CN109591978A - 一种潜水减压舱自动控制方法 - Google Patents

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朱司群
荆峰
荆一峰
田晶飞
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    • B63C11/00—Equipment for dwelling or working underwater; Means for searching for underwater objects
    • B63C11/02—Divers' equipment
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    • B63C11/02—Divers' equipment
    • B63C11/32—Decompression arrangements; Exercise equipment

Abstract

本发明公开了一种潜水减压舱自动控制方法，通过计算机操舱实现减压舱自动加压或减压，并实现自动供气、自动供氧；采用电气动、手动三种操舱方式作为备用；自动供排、氧装备在使用过程能使病人感觉不到有呼吸阻力，能将潜水员呼出的气体全部排到舱外；在稳压治疗过程中，保持舱内氧浓度不高出21％。具备对舱内环境湿度、温度进行检测与控制的条件。舱外都能同步观察舱内人员的活动情况，并以普通与热成像方式观察整个舱内的情况。

Description

一种潜水减压舱自动控制方法
技术领域
本发明涉及潜水减压舱领域，具体为一种潜水减压舱自动控制方法。
背景技术
手动加压、稳压和减压过程，对减压舱内的环境压力和呼吸氧气、压缩空气的时间的控制精度较差，因此，对减压病治疗或潜水过程减压都会产生不良的影响，很难实现减压或治疗比较彻底的效果。
发明内容.
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种潜水减压舱自动控制方法，对潜水员在舱内的停留过程实施自动化控制，并留有电气动和手动操舱方式备用，包含以下步骤：
Step.1控制器启动减压舱内的摄像头对舱内环境进行监控，启动图像识别模块，当舱内有人员时，封闭舱门开始加压或减压；
Step.2启动预先设定的加压或减压方案，自动加压或减压到预设值；
Step.3根据减压舱内的温湿度传感器，动态调节含气腔室的温湿度；
Step.4启动自动供排氧或空气装备，并根据预设方案的规定自动控制与切换压缩空气和氧气，保持舱内氧浓度不高出21％，使用过程能感觉不到有呼吸阻力，并能将潜水员呼出的气体全部排到舱外；供氧管路浓度传感器实时检测是否发生氧气泄漏；
Step.5加压或减压至预设值时，出舱。
所述加压方案分为5个阶段，每个阶段间隔30秒，从0.00MPa加压至0.3MPa，加压幅度根据波义尔-马洛特定律计算所得。
所述减压方案分为7个阶段，先由0.00MPa升至0.3MPa，每一阶段的压力变化时间分别为3min、2min、1min、1min、1min、1min、1min；处在不同压力下需要呼吸空气5-30min或吸氧-25min；减压幅度根据波义尔-马洛特定律计算所得。
所述控制器为STM32或ARM11微控制器。
所述摄像头可采用普通摄像头和热成像摄像头交叉监控，实施检测舱内人员的动态。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过计算机操舱实现减压舱自动加压或减压，并实现自动供气、自动供氧；采用电气动、手动三种操舱方式作为备用；自动供排、氧装备在使用过程能使病人感觉不到有呼吸阻力，能将潜水员呼出的气体全部排到舱外；在稳压治疗过程中，保持舱内氧浓度不高出21％。具备对舱内环境湿度、温度进行检测与控制的条件。舱外都能同步观察舱内人员的活动情况，并以普通与热成像方式观察整个舱内的情况。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种技术方案：一种潜水减压舱自动控制方法，对潜水员在舱内的停留过程实施自动化控制，并留有电气动和手动操舱方式备用，包含以下步骤：
Step.1控制器启动减压舱内的摄像头对舱内环境进行监控，启动图像识别模块，当舱内有人员时，封闭舱门开始加压或减压；
Step.2启动预先设定的加压或减压方案，自动加压或减压到预设值；
Step.3根据减压舱内的温湿度传感器，动态调节含气腔室的温湿度；
Step.4启动自动供排氧或空气装备，并根据预设方案的规定自动控制与切换压缩空气和氧气，保持舱内氧浓度不高出21％，使用过程能感觉不到有呼吸阻力，并能将潜水员呼出的气体全部排到舱外；供氧管路浓度传感器实时检测是否发生氧气泄漏；
Step.5加压或减压至预设值时，出舱。
所述加压方案分为5个阶段，每个阶段间隔30秒，从0.00MPa加压至0.3MPa，加压幅度根据波义尔-马洛特定律计算所得。
所述减压方案分为7个阶段，先由0.00MPa升至0.3MPa，每一阶段的压力变化时间分别为3min、2min、1min、1min、1min、1min、1min；处在不同压力下需要呼吸空气5-30min或吸氧-25min；减压幅度根据波义尔-马洛特定律计算所得。
所述控制器为STM32或ARM11微控制器。
所述摄像头可采用普通摄像头和热成像摄像头交叉监控，实施检测舱内人员的动态。
下面采用实际数据对加压过程进行计算，根据波义尔-马洛特定律：P1V1＝P2V2设：P1为常压压力1ATA；V1为常压气体体积1L；P2为加压后压力4ATA(表压0.3MPa)；求V2加压后气体体积为
根据上述定率计算的结果：在常压下的气体在4ATA压力下，体积被压缩到0.25L，从1到4ATA的加压过程，气体压缩了0.75L，压缩比例达到相当于常压的25％，压缩了75％。
我们将压缩75％的比例分为5个压力阶段每个压力阶段都以相同的气体压缩幅度计算，每个阶段气体压缩比例为15％。
每个阶段计算结果：
从1ATA加压到P2能使1L气体的体积压缩15％或压缩到0.85L
已知：P1＝1ATA，V1＝1L，V2＝1-0.15＝0.85(L)，
从1L气体从1ATA加压到1.17647≈1.18(ATA、0.018MPa)，此时，气体体积为0.85L；
从1ATA加压到P2能使1L气体的体积压缩30％或压缩到0.7L
已知：P1＝1ATA，V1＝1L，V2＝1-0.3＝0.70(L)，
从1L气体从1ATA加压到1.4285(ATA)≈1.43(ATA、0.043MPa)，此时，气体体积为0.7L；
从1ATA加压到P2能使1L气体的体积压缩45％或压缩到0.55L
已知：P1＝1ATA，V1＝1L，V2＝1-0.45＝0.55(L)，
从1L气体从1ATA加压到1.8181(ATA)≈1.82(ATA、0.082MPa)，此时，气体体积为0.55L；
从1ATA加压到P2能使1L气体的体积压缩60％或压缩到0.4L
已知：P1＝1ATA，V1＝1L，V2＝1-0.6＝0.4(L)，
从1L气体从1ATA加压到2.5(ATA、0.15MPa)，此时，气体体积为0.4L；
从1ATA加压到P2能使1L气体的体积压缩75％或压缩到0.25L
已知：P1＝1ATA，V1＝1L，V2＝1-0.75＝0.25(L)，
从1L气体从1ATA加压到4(ATA、0.3MPa)，此时，气体体积为0.25L。
因此，加压过程为：
0.00MPa→0.018MPa→0.043MPa→0.082MPa→0.15MPa→0.30MPa
时间间隔为30秒。
类似，减压过程分为7个阶段，具体为：
0.00MPa→0.30MPa→0.15MPa→0.12MPa→0.09MPa→0.06MPa
→0.03MPa→0.00MPa
减压仓首先由0.00MPa升至0.3MPA，潜水员在0.3MPa压力下停留30分钟，然后减压到0.15MPa吸氧5分钟；从0.15MPa用1分钟时间减压到0.12MPa，吸氧停留5分钟；从0.12MPa用1分钟时间减压到0.09MPa，吸氧停留10分钟；从0.09MPa用1分钟时间减压到0.06MPa，吸空气停留5分钟、吸氧停留18分钟；从0.06MPa用1分钟时间减压到0.03MPa，吸空气停留5分钟、吸氧停留25分钟；从0.03MPa用1分钟时间减压到0.00MPa，出舱，减压过程出舱。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种潜水减压舱自动控制方法，对潜水员在舱内的停留过程实施自动化控制，并留有电气动和手动操舱方式备用，包含以下步骤：
Step.1控制器启动减压舱内的摄像头对舱内环境进行监控，启动图像识别模块，当舱内有人员时，封闭舱门开始加压或减压；
Step.2启动预先设定的加压或减压方案，自动加压或减压到预设值；
Step.3根据减压舱内的温湿度传感器，动态调节含气腔室的温湿度；
Step.4启动自动供排氧或空气装备，并根据预设方案的规定自动控制与切换压缩空气和氧气，保持舱内氧浓度不高出21％，使用过程能感觉不到有呼吸阻力，并能将潜水员呼出的气体全部排到舱外；供氧管路浓度传感器实时检测是否发生氧气泄漏；
Step.5加压或减压至预设值时，出舱。
2.根据权利要求1所述的一种潜水减压舱自动控制方法，其特征在于：所述加压方案分为5个阶段，每个阶段间隔30秒，从0.00MPa加压至0.3MPa，加压幅度根据波义尔-马洛特定律计算所得。
3.根据权利要求1所述的一种潜水减压舱自动控制方法，其特征在于：所述减压方案分为7个阶段，先由0.00MPa升至0.3MPa，每一阶段的压力变化时间分别为3min、2min、1min、1min、1min、1min、1min；处在不同压力下需要呼吸空气5-30min或吸氧-25min；减压幅度根据波义尔-马洛特定律计算所得。
4.根据权利要求1所述的一种潜水减压舱自动控制方法，其特征在于：所述控制器为STM32或ARM11微控制器。
5.根据权利要求1所述的一种潜水减压舱自动控制方法，其特征在于：所述摄像头可采用普通摄像头和热成像摄像头交叉监控，实施检测舱内人员的动态。
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