CN112856665A - 一种低氧训练房供气系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低氧训练房供气系统及方法，所述系统包括制氮系统、新风系统、配气系统和供气控制系统；其中，所述制氮系统经配置以根据氮气需求量提供相应的设备组合以制取氮气；所述新风系统经配置以提供新鲜洁净空气；所述配气系统经配置以通过氮气输送管道连接所述制氮系统，通过新风输送管道连接所述新风系统，分别通过对应配气管道连接一个或多个低氧房间；所述供气控制系统经配置以按照供气流程控制所述制氮系统、新风系统和配气系统对一个或多个低氧房间供气，以满足不同低氧房间的低氧环境要求。本发明提供的系统占地面积小，设备利用率高，节省成本，且操作简便，氮气制取量灵活多变，可以满足用户的各种氮气量需求。

Description

一种低氧训练房供气系统及方法

技术领域

本发明涉及体育健身、训练系统，特别地涉及一种低氧训练房供气系统及方法。

背景技术

低氧健身是近年来新兴起的一种健身方法，主要是通过人工方法降低健身房内的氧气含量来营造一种低氧环境。人们在低氧环境中运动时，肺的活动量增大，动脉血管扩张，全身血液流速加快，与在普通条件下的健身相比，人在低氧条件下锻炼后会产生心旷神怡等非常美妙的感受，并且低氧锻炼可以增加血红细胞数量、提高免疫系统功能，因而低氧健身房越来越受到人们的欢迎。而在一些如长跑、游泳、自行车等体育竞技项目的训练过程中，在高原缺氧环境下进行的运动训练有利于提高机体的抗缺氧能力，因而利用人工方法在平原地区模拟一定的高原缺氧环境是体育竞技训练的一种有效方法。

低氧训练系统通常包括低氧房间、降氧系统、环境检测系统和安全系统等。低氧训练系统中的低氧通常是指氧气分压低于普通条件下的氧气分压。根据得到氧气分压的原理不同，降氧系统分为制氮系统和真空泵系统。真空泵系统将房间内的气体抽出，房间内的气体含量减小，因而整体气压减小，氧分压也同时降低。而制氮系统向房间内充入氮气，与房间内的气体置换，房间内的气压为常压，但是氧气含量降低，因而氧分压也降低。

对于低氧训练系统，通常需要提供多个不同低氧环境的房间以供人们使用，例如低氧训练室、休息室、睡眠室等。低氧房间的作用不同，其含氧量也各不相同。目前的常压降氧系统中，每一个房间通常需要一套制氮设备，如授权公告号为CN209428130U、名称为“低氧健身房自动制氮机”的实用新型专利，授权公告号为CN204786956U、名称为“一种低氧训练室和富氧室空气的制取装置”的实用新型专利。然而，制氮系统的整套设备是由气体处理、气体分离、气体储存、气体配送等设备以及各种复杂的管路线路构成，其占地面积比较大，如授权公告号为CN209428130U的实用新型专利公布的技术方案中既包括一个整体制氮机，还需要一个氮气储存箱。授权公告号为CN204786956U的实用新型专利公布的技术方案中，设备更多，管道也更复杂。对于一个具有多个不同作用低氧房间的体育馆而言，需要较大空间的设备间来布置多套设备，因而成本高昂。再有，低氧房间在低氧环境时对氮气的需求量并不大，在房间维持低氧环境时，该房间的制氮设备只需制取少量的氮气，而这种情况占制氮系统工作的绝大部分时间比例，显而易见，造成设备资源的严重浪费。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提出了一种低氧训练房供气系统及方法，用以为多个不同房间灵活地提供气体以满足不同的低氧需求。

为了解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了一种低氧训练房供气系统，包括制氮系统、新风系统、配气系统和供气控制系统，其中，所述制氮系统经配置以根据氮气需求量提供相应的设备组合以制取氮气；所述新风系统经配置以提供新鲜空气；所述配气系统经配置以通过氮气输送管道连接所述制氮系统，通过新风输送管道连接所述新风系统，分别通过对应配气管道连接一个或多个低氧房间；所述供气控制系统经配置以按照供气流程控制所述制氮系统、新风系统和配气系统对一个或多个低氧房间供气，以满足不同低氧房间的低氧环境要求。

优选地，所述制氮系统包括空压模块和制氮模块，其中，所述空压模块包括多个并联连接的空压单元；所述制氮模块包括多个并联连接的制氮单元；其中，所述多个空压单元的输出端通过压缩空气管道连接到制氮单元的空气输入端，所述多个制氮单元的输出端连接氮气输送管道。

优选地，所述制氮模块中的多个制氮单元的氮气输出端连接到总氮气输送管道；或者所述制氮模块中的多个制氮单元的氮气输出端分别连接到不同的氮气输送管道，用以输送不同纯度的氮气。

优选地，所述配气系统包括多个混气单元，经配置每个混气单元分别经阀门与氮气输送管道和新风输送管道相连，将进入的氮气和新风混匀后输出。

优选地，所述混气单元还包括回风输入端，经配置通过回风管道与所述低氧房间的回风口相连通。

优选地，所述混气单元为密封空间，内置有混气装置。

优选地，所述的低氧训练房供气系统进一步包括检测单元，经配置以检测各个房间的氧含量，并将检测结果发送给供气控制系统。

优选地，所述供气控制系统至少包括制氮控制模块和配气控制模块，其中，所述制氮控制模块经配置以根据供气流程所需的氮气量选择一个或多个空压单元和一个或多个制氮单元组成制氮组合以制取氮气；所述配气控制模块经配置根据低氧房间的环境参数，按照对应的供气流程控制配气系统的氮气输入量和/或新风输入量以对目标低氧房间供气。

优选地，所述供气控制系统还包括人机交互界面，经配置以输入目标环境参数或制氮组合方式、供气启/停指令及显示数据。

优选地，所述制氮控制模块通过输入的制氮组合方式确定制氮组合中的空压单元和制氮单元；或者，根据目标环境参数计算得到制氮组合中的空压单元和制氮单元。

根据本发明的另一个方面，本发明提供了一种基于前述低氧训练房供气系统的供气方法，其包括以下步骤：

根据低氧房间环境参数和房间容积、数量确定制氮组合，所述制氮组合包括一个或多个空压单元和一个或多个制氮单元；

控制所述制氮组合中的空压单元和制氮单元工作以制取氮气，并向目标低氧房间输入氮气以进行气体置换；

在目标低氧房间的含氧量达到第一含氧量阈值时，向目标低氧房间输入氮气与新风的混合气体；以及

检测目标低氧房间的氧气含量，调节氮气和/或新风的输入量，维持目标低氧房间的氧气含量在预置维持范围内。

优选地，所述制氮单元可根据需求不同制取纯度为85％、90％、95％、98％、99％的一种或多种氮气。

优选地，所述目标低氧房间环境参数至少包括目标含氧量或确定目标含氧量的海拔高度。

优选地，所述第一含氧量阈值与目标含氧量相差0.5％-1.5％，且低于目标氧含量；所述氧气含量的控制精度为±1.0％以内。

优选地，所述供气方法通过减小或增大氮气输送管道阀门的开度以降低或提高氮气输入量；或者通过减小或增大氮气制取量以降低或提高氮气输入量。

优选地，所述供气方法通过减小或增大新风输送管道阀门的开度以降低或提高新风输入量；或者通过减少或提高新风系统中风机转速降低新风输入量。

优选地，经配置可以对的不同低氧房间输送不同氧含量的气体，使各房间维持的参数各不相同或者部分相同。

优选地，在维持目标低氧房间的氧气含量在预置维持范围内过程中，打开目标低氧房间的回风端，将目标低氧房间排出气体部分回流到配气系统中。

综上所述，本发明提供的系统占地面积小，设备利用率高，节省成本，且操作简便，氮气制取量灵活多变可以满足用户的各种氮气量需求。

附图说明

下面，将结合附图对本发明的优选实施方式进行进一步详细的说明，其中：

图1是根据本发明的一个实施例的一种低氧训练房供气系统原理框图；

图2是根据本发明另一个实施例的制氮系统设备连接示意图；

图3是根据本发明另一个实施例的制氮系统设备连接示意图；

图4是根据本发明一个实施例的配气系统原理框图；

图5是根据本发明一个实施例的混气单元连接示意图；

图6是根据本发明一个实施例的混气单元示意图；

图7是根据本发明另一个实施例的混气单元示意图；

图8是根据本发明又一个实施例的混气单元示意图；

图9是根据本发明一个实施例的供气控制系统原理框图；

图10是根据本发明一个实施例的供气控制系统原理框图

图11是根据本发明一个实施例的训练房供气方法流程图；

图12是根据本发明另一个实施例的供气控制部分系统原理框图；以及

图13是根据本发明一个实施例的训练房供气方法流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

在以下的详细描述中，可以参看作为本申请一部分用来说明本申请的特定实施例的各个说明书附图。在附图中，相似的附图标记在不同图式中描述大体上类似的组件。本申请的各个特定实施例在以下进行了足够详细的描述，使得具备本领域相关知识和技术的普通技术人员能够实施本申请的技术方案。应当理解，还可以利用其它实施例或者对本申请的实施例进行结构、逻辑或者电性的改变。

本发明提供了一种低氧训练房供气系统及方法，用于为体育训练用的训练房或健身房的健身室提供气体，使训练房或健身室达到预期的低氧环境，降氧速度快、节省成本，并可以保持室内空气的洁净。

图1是根据本发明一个实施例提供的一种低氧训练房供气系统原理框图。在本实施例中，所述供气系统包括制氮系统1、新风系统2、配气系统3和供气控制系统4。其中，所述制氮系统1包括空压模块11和制氮模块12，空压模块11包括多个并联连接的空压单元110，制氮模块12包括多个并联连接的制氮单元120；其中，多个空压单元110的输出端通过压缩空气管道111连接到制氮单元120的空气输入端，所述多个制氮单元120的输出端连接氮气输送管道121。氮气输送管道121与配气系统3相连接。制氮系统1经配置以根据氮气需求量提供相应的设备组合以制取氮气。所述新风系统2可以为变频可调转速的风机，经配置以提供新鲜空气，并通过新风输送管道21连接配气系统3。配气系统3的两个输入端分别到氮气输送管道121和新风输送管道21，其输出端通过对应的配气管道33连接一个或多个低氧房间R1、R2等。所述供气控制系统4分别与所述制氮系统1、新风系统2和配气系统3相连接，根据供气流程控制所述制氮系统1、新风系统2和配气系统3对一个或多个低氧房间R1、R2等供气，以满足不同低氧房间的低氧环境要求。

其中，所述制氮系统1可制取氮气作为氮气源，本发明中的制氮系统1是一种组合式制氮系统，可根据供气需要任意组合空压单元110和制氮单元120。在一些实施例中，空压单元110至少包括电动机、压缩机、空气过滤器、油气分离器等部件，所述的压缩机可以是双螺杆压缩机，也可以是其他类型的压缩机，如单螺杆式、活塞式、罗茨式、滑片式等等。由于压缩机在工作时产生热量，因而所述空压单元还包括散热系统和气冷却器，分别用于为压缩机散热和冷却压缩空气。经过油气分离、冷却、空气过滤器后得到的洁净压缩空气经输送管道输送给所述制氮单元120。所述制氮单元120使用物理方法将空气中的氧气分离出来而得到氮气，优先选择膜空分法的制氮方法，气体洁净度高、设备体量小、产气量大。不推荐使用分子筛空分法(PSA)制氮单元。综上所述，可根据需求不同，确定制氮单元制取不同纯度的氮气，如85％、90％、95％、98％、99％等一种或几种纯度的氮气。

本发明中的空压模块11中的多个空压单元110的设备指标，如排气压力及排气量，可以相同或不同。制氮模块12中的多个制氮单元120的设备指标，如输出氮气流量、纯度可以相同或不同，例如，可以分别输出85％、88％、90％、95％、98％、99％等一种或几种纯度的氮气。在一些实施例中，一个空压单元110的排气量可以供应一个或两个制氮单元120。在一些实施例中，空压单元与制氮单元之间有多条管路，连接其中的空压单元与制氮单元。在另一些实施例中，每个空压单元和制氮单元之间的连接是固定的，即控制装置可以控制其中的各空压单元和制氮单元是否工作，但不会对更改空压单元与其对应的制氮单元的组合关系，从而可以简化控制流程，保证工作的稳定性。

在一些实施例中，为了防止空压单元110在没有启用时，压缩空气管道11内的气体倒流空压单元110内，每个空压单元110的输出端连接有单向截止阀。每个空压单元110具有电控单元，可通过控制其启动开关可以启动所述空压单元工作。所述制氮单元120的空气输入端安装有电磁阀，以便于根据不同的氮气需求量控制电磁阀以启用不同的制氮单元120。

图2是根据本发明另一个实施例的制氮系统设备连接示意图。本实施例在图1所示实施例的基础上增加了两个储气罐，即在空压模块11中增加了第一储气罐112，在制氮模块12中增加了第二储气罐122。空压模块11的输出管道通过一个三通阀分别连接第一储气罐112的进气端和压缩空气输送管道111。在控制指令的控制下，空压模块11输出的压缩空气或者输入到第一储气罐112存储，或者通过压缩空气输送管道111直接输出给制氮单元。第一储气罐112的输出端通过电磁阀连接到压缩空气输送管道111，在需要由第一储气罐112提供空气时，控制电磁阀打开，第一储气罐112内的压缩空气通过压缩空气输送管道111输送给制氮单元。因而，在本实施例中，当需要给制氮单元供气时，可以由空压模块直接提供，也可以由第一储气罐112提供。

制氮模块12的输出管道通过一个三通阀分别连接第二储气罐122的进气端和氮气输送管道121。在需要向低氧房间提供氮气时，可以由制氮模块直接提供，也可以由第二储气罐122提供。为减少管道，第二储气罐122的输出端通过电磁阀连接到氮气输送管道121。

在以上实施例中，制氮系统通过一个总氮气输送管道121为用户提供氮气。当然也可以提供多个氮气输送管道21为用户提供不同纯度、气量的氮气。如图3所示，不同的制氮单元或制氮单元组合可以具有单独的氮气输送管道。如图3中所示，前两个制氮单元为一个组合，共同输出氮气，其各自的输出端汇接在一起通过一个三通阀连接其单独的氮气输送管道123和总氮气输送管道121。另外的三个制氮单元分别各自通过一个三通阀连接其单独的氮气输送管道124、125、126和总氮气输送管道121。因而，本实施例中的制氮单元既可以单独输出氮气，也可以汇总到一起输出氮气。通过本实施例的氮气输出方式，可为用户灵活地选择不同的纯度、不同气量的氮气。

新风系统2为低氧健身系统提供洁净的空气，经配置与制氮系统的氮气混合，从而调配出不同纯度的气体充入低氧房间中，对其氧含量、二氧化碳含量、气体洁净程度等进行维持。在一些实施例中，新风系统包括风机、空气过滤装置。优选的，风机的风量可调，便于调整输入低氧房间的气体氧含量和气体流量。

图4是根据本发明一个实施例的配气系统原理框图。所述配气系统3包括多个混气单元30。每一个混气单元30可以为一箱体，其具有氮气输入端、新风输入端和混气输出端。混气单元30的氮气输入端连接在氮气输送管道121，新风输入端连接在新风输送管道21，混气输出端通过混气输送管道33连接在一个低氧房间R的进风口。为了方便控制气体的输送及流量，本发明在系统相应管道上设置有管道阀门及其控制器，如电磁阀。参见图4，在每一个混气单元的两个输入端和一个输出端设置电磁阀，通过控制制氮系统中的部分空压单元和制氮单元工作，并打开其相应的电磁阀，可以控制氮气的流量，调节新风系统的电磁阀开度控制新风量，从而可以控制向混气单元输入的气体及流量，进而调节混气单元的气量和氮气纯度。例如，该系统中的所有房间均进行低氧置换时，制氮系统全负荷运转，氮气输入端电磁阀全部打开，新风系统关闭，从而可以以最快速度向低氧房间输入氮气，降低氧含量；部分房间的氧含量达到设定值并进入维持阶段后，氮气用量下降，新风用量增加，此时制氮系统中部分停止或降低负荷，新风系统工作，其对应的输入端21上的阀门开启，向处于维持阶段的房间输送氧含量适宜的气体。

对于体育训练房，因室内人员的呼吸活动会导致含氧量降低、二氧化碳升高，并伴随着人员呼出的体内气体、身体散发出气味等等，会使得低氧房间内的空气质量逐渐变差，含氧量低于目标值，因而，本发明在维持阶段向低氧房间持续输入气体以适应低氧房间内的这些环境变化，保持低氧房间内的气体含量稳定、洁净。

在一些实施例中，如图5所示，低氧房间开设有回风口，其通过回风管路34连接到混气单元30的回风输入端，将低氧房间中排出的气体部分回流到混气单元30。在维持阶段，回气管路的电磁阀开启，此时的低氧房间为混气单元提供一部分气体，可以减少对氮气气源的需求，从而节约能耗。为了能够有效地将低氧房间的气体回流到混气单元30，低氧房间的回风口可以安装有风机，从而将低氧房间内的气体排出到回风管道。当然，也可以在回风管道中或在回风输入端处设置空气过滤器等设备以对回流的气体进行清洁。

在上述实施例中，所述混气单元为一个密封空间，其可以为一个箱体，在箱体的合适位置开设进气口和出气口。为了能够更好地混合同时输入的氮气和新鲜空气，如图6所示，可以只设置一个进气口，其通过一个口径较大的管道和一个两进一出的阀门35连接口径相对较小的氮气输入管和空气输入管，其中连接氮气输入管和空气输入管的阀体中设置有单向阀，从而在气体进入箱体之前在粗口径管道中混合。另一种方式是在箱体内设置搅流装置，如图7所示，在箱体内设置适当风速的搅流风机301。还可以在箱体内设置导流栅，如图8所示，进入箱体的空气和氮气在第一个栅格302内混合，并沿栅格隔出来的空间流动到出口，在流动过程中两种气体混合均匀。

图9是根据本发明一个实施例提供的供气控制系统原理框图。所述供气控制系统4至少包括制氮控制模块41和配气控制模块42。制氮控制模块41和配气控制模块42相互连接、通信，制氮控制模块41按照供气流程中所需的氮气量控制制氮系统1制取氮气，配气控制模块42根据低氧房间的环境参数，按照对应的供气流程控制配气系统3和新风系统2，进而控制氮气输入量和/或新风输入量以对低氧房间供气。

其中，所述制氮控制模块41包括制氮组合确定单元410和设备控制单元411，所述氮组合确定单元410经配置以根据制氮组合策略在供气开始时和/或过程中确定制氮组合，所述制氮组合包括一个或多个空压单元和一个或多个制氮单元。所述制氮组合策略包括以输入的制氮组合方式确定制氮组合中的空压单元和制氮单元，或者根据目标环境参数计算得到制氮组合中的空压单元和制氮单元。或者是设备运行过程中根据所需要的小量氮气量，改变制氮组合，并确定制氮时的产气量。在确定了制氮组合中的空压单元和制氮单元后及所需要的气量后，设备控制单元411以根据制氮流程生成控制指令给相应的制氮组合中的空压单元和制氮单元，空压单元和制氮单元根据控制指令工作以制取氮气，其中，在制取氮气时，根据指令中的产气量要求，制取大气量的氮气，或制取小气量的氮气。在一个实施例中，可由空压单元控制其压缩空气的产量来决定。

为便于用户可以灵活设置、修改训练房的环境参数，本发明还包括人机交互界面43，其可以是与供气控制系统有线连接在一起的触摸屏，也可以是通过无线通信方式与供气控制系统交互的远程终端，如用户的手机、电脑等。在远程终端中运行对供气系统的远程控制程序，在其中设置需要降氧的低氧房间的身份标识、环境参数或者是设置制氮组合的组合方式等。远程终端中的数据通过无线方式发送到训练房本地的控制系统中，发送给制氮控制模块41和配气控制模块42。制氮控制模块41和配气控制模块42配合对设定的低氧房间供气以达到降氧的目的。

图10是根据本发明另一个实施例的供气控制系统原理框图。在本实施例中，训练房包括一个监控室、一个设备间和多个低氧房间。其中，监控室内设置有总控制模块43a，其除了包括训练房的供气控制功能外，还包括其他功能，例如综合显示、综合检控、安全与报警等。监控室内设置有工作站44a等人机交互界面，用户可以在所述工作站44a上设置各个低氧房间的环境参数，如海拔高度，还可以在所述工作站44a上指定制氮组合。监控室内的总控制模块43a通过第一通信单元45a与远程终端5相通信，可以接收远程终端5的指令，也可以向远程终端5发送各种监控数据，如各个房间的状态、设备间各个设备的运行状态等等。

制氮系统1a中的多个空压单元110和多个制氮单元120位于设备间内。配气系统3a中对应于每一个低氧房间的混气单元可位于低氧房间外或内部，或者设备间中。作为新风系统的风机2a位于低氧房间外。其中，供气控制系统中的制氮控制模块41a和配气控制模块42a也位于设备间内，在一个实施例，其集成在一个电控柜中，通过线缆与设备间内的空压单元110和多个制氮单元120、混气单元输入、输出端的阀门控制器、风机控制器等相连接。每一个低氧房间内至少包括一个氧传感器6a，其将采集到的低氧房间含氧量数据发送到总控制模块43a或第二通信单元412a。在一些实施例中，对混气单元中的气体氧含量进行监测，从而实现低氧房间的氧含量精确控制。

工作站44a作为人机交互界面，设置参数、查询数据、下发指令等。在一个实施例中，工作站44a向设备间的电控柜下发组合方式数据或低氧房间环境参数、低氧房间氮气需求量数据、制氮启/停指令、配气启/停指令中的一者或多者，也可以从设备间接收其上报的数据，如空压单元、制氮单元的工作状态、运行状况、制取的氮气纯度等等数据。在本应用系统中，监控室中的总控制模块43a作为设备间电控柜的上位机，在一些实施例中，可以由总控制模块43a向电控柜中制氮控制模块41a提供确定制氮组合的数据，如由工作站44a指定制氮组合方式，或者将低氧房间的环境数据发送给制氮控制模块41a，并由总控制模块43a监控多个低氧房间内的含氧量，及时向制氮控制模块41a发送需要作出制氮组合变更的数据，如在低氧房间进入维持阶段时，将小气量氮气需求量的信息发送给制氮控制模块41a。制氮控制模块41a接收到所述信息调节制氮组合，并减小氮气制取量。采用该模式时，用户可以在总控制模块43a中的工作站14a上设定低氧房间、海拔高度、报警值等参数，也可以通过远程终端5进行设定。

本发明对低氧房间进行降氧时可包括三个阶段：第一个阶段为气体置换阶段，此时向低氧房间输入大量的氮气以快速降氧；在低氧房间的气体含氧量快要接近目标含氧量时，如与目标含氧量相差0.5％-1.5％时，减少氮气输入浓度以防氧气过降，此时为过渡阶段，此时需要向低氧房间输入大量的氮、空混合气体，此过程可称为过渡阶段，过渡阶段的初始氧含量与目标氧含量的差值与低氧房间的容积大小和氮气置换气量有关，该阶段的目标是氧含量平稳过渡至维持阶段；在低氧房间的气体含氧量达到一个预置值，如目标海拔高度±200m对应的氧含量时，只需要维持低氧房间的气体含氧量在目标含氧量±1％即可，即此时为维持阶段，此时需要向动态调整输入低氧房间的氮气和空气以维持低氧房间的气体含氧量。在一些实施例中，对低氧房间的氧含量控制仅包含置换阶段和维持阶段，即将氧含量降低到目标值后，进入维持阶段。

图11是根据本发明一个实施例提供的基于上述过程的训练房供气方法流程图，参考图10所示的系统原理框图，所述方法包括以下步骤：

步骤S1a，获取目标环境参数数据。在本实施例中，可以通过监控室内的工作站44a设置所述目标环境参数数据，另一种方式是通过远程终端5设置所述目标环境参数数据。所述的目标环境参数数据包括但不限于低氧房间的数量、容积、目标含氧量或者海拔高度，以及供气起动指令。总控制模块43a将所述目标环境参数数据发送给制氮控制模块41a。

步骤S2a，根据目标环境参数数据及空压单元和制氮单元的指标数据确定满足所述目标环境参数的制氮组合。在本实施例中，制氮控制模块41a中的制氮组合确定单元410a根据接收到的目标环境参数数据及制氮系统1a中的空压单元和制氮单元的指标数据计算以得到制氮组合，所述制氮组合包括一个或多个空压单元和一个或多个制氮单元。

步骤S3a，设备控制单元411a按顺序启动所述制氮组合中的空压单元110和制氮单元120工作以制取氮气。其中，空压单元110和制氮单元120具有各自的电控单元，设备控制单元411a向其发送启动指令，空压单元110和制氮单元120具有各自的电控单元中的控制器接收到启动指令后起动各自的设备，按照各自的流程工作。在一些实施例中，设备控制单元411a向其发送启动指令时，还包括氮气需求量的信息，例如，在开始工作时，发送的是氮气大需求量信息，在进入低氧房间进行维持阶段后，发送的是氮气小需求量信息，空压单元110的电控单元根据该信息控制压缩空气的产量。

步骤S4a，开始配气。其中，配气控制器421a通过第二通信单元412a接收到供气控制指令后，控制目标低氧空间的混合单元的氮气输入端、混气输出端的电磁阀，从而打开氮气输入端的阀门，向目标低氧空间输送氮气。

步骤S5a，监测目标低氧空间的氧气含量。例如，监控室内的总控制模块43a监控目标低氧空间的氧传感器的检测值。总控制模块43a判断氧传感器的检测值是否达到了第一含氧量阈值时，例如低于目标含氧量0.5％～1.5％中的任何一个值。如果达到了第一含氧量阈值，则在步骤S6a，向配气控制器421a发送新风输送指令。配气控制器421a接收到所述指令后，控制风机2a工作，并控制混合单元的新风输入端的电磁阀打开管道阀门，向低氧房间输入氮气与新风的混合气体。如果没有达到第一含氧量阈值，则返回步骤S5a。

步骤S7a，总控制模块43a继续监测目标低氧空间的氧气含量，判断是否达到了第二含氧量阈值，例如为目标含氧量±1％中的任何一个值。如果达到了第二含氧量阈值，说明此时可以进入维持阶段，则在步骤S8a，发送小气量需求信息给制氮控制模块41a和配气控制器421a。制氮控制模块41a接收到所述信息后，减少制氮组合的设备，如由原来的2个空压单元减为1个空压单元，4个制氮单元减为2个。同时，配气控制器421a控制混气单元的两个输入端的电磁阀，部分打开管道阀门，从而减小了向目标低氧空间的送气量。

步骤S9a，配气控制器421a打开进入维持阶段的目标低氧房间的回风端电磁阀，使目标低氧房间的气体回流到其混气单元中。此时的目标低氧房间为混气单元提供一部分气体，可以减少对氮气的需求，从而节约能耗。为了能够有效地将目标低氧房间的气体回流到混气单元，可以低氧房间的回风口安装有风机，从而将低氧房间内的气体排出到回风管道。

步骤S10a，总控制模块43a继续监测目标低氧空间的氧气含量，判断是否超过了含氧量允许的浮动范围，如目标含氧量±1％。如果超过了这个浮动范围，在步骤S11a调整混气单元的氮气输入和新风输入以使目标低氧空间的氧气含量回到所述浮动范围内。

步骤S12a，判断是符合停机条件，如接收到上位机的停机指令，或者达到了维持阶段的计时时间。如果符合停机条件则在步骤S13a停止制氮设备、关闭各个管道的阀门。

在本实施例中，由监控室内的总控制模块43a来监控供气过程中目标低氧房间内的氧气含量，从而根据供气流程控制相应的制氮系统、新风系统和配气系统以向目标低氧房间输送气体。

图12是根据本发明另一个实施例的低氧训练房供气控制系统部分原理框图。与图10所示的实施例相比，本实施例的设备间的电控柜中设置有触摸屏46b，其分别与制氮组合确定单元410b和配气控制器421b相连接，供气控制系统还包括检测数据处理单元413b，其与低氧空间的氧传感器相连接，处理氧传感器发送来的数据以得到当前房间内的含氧量，并将此含氧量发送到触摸屏46b中显示，或者通过通信单元发送给监控室。在本实施例中，供气过程与图11所示的过程相同，制氮组合确定单元410b在开始时根据从触摸屏46b得到低氧房间环境参数，确定制氮组合并制取氮气。不同在于，送气控制流程由配气控制器421b控制，其根据检测数据处理单元得到的目标低氧房间的当前含氧量确定是否需要打开风机、是否需要减少气体输送量。因送气流程与图11相似，在此不再赘述。

图13为另一个实施例中为同一个低氧房间具有不同目标含氧量的供气过程流程图。在本实施例中，工作人员可预先设置多个海拔高度，并设置每一个海拔高度的维持时间，并设置结束条件，如最后一个海拔高度维持时间结束时该房间不再使用。具体如下：

步骤S1b，从设备间的触摸屏或监控室的工作站设定环境参数及供气指令。所述参数包括多个海拔高度及对应的时间，即结束条件。在系统的内部存储器中存储有海拔高度与含氧量的对应关系，从而根据海拔高度，可以得到对应的目标含氧量。

步骤S2b，控制制氮系统、新风系统及相应的阀门控制器，向低氧房间输送气体，在其中的含氧量达到第一预置海拔高度的第一含氧量时，说明达到了维持阶段，此时计时。在达到维持阶段之前，如前述实施例，首选进行气体置换，此时的制氮系统大气量制取氮气，制氮系统中空压单元和制氮单元是根据目标环境参数而确定的。在达低于目标含氧量的0.5％-1.5％中的任何一个值时，此时增加新风输入量，此时为过渡阶段。在过渡阶段持续一段时间，如5-10分钟，或者是目标房间的含氧量±1％时，即时，确定达到了维持阶段。在维持阶段减小目标低氧房间的气体输入量，并调节其配气系统的氮气或新风的输入量以保持目标低氧房间的含氧量在允许的浮动范围内。其中，为了减小目标低氧房间的气体输入量，其中一个很重要的是减小氮气输入量。此时可参考其他正在降氧的房间的状态，例如，当其他房间仍处于气体置换状态，此时只需要减小氮气管道的阀门开度，以此来减小氮气输入量，如果其他降氧房间都已经处于维持阶段，则更改制氮组合，减少制氮设备以减小氮气制取量，从而达到减小氮气输入量的目的。

步骤S3b，判断是否计时是否达到了第一预置海拔高度的维持时间，如果达到了，则执行步骤S5b，如果没有，则在步骤S4b维持该低氧房间的第一含氧量。

步骤S5b，将该房间对应的配气箱前端的氮气输入阀或者新风阀关闭，同时增加另外一种气体的输入量，使低氧房间内的含氧量快速达到与第二预置海拔高度相符的第二含氧量，并计时。当设置的第二海拔高度高于第一海拔高度时，关闭新风输入阀，反之则关闭氮气输入阀。增加氮气输入量的方式可以是改变制氮组合以增加制氮设备，例如由原来的一个制氮单元改为两个制氮单元，从而增加氮气输入量，另一种方式是增大该房间对应的配气系统中的氮气管道的阀门开度。在一些实施例中，可以通过调节输入气体的流量或者纯度调节海拔的变化速度。

步骤S6b，判断是否计时是否达到了第二预置海拔高度的维持时间，如果达到了，则执行步骤S8b，控制相应的阀门控制器、设备等使目标低氧房间内的氧含量达到与第三预置海拔高度对应的第三氧含量，并计时。如果没有，则在步骤S7b维持该低氧房间的第二含氧量。

重复前述步骤，直到步骤S9b，判断是否达到了停止条件，如最后一个预置海拔高度的维持时间计时完成，如果达到了，在步骤S10b关闭相关阀门，或者停止相应的设备。

图11和图13仅对本申请中的部分工作流程进行了说明，由于本申请中的低氧健身供气系统还可以对不同的低氧房间提供不同氧含量和气量的气体，工作方式多种多样，组合方式成百上千，此处不再一一赘述。

本发明能同时控制多个低氧房间内相同或者不同的模拟海拔高度，既方便了使用者，又节省了资源。

利用本发明提供的供气系统及方法同时给三间房间降氧，通过匹配，供气系统确定开启两个空压单元和四个制氮单元进行制气，并由配气系统提供给所述的三个房间。当房间内模拟海拔高度到5000m、氧含量11.19％时，共需要4小时。同时给两个房间降氧时，确定开启两个空压单元和两个制氮单元进行制气。当房间内模拟海拔高度到5000m、氧含量11.19％时，共花费3小时。单独某一个房间降氧时，组合式制氮系统确定开启一个空压机和一个制氮单元进行制气。当房间内模拟海拔高度到4000m、氧含量12.74％时，共花费1.5小时。

本发明提供的系统占地面积小，设备利用率高，节省成本，且操作简便、灵活，氮气制取量灵活多变，可以满足用户的各种低氧要求。

上述实施例仅供说明本发明之用，而并非是对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此，所有等同的技术方案也应属于本发明公开的范畴。

Claims (18)

1.一种低氧训练房供气系统，其中包括：

制氮系统，经配置以根据氮气需求量提供相应的设备组合以制取氮气；

新风系统，经配置以提供新鲜空气；

配气系统，经配置以通过氮气输送管道连接所述制氮系统，通过新风输送管道连接所述新风系统，分别通过对应配气管道连接一个或多个低氧房间；以及

供气控制系统，经配置以按照供气流程控制所述制氮系统、新风系统和配气系统对一个或多个目标低氧房间供气，以满足不同目标低氧房间的低氧环境要求。

2.根据权利要求1所述的低氧训练房供气系统，其中所述制氮系统包括：

空压模块，其包括多个并联连接的空压单元；以及

制氮模块，其包括多个并联连接的制氮单元；其中，所述多个空压单元的输出端通过压缩空气管道连接到制氮单元的空气输入端，所述多个制氮单元的输出端连接氮气输送管道。

3.根据权利要求2所述的低氧训练房供气系统，其中所述制氮模块中的多个制氮单元的氮气输出端连接到总氮气输送管道；或者所述制氮模块中的多个制氮单元的氮气输出端分别连接到不同的氮气输送管道，用以输送不同纯度的氮气。

4.根据权利要求1所述的低氧训练房供气系统，其中所述配气系统包括多个混气单元，经配置每个混气单元分别经阀门与氮气输送管道和新风输送管道相连，将进入的氮气和新风混匀后输出。

5.根据权利要求4所述的低氧训练房供气系统，其中所述混气单元还包括回风输入端，经配置通过回风管道与所述低氧房间的回风口相连通。

6.根据权利要求4所述的低氧训练房供气系统，其中所述混气单元为密封空间，内置有混气装置。

7.根据权利要求1所述的低氧训练房供气系统，其中进一步包括检测单元，经配置以检测各个房间的氧含量，并将检测结果发送给供气控制系统。

8.根据权利要求2所述的低氧训练房供气系统，其中所述供气控制系统至少包括：

制氮控制模块，经配置以根据供气流程所需的氮气量选择一个或多个空压单元和一个或多个制氮单元组成制氮组合以制取氮气；以及

配气控制模块，经配置根据低氧房间的环境参数，按照对应的供气流程控制配气系统的氮气输入量和/或新风输入量以对目标低氧房间供气。

9.根据权利要求8所述的低氧训练房供气系统，其中所述供气控制系统还包括人机交互界面，经配置以输入目标环境参数或制氮组合方式、供气启/停指令及显示数据。

10.根据权利要求9所述的低氧训练房供气系统，其中所述制氮控制模块通过输入的制氮组合方式确定制氮组合中的空压单元和制氮单元；或者，根据目标环境参数计算得到制氮组合中的空压单元和制氮单元。

11.一种基于权利要求1-10任一所述的低氧训练房供气系统的供气方法，其包括：

根据低氧房间环境参数和房间容积、数量确定制氮组合，所述制氮组合包括一个或多个空压单元和一个或多个制氮单元；

控制所述制氮组合中的空压单元和制氮单元工作以制取氮气，并向目标低氧房间输入氮气以进行气体置换；

在目标低氧房间的含氧量达到第一含氧量阈值时，向目标低氧房间输入氮气与新风的混合气体；以及

检测目标低氧房间的氧气含量，调节氮气和/或新风的输入量，维持目标低氧房间的氧气含量在预置维持范围内。

12.根据权利要求11所述的低氧训练房供气方法，其中制氮单元可根据需求不同制取纯度为85％、90％、95％、98％、99％的一种或多种氮气。

13.根据权利要求11所述的低氧训练房供气方法，其中所述目标低氧房间环境参数至少包括目标含氧量或确定目标含氧量的海拔高度。

14.根据权利要求11所述的低氧训练房供气方法，其中所述第一含氧量阈值与目标含氧量相差0.5％-1.5％，且低于目标氧含量；所述氧气含量的控制精度为±1.0％以内。

15.根据权利要求11所述的低氧训练房供气方法，其中通过减小或增大氮气输送管道阀门的开度以降低或提高氮气输入量；或者通过减小或增大氮气制取量以降低或提高氮气输入量。

16.根据权利要求11所述的低氧训练房供气方法，其中通过减小或增大新风输送管道阀门的开度以降低或提高新风输入量；或者通过减少或提高新风系统中风机转速降低新风输入量。

17.根据权利要求11所述的低氧训练房供气方法，其中经配置可以对的不同低氧房间输送不同氧含量的气体，使各房间维持的参数各不相同或者部分相同。

18.根据权利要求11所述的低氧训练房供气方法，其中在维持目标低氧房间的氧气含量在预置维持范围内过程中，打开目标低氧房间的回风端，将目标低氧房间排出气体部分回流到配气系统中。

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