CN112286264A - 一种低压舱的控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低压舱的控制方法及系统，其方法包括二氧化碳传感器、温湿度传感器、压力传感器分别用于检测低压舱内的实时环境信息，并将所述实时环境信息传输至所述控制器，所述控制器用于根据所述实时信息控制所述压力开关、压力调节阀以及真空泵，用以实现低压舱内环境的升压、降压及维持过程。
Description
技术领域
本发明涉及低压舱技术领域，具体为一种低压舱的控制方法及系统。
背景技术
低压舱是模拟低气压和缺氧环境的仿真设备，使用时，操作人员在舱体内会排出CO2，当CO2过量时，会造成操作人员大脑缺氧，产生窒息感，且大量CO2聚集后会导致人体血液中碳酸浓度增大，造成酸中毒，具有危险性。
而低压舱的温度、湿度、压力值又有关联性，如何更好的控制系统是急需解决的问题。
因此，现有技术需要进一步地改进。
发明内容
本发明的目的是提供一种低压舱的控制方法及系统。
为了实现上述目的，本发明提供一种低压舱的控制系统，包括：
低压舱包括：控制器，及与所述控制器电连接的二氧化碳传感器、温湿度传感器、压力传感器，以及压力开关、压力调节阀、真空泵；
所述二氧化碳传感器、温湿度传感器、压力传感器分别用于检测低压舱内的实时环境信息，并将所述实时环境信息传输至所述控制器，所述控制器用于根据所述实时信息控制所述压力开关、压力调节阀以及真空泵，用以实现低压舱内环境的升压、降压及维持过程。
可选地，所述低压舱的控制系统，还包括：制冷单元与加湿单元，当所述温湿度传感器检测到所述低压舱内的温度或湿度与预设值范围不符时，所述控制器控制所述制冷单元与加湿单元调节低压舱的温度或湿度；所述预设范围是通过低压舱的显示屏端人工输入的。
可选地，所述低压舱的控制系统，还包括：常开进气阀，实现低压舱降压时，所述常开进气阀开启形成第一进气流量值向低压舱进气，所述控制器使所述真空泵启动并以第一排气流量值排空低压舱内的空气；所述控制器依据所述压力传感器的反馈控制所述压力调节阀开与关；其中所述第一进气流量值小于所述第一排气流量值。
可选地，实现低压舱升压时，所述常开进气阀开启形成第一进气流量值向低压舱进气，所述真空泵停止，若低压舱内的压力值低于曲线规定值，所述控制器开启所述压力调节阀，向舱内注入新空气，若低压舱内的压力值高于曲线规定值，述控制器关闭所述压力调节阀。
可选地，实现低压舱维持压力时，所述常开进气阀开启形成第一进气流量值向低压舱进气，所述控制器使所述真空泵启动并以第一排气流量值排空低压舱内的空气；若低压舱内的压力值低于曲线规定值，所述控制器开启所述压力调节阀，向舱内注入新空气，若低压舱内的压力值高于曲线规定值，述控制器关闭所述压力调节阀。
可选地，所述低压舱的控制系统，还包括一机械泄压阀、且与所述控制器电连接，当压力低于-35KP极值时，控制器控制机械泄压阀开启，此时空气从独立通道进入舱体，为舱体恢复压力。
可选地，当系统故障时，所述控制器使主供电链路的交流接触器失电而释放，切断系统电源，以是的常开型进气阀打开，所述真空泵失电停止运行，使舱内压力迅速恢复。
可选地，当用户选择退出当前模式时，停止正在运行的真空泵、开启所述压力调节阀，与常规进气阀、紧急进气阀一起向舱内注入新鲜空气，直至恢复低压舱内为常压状态。
本发明还提供一种低压舱的控制方法，包括：
控制器，及与所述控制器电连接的二氧化碳传感器、温湿度传感器、压力传感器，以及压力开关、压力调节阀、真空泵；
所述二氧化碳传感器、温湿度传感器、压力传感器分别用于检测低压舱内的实时环境信息，并将所述实时环境信息传输至所述控制器，所述控制器用于根据所述实时信息控制所述压力开关、压力调节阀以及真空泵，用以实现低压舱内环境的升压、降压及维持过程。
可选地，当所述温湿度传感器检测到所述低压舱内的温度或湿度与预设值范围不符时，所述控制器控制所述制冷单元与加湿单元调节低压舱的温度或湿度；所述预设范围是通过低压舱的显示屏端人工输入的。
本发明根据二氧化碳传感器、温湿度传感器、压力传感器监测到低压舱内的各种环境信息，然后根据各种环境信息对各器件控制，以对低压舱内环境进行调节，从而可以使得低压舱内的环境状态均衡。
附图说明
图1为本发明低压舱控制系统的示意图；
图2为本发明低压舱的控制方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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，本领域技术人员在没有作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。
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述。
如图1所示，本发明提供一种低压舱的控制方法，应用于舱体，比如低压舱、休眠舱。以低压舱为例，其包括：控制器，及与所述控制器电连接的二氧化碳传感器、温湿度传感器、压力传感器，以及压力开关、压力调节阀、真空泵、常开进气阀、加湿单元、制冷单元、机械泄压阀。
当低压舱的控制器加电后，低压舱的配电舱内5V开关电源向控制器及周边上述单元供电。系统启动软件，进入倒计时，期间进行内、外紧急按钮复位状态检测、电接触压力开关复位状态检测、读取当前CO2值、读取当前压力值、读取当前温度值、读取当前湿度值，并将全部数据显示于触摸显示屏上。如果内、外紧急按钮处于复位状态、电接触压力开关处于复位状态、当前CO2值处于设定值以下则系统初始化完成，可进入使用操作，否则，系统将进入相关报警，系统不能启动，须将各按钮及相关复位，方可再次进入使用状态。
系统初始化成功后，使用者可内置触摸屏2的“模式选择”按钮，进入模式选择菜单，触摸所需要的运行模式按钮，便可得到相应模式的运行画面，触摸“开始”按钮即可启动系统工作。
本控制系统可对各种运行模式的压力高值、压力低值、温度高值、温度低值、湿度高值、湿度低值、CO2高值、CO2低值进行预置,触摸屏幕的“参数设置”按钮，输入密码后，可分别对各种模式的相关参数进行预置，预置结束后，可保存后退出设置。
系统程序将按照选定模式要求的流程交替运行降压(相当于海拔高度上升)、压力维持(相当于海拔高度的维持)、升压(相当于海拔高度的下降)三种控制过程，直至规定的交替运行周期结束。
进一步地，实现低压舱降压时，所述常开进气阀开启形成第一进气流量值向低压舱进气，所述控制器使所述真空泵启动并以第一排气流量值排空低压舱内的空气；所述控制器依据所述压力传感器的反馈控制所述压力调节阀开与关；其中所述第一进气流量值小于所述第一排气流量值。
具体地，降压过程中，常规进气阀(即手动流量调节阀)处于开启状态，形成40m3/min的小流量，控制关闭压力调节阀(压力调节阀为常开阀门，即断电开阀)，启动真空泵，以160m3/min的速度排空舱内空气，此时常规进气阀亦将以40m3/min的速度向舱内注入新空气，因排气流量与进气流量的差异，低压舱内压力逐步下降，低压舱内压力变化值被低压舱内压力传感器随时读取并反馈给控制器，若当前反馈值低过曲线规定值，控制器开启压力调节阀，向低压舱内注入新空气，若当前反馈值高过曲线规定值，控制器关闭压力调节阀。
进一步地，实现低压舱升压时，所述常开进气阀开启形成第一进气流量值向低压舱进气，所述真空泵停止，若低压舱内的压力值低于曲线规定值，所述控制器开启所述压力调节阀，向舱内注入新空气，若低压舱内的压力值高于曲线规定值，所述控制器关闭所述压力调节阀。
具体地，常规进气阀处于开启状态，形成40m3/min的小流量，控制器关闭压力调节阀，真空泵停止运行，此时常规进气阀亦将以40m3/min的速度向低压舱内注入新空气，因真空泵处于停止状态，舱内压力逐步上升，低压舱内压力变化值被低压舱内的压力传感器随时读取并反馈给控制系统，若当前反馈值低过曲线规定值，控制器开启压力调节阀，向低压舱内注入新空气，若当前反馈值高过曲线规定值，控制器关闭压力调节阀。
更进一步地，实现低压舱维持压力时，所述常开进气阀开启形成第一进气流量值向低压舱进气，所述控制器使所述真空泵启动并以第一排气流量值排空低压舱内的空气；若低压舱内的压力值低于曲线规定值，所述控制器开启所述压力调节阀，向舱内注入新空气，若低压舱内的压力值高于曲线规定值，述控制器关闭所述压力调节阀。
其中，压力维持过程中。常规进气阀处于开启状态，形成40m3/min的小流量，系统关闭压力调节阀，真空泵持续运行，以160m3/min的速度排空舱内空气，此时常规进气阀亦将以40m3/min的速度向舱内注入新空气，因排气流量与进气流量的差异，舱内压力逐步下降，舱内压力变化值被舱内压力传感器随时读取并反馈给控制系统，若当前反馈值低过曲线规定值，系统开启压力调节阀，向舱内注入新空气，若当前反馈值高过曲线规定值，系统关闭压力调节阀。
在一实施方式中，所述低压舱还包括制冷单元与加湿单元。当所述温湿度传感器检测到所述低压舱内的温度或湿度与预设值范围不符时，所述控制器控制所述制冷单元与加湿单元调节低压舱的温度或湿度；所述预设范围是通过低压舱的显示屏端人工输入的。
在一实施方式中，低压舱还包括一机械泄压阀、且与所述控制器电连接，当压力低于-35KP极值时，控制器控制机械泄压阀开启，此时空气从独立通道进入舱体，为舱体恢复压力。
在正常运行中可能发生的异常情况有三种，第一种是使用者自身发生的异常情况，即身体不适或身体极端异常情况的发生。第二种是来自设备本身故障的异常情况。设备可能发生的诸多种类的故障中，能对人体造伤害的故障只有压力控制异常一种情况，压力大幅度低于设计规定值时，可能对人体造成伤害，也可能损坏舱体，其他故障均不能对人体造成伤害。第三种是低压舱内CO2浓度异常升高的情况，这种情况在舱体进、排气系统正常时通常不会发生。
例如，当系统故障时，所述控制器使主供电链路的交流接触器失电而释放，切断系统电源，以是的常开型进气阀打开，所述真空泵失电停止运行，使舱内压力迅速恢复。
当系统局部故障(传感器、电磁阀、或主控板)导致压力骤减时，人工可操作：紧急进气阀(为机械电子结合阀)，紧急进气阀的开启不受电气系统制约，首先将内舱与外界大气联通，(同时，如果电气系统尚有局部工作功能，为电气系统提供紧急信号，启动声光报警，外围救援者也可在舱外再次启动舱外紧急按钮，接通另外一路气体注入通道，加速舱内压力恢复。系统自动操作：系统设计的电接触压力开关在超压后，可自行触发，触发结果是：让系统主供电链路的交流接触器失电而释放，从而切断系统电源，可形成常开型进气阀打开，可形成真空泵失电停止运行，使舱内压力迅速恢复。
或者当用户选择退出当前模式时，停止正在运行的真空泵、开启所述压力调节阀，与常规进气阀、紧急进气阀一起向舱内注入新鲜空气，直至恢复低压舱内为常压状态。
当用户自我感觉不适时，可选择终止后续各个运行周期，即在触摸屏上操作“退出”，此时系统将停止正在运行的真空泵、开启压力调节阀，与常规进气阀一起向舱内注入新鲜空气，直至恢复舱内为常压状态。该模式下压力恢复速率较为平缓，压力恢复周期约为120秒(根据恢复前的压力水平不同有所不同)。当用户感觉极端不适时，可选择紧急出舱模式，即使用紧急按钮终止后续各个运行周期，此时系统启动声光报警，并停止正在运行的真空泵、开启压力调节阀，与常规进气阀、紧急进气阀一起向舱内注入新鲜空气，直至恢复舱内为常压状态，该模式下压力恢复速率较快，压力恢复周期约为60秒。
对于低压舱在运行中发生系统故障造成压力低于规定值时，辅助系统亦可自行启动。低压舱附设一套机械泄压阀对低压舱内压力进行监管，当压力低于-35KP极值时，机械泄压阀开启，此时空气从独立通道进入舱体，为舱体恢复压力(最高限制级别)。
在以上情况发生时，舱内用户还可以使用舱内配备的呼吸面罩为自己提供新鲜空气，在以上两种模式的下，舱内使用者还可以使用舱内配备的对讲系统，触发舱外机振铃，与救援者通话交流，舱外救援者也可以触发舱内及振铃，与舱内人员通话交流。
针对第三种情况的控制：舱内的CO2主要是来自人体呼出的气体，人类呼出的气体中CO2约占4％，因该舱体积较小(去掉人体排空体积外，剩余体积约1.45m3)当舱体常进气系统进气不畅或排气间隙过短时，舱内CO2浓度或异常升高(高于浓度设定高值)，此情况出现时，二氧化碳传感器会即时检测到浓度变化情况，当检测值超过系统预设值时，系统将同时开启调压阀(进气阀之一)和真空泵，为舱内更换空气，直到CO2浓度低于设定的低值(低值的设定是按照当地空气的CO2浓度水平而设置)，然后恢复正常运行。
如图2所示，本发明提供一种低压舱的控制方法，应用于低压舱控制系统。所示低压舱包括控制器，及与所述控制器电连接的二氧化碳传感器、温湿度传感器、压力传感器，以及压力开关、压力调节阀、真空泵、常开进气阀、加湿单元、制冷单元、机械泄压阀。
所述方法包括：
步骤S101:所述二氧化碳传感器、温湿度传感器、压力传感器分别用于检测低压舱内的实时环境信息，并将所述实时环境信息传输至所述控制器；
步骤S102:所述控制器用于根据所述实时信息控制所述压力开关、压力调节阀以及真空泵，用以实现低压舱内环境的升压、降压及维持过程。
可选地，当所述温湿度传感器检测到所述低压舱内的温度或湿度与预设值范围不符时，所述控制器控制所述制冷单元与加湿单元调节低压舱的温度或湿度；所述预设范围是通过低压舱的显示屏端人工输入的。
本发明提供的低压舱控制系统及方法，可根据低压舱内的实时环境数据调节各构成部件运行，以适应用户设置或选择的环境模式，通过多种环境参数调节达到均衡舒适环境的目的。低压舱升压降压过程中同时监控二氧化碳和湿度、温度，并进行调节，使用户始终保持在舒适状态。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种低压舱的控制系统，其特征在于，低压舱包括：控制器，及与所述控制器电连接的二氧化碳传感器、温湿度传感器、压力传感器，以及压力开关、压力调节阀、真空泵；
所述二氧化碳传感器、温湿度传感器、压力传感器分别用于检测低压舱内的实时环境信息，并将所述实时环境信息传输至所述控制器，所述控制器用于根据所述实时信息控制所述压力开关、压力调节阀以及真空泵，用以实现低压舱内环境的升压、降压及维持过程。
2.根据权利要求1所述低压舱的控制系统，其特征在于，还包括：制冷单元与加湿单元，当所述温湿度传感器检测到所述低压舱内的温度或湿度与预设值范围不符时，所述控制器控制所述制冷单元与加湿单元调节低压舱的温度或湿度；所述预设范围是通过低压舱的显示屏端人工输入的。
3.根据权利要求1所述低压舱的控制系统，其特征在于，还包括：常开进气阀，实现低压舱降压时，所述常开进气阀开启形成第一进气流量值向低压舱进气，所述控制器使所述真空泵启动并以第一排气流量值排空低压舱内的空气；所述控制器依据所述压力传感器的反馈控制所述压力调节阀开与关；其中所述第一进气流量值小于所述第一排气流量值。
4.根据权利要求3所述低压舱的控制系统，其特征在于，实现低压舱升压时，所述常开进气阀开启形成第一进气流量值向低压舱进气，所述真空泵停止，若低压舱内的压力值低于曲线规定值，所述控制器开启所述压力调节阀，向舱内注入新空气，若低压舱内的压力值高于曲线规定值，述控制器关闭所述压力调节阀。
5.根据权利要求4所述低压舱的控制系统，其特征在于，实现低压舱维持压力时，所述常开进气阀开启形成第一进气流量值向低压舱进气，所述控制器使所述真空泵启动并以第一排气流量值排空低压舱内的空气；若低压舱内的压力值低于曲线规定值，所述控制器开启所述压力调节阀，向舱内注入新空气，若低压舱内的压力值高于曲线规定值，述控制器关闭所述压力调节阀。
6.根据权利要求1所述低压舱的控制系统，其特征在于，还包括一机械泄压阀、且与所述控制器电连接，当压力低于-35KP极值时，控制器控制机械泄压阀开启，此时空气从独立通道进入舱体，为舱体恢复压力。
7.根据权利要求1所述低压舱的控制方法，其特征在于，当系统故障时，所述控制器使主供电链路的交流接触器失电而释放，切断系统电源，以是的常开型进气阀打开，所述真空泵失电停止运行，使舱内压力迅速恢复。
8.根据权利要求1所述低压舱的控制系统，其特征在于，当用户选择退出当前模式时，停止正在运行的真空泵、开启所述压力调节阀，与常规进气阀、紧急进气阀一起向舱内注入新鲜空气，直至恢复低压舱内为常压状态。
9.一种低压舱的控制方法，其特征在于，包括：
控制器，及与所述控制器电连接的二氧化碳传感器、温湿度传感器、压力传感器，以及压力开关、压力调节阀、真空泵；
所述二氧化碳传感器、温湿度传感器、压力传感器分别用于检测低压舱内的实时环境信息，并将所述实时环境信息传输至所述控制器，所述控制器用于根据所述实时信息控制所述压力开关、压力调节阀以及真空泵，用以实现低压舱内环境的升压、降压及维持过程。
10.根据权利要求9所述低压舱的控制方法，其特征在于，当所述温湿度传感器检测到所述低压舱内的温度或湿度与预设值范围不符时，所述控制器控制所述制冷单元与加湿单元调节低压舱的温度或湿度；所述预设范围是通过低压舱的显示屏端人工输入的。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210129 |
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