CN103161506A - 封闭避难空间中用于维持人的生命的利用氧气控制的气体监控系统 - Google Patents
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Abstract
一种气体监控和氧气供应控制系统，包括：防燃烧和防爆的外壳；被封装在外壳中的气体监控传感器系统，其包括传感器控制器、多个气体传感器和CPU；与气体传感器和被采样的大气流体连通的空气采样管；布置在空气采样管上并且暴露于被采样的大气的输入采样端口；用于将气体排出到外壳外部的选择大气的至少一个排气管；布置成通过外壳的壁的防燃烧端口组件，空气采样管和排气管布置成通过防燃烧端口；被可操作地连接到空气采样管的至少一个泵，该泵被电气连接到CPU并由CPU控制；布置在空气采样管上并且被电气联接到CPU并由CPU控制的多个阀；和被联接到CPU和馈通无线电天线的收发器，该馈通无线电天线布置成通过外壳一侧，用于与一个以上的手机双向通讯。
Description
本申请要求12/15/2011（2011年12月15日）提交的美国临时专利申请序列号No.61/491,841为优先权。
技术领域
本发明涉及用于地下矿区中工作的矿工的安全系统。更特别地，本发明涉及一种当外部空气可能包含有害气体时，向矿工救生室的使用者提供安全和可呼吸的空气的有毒气体去除和空调系统。
背景技术
本发明涉及用于地下矿区中工作的矿工的安全系统。更特别地，本发明涉及一种当外部空气可能包含有害气体时，向矿工救生室的使用者提供安全和可呼吸的空气的有毒气体去除和空调系统。
诸如洪水、原子核辐射事故、爆炸、火灾、化学溢漏、恐怖分子有毒气体攻击、和许多其他的这样的危险事件，需要人在受影响的区域采取避难措施。特别是在地下矿区中存在很多这样的危险。在地下采矿操作中存在许多的风险：火灾、井壁坍塌、瓦斯或者煤粉尘爆炸、渗水、窒息、采矿区域空气中存在有毒气体等等。
当任何人必须躲避诸如上面描述的事件时，尤其是当矿工被困在地下，他们的存活取决于他们是否发现幸存者安全室中的临时掩蔽，直到危险过去，或者直到救援人员发现险情将矿工从该室中救出。特别设计的救生室因此被典型地布置在矿区的各个不同位置，并且矿工被训练并且练习以知道这些位置。通过这样的方式，如果有采矿事故发生，矿工可以迅速地发现并且进入最近的救生室，并且能够占据该室直到能够安全离开。
因为救生室是空气封闭的以防止该室之外的矿区空气中可能存在的危险气体的侵入，矿工可能仅有四个可能的氧气（O2）来源。这些可能来源包括：（1）在室被密封之前存在于该室中的空气中的O2，这也包括在室内发现的压缩空气罐中包括的O2；（2）能够从该室之外的其他氧气源导入该室的O2，其包括在（a）从外部压缩空气罐进入该室的空气管道；（b）围绕该室周围的矿区空气；和（c）从矿区之外的氧气源进入该室的空气管道。
矿工（或者一群矿工）在救生室中的存活时间长短，至少部分地，依赖于该室内部可利用的O2的数量。因为救援工作能够持续数天（甚至数个星期），极其重要的是该室内部空气中存在的可用于存活的O2水平要尽可能的保持长时间。
重要的是，要认识到人所占据的密封的室内部的空气会随着时间的推移而被污染，这是由于使用者的呼出气体会在该室的空气中引入废气，主要是额外的二氧化碳（CO2）。
当CO2与O2的比率很大时，救生室使用者可能受到CO2中毒。为了防止这样的情况，在该室内使用气体监控和空气净化系统，以从该室的空气中去除过剩的CO2。
任何这种系统必须在矿区环境中实质地安全。由于地下矿区的恶性环境特性，这种系统也必须是非常坚固的。另外，当爆炸发生在室外面时，其必须能够承受该室内部的力。这种系统也必须是绝对安全的（即，不可能产生不安全条件，例如产生火花，或者释放出足够量的爆炸性或有毒气体以呈现危险）。
这样的系统将最佳地检测外部电源的任何损失，并且当这样的状态被检测到时自动开始操作，从而不需要矿工人工地开启或者操作该空气净化器
进一步，监控或者净化系统产生的噪音将被最小化。这是因为占据救生室的矿工没有选择，而是必须长时间地听到系统噪音，并且来自长时间暴露的压力对于负面心理冲击是很明显的。
为了救援队检验气体监控器和空气净化器正在操作（不进入救生室），系统将具有将其状态无线连通到通讯部并且控制该室外部的系统的方法。
在已知的当前技术方案中，没有能够满足所有需要的用于地下矿区的救生室使用的气体监控或者空气净化系统。因此，存在很迫切并且紧要的需要一种系统，以实质地改善被困在矿区中的矿工存活的能力。
发明内容
当其必须从灾难性的威胁生命的事件寻求安全时，本发明向封闭的安全室或空间中的占据者提供适当的空气。
提供的主要优势包括绝对安全以及显著地改善的电力效率用以实现：（1）可行数量的自备式的电池能量储备；（2）低风险的氢气排放及其伴随爆炸风险；（3）低风险的当使用和分配纯氧气时在封闭的空间中使用的系统的爆炸/点燃，和（4）精确自动测量来自必须依赖那些测量的人所占据的封闭的空间中或其周围的三个分离区的大气气体，以产生或保持维持生命大气。
本发明的利用氧气控制的气体监控系统安全、精确和自动测量需要维持人生存的大气条件。这样对避难室占据者来说尤其重要，这些占据者可能因矿区事故而受伤或者受到危害从而不能人工地操作替换维持生命系统。改善矿区事故的存活的可能性将促进整个世界的大量危险地区的封闭空间避难所的广泛发展，从而将在主要的大气事故发生时挽救生命。
因此，本发明的系统提供一种完全自备式和自动气体监控系统，用于聚集和测试来自多个不同位置的气体样本，以便分析每个样本中存在的故障成分气体。该系统主要是在灾难性的事故产生危险环境条件时人必须在有害大气中寻求几天的安全时用于封闭的避难室中及其周围的。但是，其使用并不局限于这种情况或环境。该系统在必须持续监控和控制气体的许多其他申请中也有类似的创造性用处，并且该系统对于许多其他维持人的生命的情况来说是实用的方案。
除测量结果的自动报告和数据草案，即该系统的基本特征之外，该系统包括多种控制功能，这些功能中的动作由该系统命令或推荐，以响应所达到的确定警告/警报/动作阈值。一个实例是根据检测到的补充避难室占据者所消耗的氧气的需要、经由控制阀自动释放氧气。这种“氧气控制”是闭环控制系统，该闭环控制系统通过打开和关闭压缩氧气供应的氧气释放阀进行操作，以响应计算机控制信号，从而保持避难室内部的可呼吸的氧气百分比在维持生命所需要的理想18.5-23%范围内（即，正常可呼吸空气）。还向避难室占据者提供冗余信号，从而在自动阀失效的情况下，他们能够人工地驱动氧气释放阀。另外，避难室中的氧气供应在呼吸封闭的供气和消耗空气中的氧气的人的作用下被耗尽。
新颖的绝对安全阀用于氧气供应系统，该氧气供应系统不具有电磁铁或任何电线。这是因为电磁阀中的电感应出于对存在纯氧气并且该纯氧气很容易被火花或电热量点燃的情况下的绝对安全考虑而完全禁止。这种阀是“空气引导的”，意味着其经由来自收容气体监控器和控制电子设备的防爆（XP）外壳内部的微小泵的微弱压缩空气信号而被驱动。压缩空气引导信号通过XP外壳内部的泵产生，该信号经由从XP箱越过避难室的长度至空气引导阀的微小管被“传送”，该空气引导阀位于氧气供应箱处。控制功能的另一个实例是系统的可选择能力，以控制二氧化碳净化和冷却/除湿系统从而保持整个封闭的维持生命系统的有毒CO2浓度、热量和湿度。
本发明的气体监控系统包括XP外壳内部的四个传感器发送器和关联电路，以及一组阀和真空泵，用于传送来自各种相关远程位置的气体样本。空气（气体）样本通过长的并且很细的直径管从避难室内部的各个部分，以及从该室外部的大气被引入，这样的空气样本在自动计算机控制的作用下被呈现至传感器。所有的自动校准（calibration）和测量都在与各种传感器电路互相作用的CPU控制的作用下进行。测量结果经由与XP外壳内部的CPU紧密配合的数字信息无线电被无线呈现至手提式显示单元。无线信号能够经由新颖的RF馈通端口和无源天线进入XP外壳和从XP外壳退出。
空气采样端口需要改进的“防爆/防燃烧端口”，该空气采样端口被设计用于处理允许（即进入XP外壳）空气样本进入而不允许氢气/氧气或甲烷/氧气着火或爆炸后的气体成分脱离XP外壳的冲突请求，电子设备内部的任何故障都可能存在。大量的氢气/氧气和甲烷/氧气爆炸和着火试验草案用于独立的第三方试验室，以检验本文中描述的防燃烧端口在所有的最差情况条件下适合使用。
本发明在可能爆炸和发生火灾的矿区的恶劣环境中精确测量气体，而产生的燃烧气体对现有传感系统的精确性产生很大压力。其使用创新的防燃烧/防爆空气采样端口和采样管在多个地区同时并且自动采样。其无线报告结果并且允许维持检查和校准被无线执行而不需要进入避难室。本发明是自备式的并且在连续操作中持续96小时而不需要更换电池。其保持电池在禁止电池充电以防爆炸危险的已知爆炸大气中处于完全充电状态。其被判断是在甲烷和/或氢气存在于最差情况浓度下的富含氧气的大气中的点燃安全的并且防爆/防燃烧的。其是完全自动的，并且使可能受伤、迷糊和/或精疲力尽并且不能维持他们自身的具体任务安排的占据者减压。
本发明包括利用信号器（annunciators）的许多警告/警报阈值检查，以向占据者发出重要信息。其使用足够小的铅酸电池以便不包含足够的水而甚至在最差情况下使用或者电池失效的情况下和甚至在缺乏氢气出口的室中产生氢气排放危险。没有其他已知系统提供装置，用于氧气释放的自动控制以自动地维持占据者通过呼吸不断地耗尽氧气的可呼吸大气。
其他目的、特征和优势包括：
其是一种完全自备式和自动气体监控系统，能够在具有例如甲烷和氢气的爆炸性大气处、在内部电池上安全地工作至少96小时，都不会引起点燃危险。
该系统能够自动进行任务，这些任务可能对于由于在占据避难室之前受伤或者事故而使神智不清，或者进行了较差的培训，或者与地下矿区事故相关的恐慌或焦虑所压垮的避难室占据者来说存在挑战。
该系统避免了需要频繁人工更换电池的需要和操作员的介入。
该系统包括现代化技术水平的传感器子系统，该传感器子系统包含用于一氧化碳（CO）和氧气（O2）的电化学传感器发送器以及用于甲烷（CH4）和二氧化碳（CO2）的非分散式（non-dispersive）红外线发送器。这些传感器被选择和组合以提供+/-10%测量精度，目前在矿区中还没有这种测量，尤其是在CO2的情况下，即严酷环境条件随着其他异常挑战而存在，其他异常挑战有例如高气体饱和度（在事故发生后正好在净化之前直接）和与其他气体的交叉灵敏度。
本发明的系统可以利用单个传感器子系统对多个远程地区进行采样/测量。
该系统包括新颖的RF馈通端口和无源天线结构，以越过不允许传播的金属障碍物传递无线能量。
更进一步，该系统包括创新的小手提式无线手持设备，以允许避难室占据者漫游（roaming）和方便使用。
还有另一个特征是：该系统提供一种经由MineTracer无线网状网络或者其他适当的无线传感器网络对表面的完全无线远程监控（可选择地，如果MineTracer网络被安装，或者如果MineTracer FASC被安装在室的外部，下面将进一步描述）。
该系统提供通过移动检查/维护人员经由手持式无线监控单元对完全无线远程监控进行传导的能力，因此消除了进入防干扰密封避难室的需要。
该系统提供通过移动检查/维护人员经由手持式无线监控单元以进行完全无线校准管理。而不需要进入防干扰密封避难室。
该系统进一步包括绝对安全备用电池充电，以及防爆/防燃烧外壳，用于系统的所有非绝对安全电池供电的电气部分。系统的所有非绝对安全部分对于在包括甲烷和氢气以及氧气的混合物的危险的爆炸大气中使用变得安全。
然后，该系统使用创新的防燃烧和防爆气体采样端口，该防燃烧和防爆气体采样端口允许气体样本利用小的和有效率的低压泵被抽出或排出并且同时不允许最差情况的氢气、甲烷、氧气着火或者爆炸气体排出物。
该系统的热产生和消散被小心地处理以至绝对最小值，以防止向占据的环境加热并且使需要向系统供电96小时以上的电池的尺寸最小化。这样保证使用的铅酸电池足够小以便不包含足够的水（H2O）以允许通过最差情况电池自由氢气排放形成爆炸大气。这样的失效安全（fail-safe）可以不需要从避难室中换掉氢气。
创新的和低成本的“填料压盖（packing glands）”被用于提供气密性入口，空气采样管和RF馈通可以经过该气密性入口。
该系统将自动启动，而不需要占据者的介入，以保证对在精疲力尽或者无意识地死去之前仅仅到达该室的遭难者的失效安全启动。
该系统的控制是自动的，以向可能受伤或者其经由人工操作的氧气释放阀处理自身的氧气补充的能力降低的遭难者提供氧气。
该系统进一步使用创新的空气引导氧气释放阀和控制系统，该控制系统在浓郁氧气的爆炸危险中绝对安全，该浓郁氧气在密封的氧气系统出现故障时是可能存在的。
该系统可以被构造成从气体监控系统向分离MineTracer毒气净化器和/或冷却器发送完全无线指令，以利用自动计算机辅助控制毒气移除和冷却/除湿率。其他控制系统功能还可能用于其他关联系统（例如如果压力超过避难室内部的确定阈值，则激活减压阀）。
该系统布置在极其崎岖的防爆和绝对安全设计中，这种设计适用于抵抗如用于认可的避难室的MSHA试验草案中记载的避难室外部的15psi爆炸和急剧燃烧的副作用。
该系统可以是一种独立系统，能够作为矿区中或者与任何避难室毫无关联的任何其他目标监控地区的完全自主大气监控系统。
通过创新的软件和微程序语言算法提供该系统的控制，并赋予系统处理封闭空间大气维持生命系统的能力。
本发明的系统可以提供（例如电池状态的）自我健康检查结果，还可以监控作为密封氧气箱失效的这种关键的（crucially）重要事件，所有的都是经由从避难室外部的无线手提式接口进行的。其还包括嵌入软件和微程序语言中的保护功能，以警告避难占据者在大气条件中的可能威胁生命的变化。
作为本发明的特征的其他新颖特征，例如机构和操作方法，以及其进一步的目的和优势将通过参考附图变得更好理解，其中本发明的最佳实施例是通过实例进行描述的。但是，应该理解的是，附图是用于说明和描述的，并不是用于限定本发明。本发明的新颖特征中的各种特征将在后附的权利要求中具体描述并成为本发明的一部分。本发明并不属于这些特征中的任意一个，而是用于特定功能的所有结构的组合。
上述内容概括地设定了本发明的更重要的特征，以便随后的具体说明变得更好理解，以及对本领域的贡献也变得更好理解。在本发明的最佳实施例的具体描述中将描述本发明的附加特征，这些将形成要求作为本申请的优先权的非临时专利申请的权利要求的主题。
附图说明
考虑到以下给出的详细说明，本发明能够被更好地理解并且没有提到的其他目的也变得明显。这些说明将参照附图进行，其中：
图1是本发明的气体监控系统的方框示意图；
图2是用于收容本发明系统的电气和气动传感和控制元件的防爆和防燃烧外壳的上立体图；
图3是图2所示的放置在外壳的基座中的系统元件的仰视图；
图4是显示防燃烧端口组件的上立体图，该防燃烧端口组件用作穿透图2-3的外壳的穿透物以将气体传送至用于采样的传感器/控制器系统中并且将气体从外壳排出至选择位置；
图5是其正视图的侧视图；
图6是沿着图5的剖面线6-6的其正视图中的具体截面侧视图；
图7是沿着图6的剖面线7-7的正视图中的具体截面侧视图；
图8是图4-7的防燃烧端口组件的分解立体图。
具体实施方式
关于图1至8，其中各种附图中的相同的参考数字指的是相同组件，这些附图图解说明一种利用氧气控制的新型和改进的气体监控系统，用于在封闭的避难空间中维持人的生命。图1示意性地显示系统，在本文中，该系统在其布置构造中基本称为10。
首先参见图1-3，并且开始说明图1的方框图，可以看出本发明的系统包括：电池供电的气体监控系统12，其被封装在可容纳的防爆和防燃烧结构中；和生存空间14，例如图1中示意性地显示的避难室结构。气体监控系统包括传感器系统16，该传感器系统16包括传感器17和CPU 24。传感器设置有从各种远程地区经由空气采样管18馈送的空气样本，通过使用泵20和阀22提供的吸入和排出，该空气采样管18与避难室14外部和内部的空间的流体连通。系统的所有动作通过包含在CPU 24中的自动能力被控制和监控。
空气样本通过输入采样孔或者端口26从远程位置期望地引入系统中。样本传送经过填料压盖28并经由布置在系统外壳70的基座部分72的防爆/防燃烧端口30进入传感器系统16中（参见图2-3）。在通过传感器子系统16分析气体浓度之后，空气样本通过阀22经由防爆/防燃烧端口30被排出并且排放，然后经由排气管19和排气孔32返回到其在室内部的相应来源或者选择经由单个外部排气孔34排放到室外部的大气。
气体的分析在高级传感器子系统16中进行，该高级传感器子系统16包括用于一氧化碳（CO）和氧气（O2）的电化学传感器发送器17和用于甲烷（CH4）和二氧化碳（CO2）的非分散式（non-dispersive）红外线发送器。传感器发送器类型被选择用于对其他气体来说具有低交叉灵敏度、低气体饱和度有毒敏感度、范围、可重复性和抵抗多种系统和随机误差源的精度。用于例如氮气、硫化氢的其他气体或者其他气体的附加或者替换气体传感器发送器也可能设置用于本发明的系统中，CO、CO2、CH4和O2传感器包括最适合于矿区避难室监控的那些传感器。
校准在基于美国商业部、标准和试验草案国家研究所的CPU 24的自动控制下执行，用于可追踪系列校准气体36。校准步骤涉及人类相互作用，例如附接校准气体封套（cuffs）和打开校准气体阀，并且校准步骤经由无线电线路到使用一个以上无线的无线手持设备的CPU和从使用一个以上无线的无线手持设备的CPU进行双向通讯和协调。根据无线信号，所有的测量结果被显示在无线手持设备40a-c上，这些无线信号在CPU 24产生并且通过无线电38经由气密性馈通/天线42被无线传送到达无线手持设备。往复无线路径由操作员使用以从无线手持设备40a-c向CPU 24发送命令。无线手持设备40a-c如示意图所示，其出现在避难室结构14中及其周围的三个位置，第一40a在气锁（airlock）60中，第二40b在主室生活区62中，第三40c在室外部64。然而，这些装置确实是手提式的，并且不论其在RF馈通天线42的无线范围内都可以被运载或者被定位用以使用。
除代表测量的原始数据之外，警告和警报及其他重要信息被发送到无线手持设备40a-c。氧气自动释放是通过CPU 24产生的控制系统信号实现的，该控制系统信号作用是经由泵46产生并且被发送到空气引导信号线路45的空气引导信号打开氧气空气引导释放阀44，依次释放来自氧气箱48的加压氧气。这样的氧气控制系统的动作被编程以保持可呼吸空气的氧气含量在氧气占体积的18.5-23%的可呼吸范围内。
提供绝对安全电池处理系统50，以避免产生火花而导致通过各种故障条件可能发生的氢气和/或氧气和/或甲烷的无意的最差情况大气的燃烧的可能性。因为特殊的低功率和高效率设计的传感器子系统16，小的并安全的电池52适合用于本发明的系统，该传感器子系统16允许该系统在电池作用中连续200+小时工作，该电池包含太少的水而导致一般的避难室的空气体积内产生放出氢气危险。
整体发明的系统可以无线连接到MineTracer无线网络54，该MineTracer无线网络54包括差不多整个矿区宽度的MineTracer系统，如2012年10月23日提交的美国专利号8,294,568，巴雷特，标题为无线矿区轨迹、监控和营救通讯系统，其全部内容通过引用而结合在本文中。可选地，其可以无线连接到MineTracer新鲜空气子网控制器。这种可选择无线相互连接产生可能的双向遥测技术（telemetry）并且经由位于矿区上方的地面局数据（office data）中心的MineTracer系统等级用户界面来控制避难室气体监控方案。这种能力为已经可用于MineTracer的远程监控特征提供附加值，该MineTracer包括单独避难占据者的轨迹/监控，到避难占据者和来自避难占据者的双向电文通讯，及其他感官监控和致动器功能。可选地，整个发明的气体监测系统可以整体或部分地用作MineTracer网络内部的大气检测/监测系统，而不用考虑其是否与任何避难室相关联。
这种气体监测系统的许多实例可以被配置在MineTracer无线网络的无线覆盖区（footprint）（例如，越过整个矿区），并且勇于主动安全监控、事故预防、或者甚至是过程控制。气体监控系统到矿井AC电源的电连接通过电力电缆56实现，该电力电缆56通过绝对安全充电电源58连接电池管理器50。
现在具体参见图2-3，显示了防爆和防燃烧外壳70，用于收容电池供电气体监控系统12的主要的电气设备和机械组件，如图1示意性地显示。用于定位和固定外壳14内部的元件的可能布局和内部构造如图3所示。实际外壳70具体如未授权（co-pending）美国专利申请序列号13/484,792，标题为封闭避难空间中用于维持人的生命的毒气去除和空调系统，其全部内容通过引用而结合在本文中。
在其最实质方面中，外壳70包括基座72、盖74和安装支架76，用于将外壳70可靠地安装在适当空间中，例如避难室14的机械室64。防燃烧端口组件30被显示为布置在基座72一侧，并且作为天线内盖43，用于图1所示的RF馈通天线42。
接下来参见图4-8，显示了用于本发明的创新的防爆和防燃烧端口组件30。该组件用于选择性地允许空气样本被连续地从防爆外壳14外部的大气释放并且最终返回到该大气。如上所述，空气样本被输入到容纳在外壳70内部的传感器阵列16，用于气体分析。整个组件为MSHA许可防爆和防燃烧外壳的整体组件。
防燃烧端口组件为歧管组件，该歧管组件由美国劳工部、用于固体的“旋转联结”的矿区安全和健康管理（“MHSA”）要求，利用锁紧垫圈和螺纹进行固定的规格的内部木钉，以便允许采样气体在气体传感器控制器泵和阀提供的真空或正压力的作用下经过该端口中或从该端口中出来，并且防止内部甲烷或氢气爆炸而通过该端口排出并进入避难室环境中。防燃烧端口适配有变化的硬件替换物，例如对气体监控器外壳内部或者外部的硬件紧密配合的钩环倒钩（hose barbs）、推进（push-on）连接器、压缩配件或者排气消声器。
如图4-8所示，在最佳实施例中，防燃烧端口组件30包括：大致圆柱形端口外部82，该端口外部82在外壳70外部延伸；和大致圆柱形插入部分84，该插入部分84插入通过外壳基座72的壁并且被该被固定。环形凸缘86布置在外部和插入部分之间，在该环形凸缘86的基座上是环形通道88，O环形物90布置在该环形通道88中。外部82在插入部分的凹部92结束，其包括三个通孔94，圆柱形管状平衡物96布置在其中并且通过螺纹构件98和星形垫圈100被保持在每个端部。
利用密封部102（例如密封带）被固定在端口内部的推进配件可以包括推进连接器104，该推进连接器104将配件连接到阀（图1中的元件22）。外部连接器可以包括例如凸钩环倒钩连接器106的压缩配件和排气消声器108，所有的外部连接器在传感器系统和控制系统16在外壳内部的情况下将外壳70外部的大气带入流体通讯部。通过止动螺钉110防止外壳壁内部的端口的旋转。
较佳地，该系统包括两个防燃烧端口，尽管实际上和结构上可能需要有一个以上的端口（例如，通过利用第三防燃烧空气采样端口替换RF天线内盖），如果本申请需要从另外的位置对气体采样的话。
以上公开的内容足以让本领域的技术人员实施本发明，并提供了本发明人所能预期的最好的实施方式。但应考虑的是，对本发明的优选实施例的全部完整的公开，并不是希望将本发明限制为一个所显示和描述的特定的结构、尺寸关系和操作。本领域的技术人员在不背离本发明的精神和范围的情况下可以想到或使用各种变型、替代结构、改变和等效物。这种改变可能包括替代的材料、组件、结构配置、尺寸、形状、形式、功能、操作特征等等。
因此，以上描述和说明被应当被理解为是对本发明的范围的限制，本发明的范围是由后附的权利要求限定。
Claims (20)
1.一种气体监控和氧气供应控制系统，其特征在于，包括：
防燃烧和防爆的外壳；
气体监控传感器系统，所述气体监控传感器系统封装在所述外壳中，所述传感器系统包括传感器控制器、多个气体传感器和CPU；
空气采样管，所述空气采样管与所述气体传感器和要被采样的大气流体连通；
输入采样端口，所述输入采样端口布置在所述空气采样管上，并且暴露于要被采样的所述大气；
至少一个排气管，所述至少一个排气管用于将气体排出到所述外壳外部的选择大气；
防燃烧端口组件，所述防燃烧端口组件布置成通过所述外壳的壁，所述传感器系统与外部大气分离，所述空气采样管和所述排气管布置成通过所述防燃烧端口；
至少一个泵，所述至少一个泵被可操作地连接到所述空气采样管，以提供吸气和排气，所述泵被电气连接到所述CPU并由所述CPU控制；
多个阀，所述多个阀布置在所述空气采样管上，并且被电气联接到所述CPU并由所述CPU控制；和
收发器，所述收发器被联接到所述CPU和所述馈通无线电天线，所述馈通无线电天线布置成通过所述外壳的一侧，用于与一个以上的手持设备双向通讯。
2.如权利要求1所述的气体监控和氧气供应控制系统，其特征在于，空气样本通过所述输入采样端口从远程位置被引入所述气体监控和氧气供应控制系统，通过所述传感器系统，通过所述传感器系统对所述空气样本的气体浓度进行分析，并且所述空气样本经由所述防燃烧端口组件和所述阀被从所述外壳排出和排放，并且随后经由至少一个排气口被排放至选择大气。
3.如权利要求1所述的气体监控和氧气供应控制系统，其特征在于，所述传感器系统包括电化学传感器发送器或者非分散的红外传感器发送器，或者两者的组合。
4.如权利要求3所述的气体监控和氧气供应控制系统，其特征在于，所述传感器发送器包括至少一个一氧化碳传感器发送器和至少一个氧气传感器发送器。
5.如权利要求3所述的气体监控和氧气供应控制系统，其特征在于，所述传感器发送器包括至少一个用于甲烷的非分散的红外线发送器和至少一个用于二氧化碳的非分散的红外线发送器。
6.如权利要求3所述的气体监控和氧气供应控制系统，其特征在于，所述传感器发送器包括至少一个一氧化碳传感器发送器，至少一个氧气传感器发送器，至少一个用于甲烷的非分散的红外线发送器和至少一个用于二氧化碳的非分散的红外线发送器。
7.如权利要求3所述的气体监控和氧气供应控制系统，其特征在于，所述传感器发送器包括用于氮气的传感器发送器。
8.如权利要求3所述的气体监控和氧气供应控制系统，其特征在于，所述传感器发送器包括用于氮气的传感器发送器。
9.如权利要求1所述的气体监控和氧气供应控制系统，其特征在于，系统校准在所述CPU的自动控制下进行。
10.如权利要求1-9中的任意一项所述的气体监控和氧气供应控制系统，其特征在于，涉及人类作用的校准步骤经由无线电线路链接到使用一个以上无线手持设备的所述CPU和从使用一个以上无线手持设备的所述CPU进行双向通讯和协调。
11.如权利要求10所述的气体监控和氧气供应控制系统，其特征在于，来自所述传感器系统的测量结果被显示在所述无线手持设备上，并且所述气体监控和氧气供应控制系统进一步包括往复无线路径，操作员利用所述往复无线路径从所述无线手持设备向所述CPU发送命令。
12.如权利要求11所述的气体监控和氧气供应控制系统，其特征在于，警告和警报及其他重要信息从所述CPU被发送至所述无线手持设备。
13.如权利要求1所述的气体监控和氧气供应控制系统，其特征在于，进一步包括：氧气空气引导释放阀，所述氧气空气引导释放阀与加压氧气箱流体连通；气动泵，所述气动泵通过空气引导信号线路与所述空气引导释放阀流体连通，从而所述气动泵可以向所述空气引导释放阀发送空气引导信号，以从所述加压氧气箱释放氧气；其中，当所述传感器系统检测到过低氧气水平时，所述CPU通过开始指示所述气动泵以向所述空气引导释放阀发送空气引导信号而进行氧气自动释放，从而保持限定空间内部的可呼吸空气的氧气含量在氧气占体积的18.5-23%的可呼吸范围内。
14.如权利要求1所述的气体监控和氧气供应控制系统，其特征在于，进一步包括绝对安全的电池管理系统，用于在无法从外部电力电源获得电力的情况下操作所述系统。
15.如权利要求1所述的气体监控和氧气供应控制系统，其特征在于，所述系统被无线连接到无线矿区轨迹、监控和营救通讯系统。
16.如权利要求1所示的气体监控和氧气供应控制系统，其特征在于，每个所述防燃烧端口组件包括：在所述外壳外部延伸的基本圆柱形的端口外部；基本圆柱形的插入部分，所述插入部分被插入通过所述外壳的壁并且被所述壁固定；环形凸缘，所述环形凸缘布置在所述外部和所述插入部分之间；多个孔，所述多个孔延伸通过所述外部和所述内部；和配件，所述配件布置在每个所述孔中，用于连接可以传送气体的管、管道或其他导管。
17.如权利要求16所述的气体监控和氧气供应控制系统，其特征在于，所述系统包括两个防燃烧端口组件。
18.如权利要求16所述的气体监控和氧气供应控制配件，其特征在于，所述配件包括至少一个排气消声器。
19.如权利要求1所述的气体监控和氧气供应控制系统，其特征在于，所述系统包括用于进气的第一防燃烧端口组件和用于至少一个排气元件的第二防燃烧端口组件。
20.如权利要求1所述的气体监控和氧气供应控制系统，其特征在于，所述空气采样管与避难室的内部和外部的空间流体连通。
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| PB01 | Publication | ||
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