关系式，估计出气瓶100还能使用的时间t0。其中，V0表示气瓶100的体积，P0表示标准大气压，所述V0和P0为预先设置于使用时间估计单元105中的定值。

需要说明的是，可以通过减法器、乘法器等硬件单元的组合实现所述使用时间估计单元105，也可以通过集成于硬件中的具有同等功能的软件形成所述使用时间估计单元105，本发明对此不做限制。

提示单元106，与所述使用时间估计单元105相连，用于提示所述气瓶100还能使用的时间。

具体地，所述提示单元106可以是潜水面罩或潜水表，所述潜水面罩或潜水表上设置有显示器，用于显示使用时间估计单元105获得的所述气瓶100还能使用的时间。潜水员可以通过所述潜水面罩或潜水表获知气瓶100还能使用的时间，从而在时间不够充裕时及时返回水面以保证潜水安全。

参考图4，示出了本发明气瓶的测量装置第二实施例的示意图，本实施例与第一实施例的相同之处不再赘述，本实施例与第一实施例的不同之处，所述气瓶的测量装置还包括：

用于存储用气速率、与用气速率相对应劳动强度等级的存储器107；具体地，所述存储器107存储有基于国家标准的劳动强度等级、以及与所述劳动强度等级相对应的用气速率的范围。

与所述存储器107和用气速率估计单元104相连的劳动强度评估单元108，用于根据用气速率估计单元104获得的用气速率从所述存储器107中获取相对应的劳动强度等级；。

所述提示单元106还与所述劳动强度评估单元108相连，用于提示所述劳动强度等级。所述提示单元106可以是潜水面罩或潜水表，所述潜水面罩或潜水表上设置有显示器，用于显示所述劳动强度评估单元108获得的劳动强度等级，从而使潜水员较为准确地获悉自己水下作业的劳动强度等级。

参考图5，示出了本发明气瓶的测量装置第三实施例的示意图，本实施例与第一实施例的相同之处不再赘述，本实施例与第一实施例的不同之处，所述测量装置还包括：

用于设置时间阈值的阈值单元109；

报警装置111；

与所述阈值单元109、报警装置111和所述使用时间估计单元105相连的比较单元110，用于比较使用时间估计单元105获得的气瓶还能使用的时间与所述时间阈值的大小，在所述气瓶还能使用的时间小于或等于所述时间阈值时，触发报警装置111进行报警。

具体地，所述阈值单元109为可编辑存储器，可以由潜水员对时间阈值进行设置。潜水员在进行水下作业之前可预先估计从水下作业点返回至水面的时间，以设置所述时间阈值。

所述报警装置111可以是报警灯，通过醒目的灯光信号提醒潜水员，所述报警装置111可以是报警铃，通过声音提醒潜水员，使潜水员及时获知气瓶还能使用的时间已经等于或低于时间阈值，需尽快返回水面以保证安全。

需要说明的是，在上述实施例中，均已潜水用的气瓶为例说明气瓶的测量方法和装置的技术方案，但是本发明对此不做限制，还可以应用于医学领域中，对气瓶进行气瓶的测量。本领域技术人员可以根据上述实施例对本发明技术方案进行修改、替换和变形。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种气瓶的测量方法，其特征在于，包括：

实时测量气瓶余压；

从气瓶入水时开始计时；

基于第一时间内气瓶余压的变化量，获得用气量，所述用气量指的是在所述第一时间内消耗的标准大气压气体的体积，以ΔV表示用气量，则ΔV＝(P1-P2)V0/P0，其中P1表示入水计时的气瓶余压，以P2表示入水时间为第一时间t时测得的气瓶余压，V0表示气瓶体积；所述获得用气量步骤包括：按照预设的时间间隔获得用气量；

基于所述用气量ΔV与所述第一时间t的商，获得用气速率，所述用气速率是基于潜水员在第一时间t内对气瓶中气体消耗量而获得的平均值；

基于所述用气速率评估劳动强度等级，并显示所述劳动强度等级；

预计潜水员劳动强度与第一时间内劳动强度相当，基于所述用气速率以及当前气瓶余压，估计气瓶还能使用的时间；

提示所述气瓶还能使用的时间；

在所述气瓶还能使用的时间小于或等于时间阈值时，进行报警；其中所述时间阈值根据水下作业点返回至水面所花费的时间进行设置。

2.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述提示所述气瓶还能使用的时间的步骤包括：通过潜水面罩或潜水表显示所述气瓶还能使用的时间。

3.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述进行报警的步骤包括：通过声音或信号灯进行报警。

4.一种气瓶的测量装置，其特征在于，包括：

气瓶；

与气瓶相连的压力传感器，用于实时测量气瓶余压；

计时器，用于在从气瓶入水时由潜水员触发开始计时；

与所述压力传感器和计时器相连的用气量估计单元，用于根据第一时间内气瓶余压的变化量，获得用气量，ΔV表示用气量，ΔV＝(P1-P2)V0/P0，P1表示入水计时的气瓶余压，以P2表示入水时间为第一时间t时测得的气瓶余压，V0表示气瓶体积；用气量估计单元包括触发器和估算器，所述触发器用于在被触发时控制所述估算器从所述压力传感器处获取气瓶的余压，从所述计时器处获取第一时间，并基于所述余压和所述第一时间计算出用气量；所述触发器为时钟触发器，能按照预设的时间间隔控制所述估算器，以获得用气量；

与所述计时器和所述用气量估计单元相连的用气速率估计单元，用于根据用气量估计单元获得的用气量与所述第一时间的商，获得用气速率，所述用气速率是基于潜水员在第一时间t内对气瓶中气体消耗量而获得的平均值；

用于存储用气速率、与用气速率相对应劳动强度等级的存储器；

与所述存储器和用气速率估计单元相连的劳动强度评估单元，用于根据用气速率估计单元获得的用气速率从所述存储器中获取相对应的劳动强度等级；

与所述压力传感器和所述用气速率估计单元相连的使用时间估计单元，用于基于潜水员劳动强度与第一时间内劳动强度相当的预计，根据用气速率估计单元获得的用气速率以及当前气瓶余压，估计气瓶还能使用的时间；

与使用时间估计单元相连的提示单元，用于提示所述气瓶还能使用的时间；所述提示单元还与所述劳动强度评估单元相连，用于提示所述劳动强度等级；

用于设置时间阈值的阈值单元，所述时间阈值根据水下作业点返回至水面所花费的时间进行设置；

报警装置；

与所述阈值单元、报警装置和所述使用时间估计单元相连的比较单元，用于比较气瓶还能使用的时间与所述时间阈值的大小，在所述气瓶还能使用的时间小于或等于所述时间阈值时，触发报警装置进行报警。

5.如权利要求4所述的测量装置，其特征在于，所述提示单元为潜水面罩或潜水表，用于显示所述气瓶还能使用的时间。

6.如权利要求4所述的测量装置，其特征在于，所述报警装置为报警灯或报警铃。