CN104536351A - 一种室内弥散供氧控制器及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种室内弥散供氧控制器及其操作方法，具备室内弥散供氧显示、控制、供氧收费系统和手动/自动等多种方式控制，包括用于整个数据整理收集处理的中央处理器和用于提供控制系统工作所需电源的电源模块，室内弥散供氧控制器由电源模块、输入控制模块、时钟模块、刷卡收费模块、氧浓度模块、温度与显示模块、湿度模块、输出控制模块、USB联机模块和中央处理器组成，室内弥散供氧控制器通过控制供氧阀门来达到对室内弥散供氧浓度进行控制。室内弥散供氧控制器的具备以下功能：控制室内弥散供氧量且保证人体舒适的氧气浓度但不带来火灾危险；保证室内高于异常高温即不能开启或立即关闭弥散供氧，同时实现智能和手动结合控制。

Description

一种室内弥散供氧控制器及其操作方法

技术领域

    本发明涉及一种供氧控制系统，尤其涉及一种室内弥散供氧控制器及其操作方法。

背景技术

氧气是人类生存于地球不可缺少的新陈代谢供给部分，而针对高海拔室内环境，因随着海拔的升高，大气压力不断降低，室内空气中氧气分压也不断降低。在相对封闭的缺氧环境，在上述环境中，人体会严重缺氧，如果长期处在这种严重缺氧的环境中，严重者可能会出现低氧血症、鼻出血、呕吐、头痛、失眠等现象。为此采取安全、可靠、有效的对缺氧室内环境进行弥散供氧，来提高室内氧气分压，满足人体需氧要求。

目前针对缺氧环境主要采用钢瓶鼻吸式供氧，此方式需要携带氧气钢瓶，用鼻吸管来吸氧，对在户外和紧急情况下比较适用，因需要定时去供氧站充氧，费用昂贵，故对室内弥散供氧不是太合适也无需弥散供氧控制器。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种应用于特定空间内进行智能化弥散供氧，并根据特定空间内的温度、湿度进行定量定时供氧的一种室内弥散供氧控制器及其操作方法。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种室内弥散供氧控制器，包括用于整个数据整理收集处理的中央处理器和用于提供控制系统工作所需电源的电源模块，所述中央处理器为单片机，从所述中央处理器的引脚处分别连接有输入控制模块、时钟模块、氧浓度模块、温度与显示模块、湿度模块、输出控制模块和USB联机模块，在该中央处理器上还连接有一时钟模块和一刷卡收费模块，所述氧浓度模块、湿度与显示模块和温度模块将室内检测到的氧气浓度、空气湿度与空气温度通过输入控制模块进行信号放大输入到中央处理器，中央处理器根据数据模块获得的信号测量计算出室内氧浓度、空气湿度与空气温度的实际值，然后将计算数值通过信号换算后将信号传达给输出控制模块，最终决定由输出控制模块上的供氧阀门进行控制，所述USB联机模块用于整个控制器的程序调试，所述时钟模块用于控制器内部计时。

进一步的，为了能够实施感应检测室内氧气浓度，所述的氧浓度模块包括氧浓度检测装置，所述的氧浓度检测装置一端分成三路，第一路与运算放大器U4A的3脚连接，第二路与运算放大器U4B的7脚连接，第三路与运算放大器U4B的6脚连接；所述的氧浓度检测装置的另一端通过电阻R31分为两路，一路与运算放大器的2脚连接，另一路通过电阻R34与运算放大器U4A的1脚连接；所述的运算放大器U4A的8脚与电源连接，1脚通过电阻R39与单片机连接；所述的运算放大器U4B的5脚分为两路，一路通过电阻R30与电源连接，另一路通过电阻R32接地；所述的运算放大器U4B的4脚接地，7脚通过电阻R40与单片机连接。

进一步的，为了实现室内供氧时，对于温度、湿度和氧气浓度的智能化控制，所述输入控制模块包括用电源按钮、自动按钮、手动按钮、校准按钮和确认按钮，所述电源按钮、自动按钮、手动按钮、校准按钮和确认按钮并联连接到按键开关上，且从电源按钮、自动按钮、手动按钮、校准按钮和确认按钮上分别连接一10KΩ电阻后连接到电源接口。

进一步的，为了方便整个控制器能够实现时间段工作，所述时钟模块包含一I2C总线接口的时钟芯片，该所述时钟芯片的VDD引脚连接有电阻R27和一电阻R28后接地，在所述电阻R28上并联一电池BT1,从所述时钟芯片的Vbat引脚连接一二极管D6后接入电阻R27和R28中间。

进一步的，为了能精准适时监控室内温度状况，所述温度与显示模块包括一单片机和单片机耦合连接的光采集器，所述光采集器包含一组并联的发光二极管LED3和发光二极管LED4，所述发光二极管LED3和发光二极管LED4的一端分别连接电阻R47和电阻R48后连接到电源，发光二极管LED3和发光二极管LED4的另一端并联后连接到三极管Q4的集电极，所述三极管Q4的基极分两路，一路通过电阻R49连接到LED发光二极管，另一路经过电阻R50后接地，三极管Q4的发射极经过电阻R52后接地，其中，所述电阻R47、电阻R48和电阻R52为100Ω，所述电阻R50为10KΩ。

进一步的，为了对整个控制器反馈信号进行精准判断和运算，所述输出控制模块包括电磁继电器KJ1、电磁继电器KJ2以及6针插接件P1，所述的电磁继电器KJ1一端分为三路，第一路与电源连接，第二路通过二极管D4与电磁继电器KJ1的另一端连接，第三路通过电阻R13与发光二极管LED1与电磁继电器KJ1的另一端连接，所述的电磁继电器KJ1的另一端与三极管Q2的集电极连接；所述的三极管Q2的发射极接地；所述的三极管Q2的基极分为两路，一路通过电阻R15接地，另一路通过电阻R16输出控制信号；所述的电磁继电器KJ2一端分为三路，第一路与电源连接，第二路通过二极管D5与电磁继电器KJ2的另一端连接，第三路通过电阻R14与发光二极管LED2与电磁继电器KJ2的另一端连接，所述的电磁继电器KJ2的另一端与三极管Q3的集电极连接；所述的三极管Q3的发射极接地；所述的三极管Q3的基极分为两路，一路通过电阻R29接地，另一路通过电阻R17输出控制信号；所述的6针插接件的3脚分为两路，一路通过电磁继电器KJ1的触点开关与5脚连接，另一路通过电磁继电器KJ2的触点开关与6脚连接。

进一步的，为了便于整个控制器在具体实施操作之前进行调试，所述USB联机模块包括一USB接口转换器以及连接在USB接口转换器上的四口插座，所述四口插座的第一接口分两路，一路通过电感D7连接电源，另一路经过电容C22接地，四口插座的第二接口通过电阻R57连接到USB接口转换器的16引脚，四口插座的第三接口分两路，一路连接电阻R56后接电源，另一路经过电阻R58连接到USB接口转换器的15引脚，四口插座的第四接口接地。

一种室内弥散供氧控制器的操作方法，输入控制模块设定输入值，之后经由氧浓度模块进行监控，达到输入设定值后数据反馈给刷卡收费模块，如果未达到设定值，氧浓度模块不动作；反馈信号在刷卡收费模块内自行判断，如果时间显示大于零，数据信息反馈到温度与显示模块，若刷卡收费模块内时间显示不大于零，数据信号终止；温度与显示模块内部判断，如果温度小于设定值，则信息反馈到输出控制模块开始供氧，若温度与显示模块内的温度显示大于或等于设定值，温度与显示模块信号终止发送；输出控制模块开始供氧后信息反馈经三路：氧浓度模块、刷卡收费模块和温度与显示模块。在该三路中若氧浓度模块检测氧浓度大于等于设定值或刷卡收费模块时间显示等于零或温度与显示模块温度值显示大于等于设定值达到任何一个条件，信号均进入输出控制模块停止供氧，之后信号反馈到输入控制模块。

进一步的，为了能方便后期与智能化操作相结合，所述输入控制模块分为自动模式输入方法和手动模式输入方法，所述输入控制模块进入自动模式输入方法后，信号进入氧浓度模块，当氧浓度小于设定值时，判断为是，信号进入刷卡收费模块进入系统信号程序，如果氧浓度模块内氧浓度小于设定值判断为否，则信号不输出；输入控制模块采用手动模式输入方法，则信号反馈到输入控制模块手动模式，然后输入控制模块手动供氧，之后信号进入氧浓度模块，氧浓度模块检测氧浓度小于设定值后，进入到刷卡收费模块，信号进入刷卡收费模块进入系统信号程序。

采用上述结构后，其特点是：本发明解决了现有特定空间内氧气定时、定量供给的技术问题，并为了能够实现统筹控制，在中央处理器上还连接一刷卡收费模块，利用氧浓度模块进行检测室内氧气浓度，温度与显示模块用来感应室内当前温度，显示氧量（氧量为室内弥散供氧的即使含绝对氧气量换算至不进行弥散供氧时同等体积室内含绝对氧气量所对应的海拔，单位为米）、温度，湿度模块用来感应当前室内温度；且整个控制器采用自动模式操作方法和手动模式操作方法实现智能化控制与手动控制相结合的方式，也可外加遥感控制，根据具体特定人群含氧量的需求进行定时、定量的弥散供氧。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的内部结构框图；

图2是本发明中中央处理器的电路图；

图3是本发明中电源模块的电路图；

图4是本发明中输入控制模块的电路图；

图5是本发明中时钟模块的电路图；

图6是本发明中刷卡收费模块的电路图；

图7是本发明中氧浓度模块的电路图；

图8是本发明中温度与显示模块的电路图；

图9是本发明中湿度模块的电路图；

图10是本发明中输出控制模块的电路图；

图11是本发明中USB联机模块的电路图；

图12是本发明的操作方法具体实施例的结构示意图。

具体实施方式

图1-图3所示一种室内弥散供氧控制器，包括用于整个数据整理收集处理的中央处理器和用于提供控制系统工作所需电源的电源模块，所述中央处理器为单片机，从所述中央处理器的引脚处分别连接有输入控制模块、时钟模块、氧浓度模块、温度与显示模块、湿度模块、输出控制模块和USB联机模块，在该中央处理器上还连接有一时钟模块和一刷卡收费模块，所述氧浓度模块、湿度与显示模块和温度模块将室内检测到的氧气浓度、空气湿度与空气温度通过输入控制模块进行信号放大输入到中央处理器，中央处理器根据数据模块获得的信号测量计算出室内氧浓度、空气湿度与空气温度的实际值，然后将计算数值通过信号换算后将信号传达给输出控制模块，最终决定由输出控制模块上的供氧阀门进行控制，所述USB联机模块用于整个控制器的程序调试，所述时钟模块用于控制器内部计时。

如图7所示，为了能够实施感应检测室内氧气浓度，所述的氧浓度模块包括氧浓度检测装置，所述的氧浓度检测装置一端分成三路，第一路与运算放大器U4A的3脚连接，第二路与运算放大器U4B的7脚连接，第三路与运算放大器U4B的6脚连接；所述的氧浓度检测装置的另一端通过电阻R31分为两路，一路与运算放大器的2脚连接，另一路通过电阻R34与运算放大器U4A的1脚连接；所述的运算放大器U4A的8脚与电源连接，1脚通过电阻R39与单片机连接；所述的运算放大器U4B的5脚分为两路，一路通过电阻R30与电源连接，另一路通过电阻R32接地；所述的运算放大器U4B的4脚接地，7脚通过电阻R40与单片机连接。

如图4所示，为了实现室内供氧时，对于温度、湿度和氧气浓度的智能化控制，所述输入控制模块包括用电源按钮、自动按钮、手动按钮、校准按钮和确认按钮，所述电源按钮、自动按钮、手动按钮、校准按钮和确认按钮并联连接到按键开关上，且从电源按钮、自动按钮、手动按钮、校准按钮和确认按钮上分别连接一10KΩ电阻后连接到电源接口。

如图5所示，为了方便整个控制器能够实现时间段工作，所述时钟模块包含一I2C总线接口的时钟芯片，该所述时钟芯片的VDD引脚连接有电阻R27和一电阻R28后接地，在所述电阻R28上并联一电池BT1,从所述时钟芯片的Vbat引脚连接一二极管D6后接入电阻R27和R28中间。

如图8所示，为了能精准适时监控室内温度状况，所述温度与显示模块包括一单片机和单片机耦合连接的光采集器，所述光采集器包含一组并联的发光二极管LED3和发光二极管LED4，所述发光二极管LED3和发光二极管LED4的一端分别连接电阻R47和电阻R48后连接到电源，发光二极管LED3和发光二极管LED4的另一端并联后连接到三极管Q4的集电极，所述三极管Q4的基极分两路，一路通过电阻R49连接到LED发光二极管，另一路经过电阻R50后接地，三极管Q4的发射极经过电阻R52后接地，其中，所述电阻R47、电阻R48和电阻R52为100Ω，所述电阻R50为10KΩ。

进一步的，如图10所示，为了对整个控制器反馈信号进行精准判断和运算，所述输出控制模块包括电磁继电器KJ1、电磁继电器KJ2以及6针插接件P1，所述的电磁继电器KJ1一端分为三路，第一路与电源连接，第二路通过二极管D4与电磁继电器KJ1的另一端连接，第三路通过电阻R13与发光二极管LED1与电磁继电器KJ1的另一端连接，所述的电磁继电器KJ1的另一端与三极管Q2的集电极连接；所述的三极管Q2的发射极接地；所述的三极管Q2的基极分为两路，一路通过电阻R15接地，另一路通过电阻R16输出控制信号；所述的电磁继电器KJ2一端分为三路，第一路与电源连接，第二路通过二极管D5与电磁继电器KJ2的另一端连接，第三路通过电阻R14与发光二极管LED2与电磁继电器KJ2的另一端连接，所述的电磁继电器KJ2的另一端与三极管Q3的集电极连接；所述的三极管Q3的发射极接地；所述的三极管Q3的基极分为两路，一路通过电阻R29接地，另一路通过电阻R17输出控制信号；所述的6针插接件的3脚分为两路，一路通过电磁继电器KJ1的触点开关与5脚连接，另一路通过电磁继电器KJ2的触点开关与6脚连接。

如图11所示，为了便于整个控制器在具体实施操作之前进行调试，所述USB联机模块包括一USB接口转换器以及连接在USB接口转换器上的四口插座，所述四口插座的第一接口分两路，一路通过电感D7连接电源，另一路经过电容C22接地，四口插座的第二接口通过电阻R57连接到USB接口转换器的16引脚，四口插座的第三接口分两路，一路连接电阻R56后接电源，另一路经过电阻R58连接到USB接口转换器的15引脚，四口插座的第四接口接地。

如图12所示，一种室内弥散供氧控制器的操作方法，输入控制模块设定输入值，之后经由氧浓度模块进行监控，达到输入设定值后数据反馈给刷卡收费模块，如果未达到设定值，氧浓度模块不动作；反馈信号在刷卡收费模块内自行判断，如果时间显示大于零，数据信息反馈到温度与显示模块，若刷卡收费模块内时间显示不大于零，数据信号终止；温度与显示模块内部判断，如果温度小于设定值，则信息反馈到输出控制模块开始供氧，若温度与显示模块内的温度显示大于或等于设定值，温度与显示模块信号终止发送；输出控制模块开始供氧后信息反馈经三路：氧浓度模块、刷卡收费模块和温度与显示模块。在该三路中若氧浓度模块检测氧浓度大于等于设定值或刷卡收费模块时间显示等于零或温度与显示模块温度值显示大于等于设定值达到任何一个条件，信号均进入输出控制模块停止供氧，之后信号反馈到输入控制模块。

进一步的，为了能方便后期与智能化操作相结合，所述输入控制模块分为自动模式输入方法和手动模式输入方法，所述输入控制模块进入自动模式输入方法后，信号进入氧浓度模块，当氧浓度小于设定值时，判断为是，信号进入刷卡收费模块进入系统信号程序，如果氧浓度模块内氧浓度小于设定值判断为否，则信号不输出；输入控制模块采用手动模式输入方法，则信号反馈到输入控制模块手动模式，然后输入控制模块手动供氧，之后信号进入氧浓度模块，氧浓度模块检测氧浓度小于设定值后，进入到刷卡收费模块，信号进入刷卡收费模块进入系统信号程序。

本发明解决了现有特定空间内氧气定时、定量供给的技术问题，并为了能够实现统筹控制，在中央处理器上还连接一刷卡收费模块，利用氧浓度模块进行检测室内氧气浓度，温度与显示模块用来感应室内当前温度，显示氧量（氧量为室内弥散供氧的即使含绝对氧气量换算至不进行弥散供氧时同等体积室内含绝对氧气量所对应的海拔，单位为米）、温度，湿度模块用来感应当前室内温度；且整个控制器采用自动模式操作方法和手动模式操作方法实现智能化控制与手动控制相结合的方式，根据具体特定人群含氧量的需求进行定时、定量的弥散供氧。

接收到对输入控制模块的触发操作产生的启动信号；根据所述启动信号从中央处理器中获取使用信息，使用信息包括剩余供氧时长数据和已用供氧时长数据；当室内氧气浓度低于下限（可按用户要求设定，如设定22%）、允许时段内和室内温度无异常（如设定不大于40℃为无异常）并且剩余供氧时长大于零时，弥散供氧控制器通过开启供氧阀门向室内弥散供氧；当室内氧气浓度高于上限（可按用户要求设定，如设定26%）或非允许时段内或室内温度异常（如设定大于40℃为异常）或剩余供氧时长等于零时，弥散供氧控制器通过关闭供氧阀门停止向室内供氧；当剩余供氧时长为零时，用户可通过充费系统对磁卡充值刷卡后，开启正常供氧。

需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是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、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种室内弥散供氧控制器，包括用于整个数据整理收集处理的中央处理器和用于提供控制系统工作所需电源的电源模块，所述中央处理器为单片机，其特征在于：从所述中央处理器的引脚处分别连接有输入控制模块、时钟模块、氧浓度模块、温度与显示模块、湿度模块、输出控制模块和USB联机模块，在该中央处理器上还连接有一时钟模块和一刷卡收费模块，所述氧浓度模块、湿度与显示模块和温度模块将室内检测到的氧气浓度、空气湿度与空气温度通过输入控制模块进行信号放大输入到中央处理器，中央处理器根据数据模块获得的信号测量计算出室内氧浓度、空气湿度与空气温度的实际值，然后将计算数值通过信号换算后将信号传达给输出控制模块，最终决定由输出控制模块上的供氧阀门进行控制，所述USB联机模块用于整个控制器的程序调试，所述时钟模块用于控制器内部计时。

2.根据权利要求1所述的一种室内弥散供氧控制器，其特征在于：所述的氧浓度模块包括氧浓度检测装置，所述的氧浓度检测装置一端分成三路，第一路与运算放大器U4A的3脚连接，第二路与运算放大器U4B的7脚连接，第三路与运算放大器U4B的6脚连接；所述的氧浓度检测装置的另一端通过电阻R31分为两路，一路与运算放大器的2脚连接，另一路通过电阻R34与运算放大器U4A的1脚连接；所述的运算放大器U4A的8脚与电源连接，1脚通过电阻R39与单片机连接；所述的运算放大器U4B的5脚分为两路，一路通过电阻R30与电源连接，另一路通过电阻R32接地；所述的运算放大器U4B的4脚接地，7脚通过电阻R40与单片机连接。

3.根据权利要求1所述的一种室内弥散供氧控制器，其特征在于：所述输入控制模块包括用电源按钮、自动按钮、手动按钮、校准按钮和确认按钮，所述电源按钮、自动按钮、手动按钮、校准按钮和确认按钮并联连接到按键开关上，且从电源按钮、自动按钮、手动按钮、校准按钮和确认按钮上分别连接一10KΩ电阻后连接到电源接口。

4.根据权利要求1所述的一种室内弥散供氧控制器，其特征在于：所述时钟模块包含一I2C总线接口的时钟芯片，该所述时钟芯片的VDD引脚连接有电阻R27和一电阻R28后接地，在所述电阻R28上并联一电池BT1,从所述时钟芯片的Vbat引脚连接一二极管D6后接入电阻R27和R28中间。

5.根据权利要求1所述的一种室内弥散供氧控制器，其特征在于：所述温度与显示模块包括一单片机和单片机耦合连接的光采集器，所述光采集器包含一组并联的发光二极管LED3和发光二极管LED4，所述发光二极管LED3和发光二极管LED4的一端分别连接电阻R47和电阻R48后连接到电源，发光二极管LED3和发光二极管LED4的另一端并联后连接到三极管Q4的集电极，所述三极管Q4的基极分两路，一路通过电阻R49连接到LED发光二极管，另一路经过电阻R50后接地，三极管Q4的发射极经过电阻R52后接地，其中，所述电阻R47、电阻R48和电阻R52为100Ω，所述电阻R50为10KΩ。

6.根据权利要求1所述的一种室内弥散供氧控制器，其特征在于：所述输出控制模块包括电磁继电器KJ1、电磁继电器KJ2以及6针插接件P1，所述的电磁继电器KJ1一端分为三路，第一路与电源连接，第二路通过二极管D4与电磁继电器KJ1的另一端连接，第三路通过电阻R13与发光二极管LED1与电磁继电器KJ1的另一端连接，所述的电磁继电器KJ1的另一端与三极管Q2的集电极连接；所述的三极管Q2的发射极接地；所述的三极管Q2的基极分为两路，一路通过电阻R15接地，另一路通过电阻R16输出控制信号；所述的电磁继电器KJ2一端分为三路，第一路与电源连接，第二路通过二极管D5与电磁继电器KJ2的另一端连接，第三路通过电阻R14与发光二极管LED2与电磁继电器KJ2的另一端连接，所述的电磁继电器KJ2的另一端与三极管Q3的集电极连接；所述的三极管Q3的发射极接地；所述的三极管Q3的基极分为两路，一路通过电阻R29接地，另一路通过电阻R17输出控制信号；所述的6针插接件的3脚分为两路，一路通过电磁继电器KJ1的触点开关与5脚连接，另一路通过电磁继电器KJ2的触点开关与6脚连接。

7.根据权利要求1所述的一种室内弥散供氧控制器，其特征在于：所述USB联机模块包括一USB接口转换器以及连接在USB接口转换器上的四口插座，所述四口插座的第一接口分两路，一路通过电感D7连接电源，另一路经过电容C22接地，四口插座的第二接口通过电阻R57连接到USB接口转换器的16引脚，四口插座的第三接口分两路，一路连接电阻R56后接电源，另一路经过电阻R58连接到USB接口转换器的15引脚，四口插座的第四接口接地。

8.一种室内弥散供氧控制器的操作方法，其特征在于：输入控制模块设定输入值，之后经由氧浓度模块进行监控，达到输入设定值后数据反馈给刷卡收费模块，如果未达到设定值，氧浓度模块不动作；反馈信号在刷卡收费模块内自行判断，如果时间显示大于零，数据信息反馈到温度与显示模块，若刷卡收费模块内时间显示不大于零，数据信号终止；温度与显示模块内部判断，如果温度小于设定值，则信息反馈到输出控制模块开始供氧，若温度与显示模块内的温度显示大于或等于设定值，温度与显示模块信号终止发送；输出控制模块开始供氧后信息反馈经三路：氧浓度模块、刷卡收费模块和温度与显示模块；在该三路中若氧浓度模块检测氧浓度大于等于设定值或刷卡收费模块时间显示等于零或温度与显示模块温度值显示大于等于设定值达到任何一个条件，信号均进入输出控制模块停止供氧，之后信号反馈到输入控制模块。

9.根据权利要求8所述的一种室内弥散供氧控制器的操作方法，其特征在于：所述输入控制模块分为自动模式输入方法和手动模式输入方法，所述输入控制模块进入自动模式输入方法后，信号进入氧浓度模块，当氧浓度小于设定值时，判断为是，信号进入刷卡收费模块进入系统信号程序，如果氧浓度模块内氧浓度小于设定值判断为否，则信号不输出；输入控制模块采用手动模式输入方法，则信号反馈到输入控制模块手动模式，然后输入控制模块手动供氧，之后信号进入氧浓度模块，氧浓度模块检测氧浓度小于设定值后，进入到刷卡收费模块，信号进入刷卡收费模块进入系统信号程序。