CN115371172A - 一种基于预测控制的密闭舱室通风换气系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于预测控制的密闭舱室通风换气系统及方法，基于预测控制的密闭舱室通风换气系统包括密闭舱、进气机构、排气机构、气体浓度监测装置、气体压力监测装置、湿度监测装置、控制器和工业计算机；进气机构安装在密闭舱的进气口上，排气机构安装在密闭舱的排气口上；气体浓度监测装置和气体压力监测装置均安装在密闭舱内，并且气体浓度监测装置和气体压力监测装置均与工业计算机电性连接，工业计算机与控制器电性连接。本发明采用预测控制的原理来控制进气电磁阀与排气电磁阀开关度，从而达到进气量与排气量同步的效果，且密闭舱内气压稳定，适用范围广，可以弥补单一进气管路与出气管路，造成通风换气效率低、气压波动大的缺陷。

Description

一种基于预测控制的密闭舱室通风换气系统及方法

技术领域

本发明涉及密闭舱通风技术领域，更具体的说是涉及一种基于预测控制的密闭舱室通风换气系统及方法。

背景技术

密闭舱一般用于动物实验或者人员活动(如潜水加压舱、医院高压氧舱)，内部的气体浓度在密闭舱使用时会改变(比如氧浓度降低、二氧化碳增高、湿度增大等)，当到达一定值时，就需要对密闭舱通风换气，用新鲜气体来替换密闭舱内原来不合适的气体。

现有的技术一般是单一的进气口与出气口，在通风换气时，气体在密闭舱内部容易形成紊流，导致新鲜气体与原来的气体混合，降低了通风换气的效率。

加之，现有的控制技术是给密闭舱的压力值设定一个上下限，当监测到密闭舱内压力值超过限值时，才会开启进气口或排气口，如此造成气压控制滞后，气压值波动较大。

针对上述现有密闭舱气体控制的缺陷，本领域技术人员亟需提供一种基于预测控制的密闭舱室通风换气系统及方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于预测控制的密闭舱室通风换气系统及方法，以至少解决上述背景技术部分所提出的问题之一，并且本发明具有自动化程度高、控制精度高、通风换气效率高的优点。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于预测控制的密闭舱室通风换气系统，包括密闭舱、进气机构、排气机构、气体浓度监测装置、气体压力监测装置、湿度监测装置、控制器和工业计算机；所述进气机构安装在所述密闭舱的进气口上，所述排气机构安装在所述密闭舱的排气口上，并且所述进气口和所述出气口上均设置有压力传感器；所述气体浓度监测装置和所述气体压力监测装置均安装在所述密闭舱内，并且所述气体浓度监测装置和气体压力监测装置均与所述工业计算机电性连接，所述工业计算机与所述控制器电性连接。

优选的，在上述一种基于预测控制的密闭舱室通风换气系统中，所述进气机构和所述排气机构设置有多个，并且所述进气口和所述排气口均相应设置有多个。

优选的，在上述一种基于预测控制的密闭舱室通风换气系统中，所述进气机构包括进气管和安装在所述进气管上的进气电磁阀，所述进气电磁阀与所述控制器电性连接。

优选的，在上述一种基于预测控制的密闭舱室通风换气系统中，所述排气机构包括排气管和安装在所述排气管上的排气电磁阀，所述排气电磁阀与所述控制器电性连接。

优选的，在上述一种基于预测控制的密闭舱室通风换气系统中，所述气体浓度监测装置为气体浓度监测仪，所述气体浓度监测仪与所述控制器电性连接。

优选的，在上述一种基于预测控制的密闭舱室通风换气系统中，气体压力监测装置为气体压力检测仪，所述气体压力检测仪与所述控制器电性连接。

优选的，在上述一种基于预测控制的密闭舱室通风换气系统中，湿度监测装置为湿度监测仪，所述湿度监测仪与所述控制器电性连接。

一种基于预测控制的密闭舱室通风换气方法，包括以下步骤：

S1、当有通风换气需要时，安装在进气口上的压力传感器检测进气口大气压力值，位于密闭舱内的气体压力检测仪检测密闭舱内气压值，工业计算机根据进气口大气压力值与密闭舱内气压值的气压差值，并结合进气口的管径，分析得出该差值下的所需进气量；

S2：安装在排气口上的压力传感器检测排气口大气压力值，工业计算机根据排气口大气压力值与密闭舱内气压值的气压差值，并结合排气口的管径，分析得出该差值下的所需排气量；

S3：控制器根据工业计算机计算出的所需进气量和所需排气量，控制进气电磁阀和排气电磁阀的打开角度，同时开始进气和排气。

优选的，在上述一种基于预测控制的密闭舱室通风换气方法中，还包括，

S4：工业计算机接收气体浓度监测仪和湿度监测仪的监测信息，分析气体成分是否发生变化，以此判断某一时间点补充进来的新鲜气体是否足够；

S5：当监测到某一位置补充进来的新鲜气体不足时，此时工业计算机发送指令到控制器，控制器控制这一位置对应的进气电磁阀和排气电磁阀，增大其打开的角度，以此增大此位置路径上的通风量。

S6：工业计算机通过监测多个位置的气体成分，并微调其对应的进气电磁阀和排气电磁阀，达到新鲜气体整体推进的效果。

本发明采用预测控制的原理来控制进气电磁阀与排气电磁阀开关度，从而达到进气量与排气量同步的效果，且密闭舱内气压稳定，适用范围广，可以弥补单一进气管路与出气管路，造成通风换气效率低、气压波动大的缺陷。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种基于预测控制的密闭舱室通风换气系统及方法，本发明主要采用多点同时进气、预测计算后又多点同步排气的模式进行通风换气，具有气压值波动较小的优势。

同时，本发明采用多点同时进气的方式，使得新鲜空气气幕整体推进，能减少紊流、降低新旧气体的混合度，达到提高气体压力控制精度高、通风换气效率高的效果。本发明适用于各种需要通风换气的科研、医疗等用途的密闭舱。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的一种基于预测控制的密闭舱室通风换气系统结构示意图；

图2附图为本发明提供的一种基于预测控制的密闭舱室通风换气系统的立体图；

图3附图为本发明提供的一种基于预测控制的密闭舱室通风换气方法的逻辑流程图。

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。

结合，说明书附图1-2，本发明实施例公开了一种基于预测控制的密闭舱室通风换气系统，包括密闭舱1、进气机构、排气机构、气体浓度监测装置2、气体压力监测装置3、湿度监测装置4、控制器和工业计算机；进气机构安装在密闭舱1的进气口上，排气机构安装在密闭舱1的排气口上，并且所述进气口和所述出气口上均设置有压力传感器；气体浓度监测装置2和气体压力监测装置3均安装在密闭舱1内，并且气体浓度监测装置2和气体压力监测装置3均与工业计算机电性连接，工业计算机与控制器电性连接。

为了进一步优化上述技术方案，进气机构和排气机构设置有多个，并且进气口和排气口均相应设置有多个。

为了进一步优化上述技术方案，进气机构包括进气管5和安装在进气管5上的进气电磁阀6，进气电磁阀6与控制器电性连接。

为了进一步优化上述技术方案，排气机构包括排气管7和安装在排气管7上的排气电磁阀8，排气电磁阀8与控制器电性连接。

为了进一步优化上述技术方案，气体浓度监测装置2为气体浓度监测仪，气体浓度监测仪与控制器电性连接。

为了进一步优化上述技术方案，气体压力监测装置3为气体压力检测仪，气体压力检测仪与控制器电性连接。

为了进一步优化上述技术方案，湿度监测装置4为湿度监测仪，湿度监测仪与控制器电性连接。

一种基于预测控制的密闭舱室通风换气方法，包括以下步骤：

S1、当有通风换气需要时，安装在进气口上的压力传感器检测进气口大气压力值，位于密闭舱1内的气体压力检测仪检测密闭舱1内气压值，工业计算机根据进气口大气压力值与密闭舱1内气压值的气压差值，并结合进气口的管径，分析得出该差值下的所需进气量；

S2：安装在排气口上的压力传感器检测排气口大气压力值，工业计算机根据排气口大气压力值与密闭舱1内气压值的气压差值，并结合排气口的管径，分析得出该差值下的所需排气量；

S3：控制器根据工业计算机计算出的所需进气量和所需排气量，控制进气电磁阀6和排气电磁阀8的打开角度，同时开始进气和排气。

优选的，在上述一种基于预测控制的密闭舱室通风换气方法中，还包括，

S4：工业计算机接收气体浓度监测仪和湿度监测仪的监测信息，分析气体成分是否发生变化，以此判断某一时间点补充进来的新鲜气体是否足够；

S5：当监测到某一位置补充进来的新鲜气体不足时，此时工业计算机发送指令到控制器，控制器控制这一位置对应的进气电磁阀6和排气电磁阀8，增大其打开的角度，以此增大此位置路径上的通风量。

S6：工业计算机通过监测多个位置的气体成分，并微调其对应的进气电磁阀6和排气电磁阀8，达到新鲜气体整体推进的效果。。

工作原理：

本发明采用预测控制的原理来控制进气电磁阀6与排气电磁阀8开关度，从而达到进气量与排气量同步的效果，且密闭舱1内气压稳定，适用范围广，可以弥补单一进气管5路与出气管路，造成通风换气效率低、气压波动大的缺陷。

本发明主要采用多点同时进气、预测计算后又多点同步排气的模式进行通风换气，具有气压值波动较小的优势。

同时，本发明采用多点同时进气的方式，使得新鲜空气气幕整体推进，能减少紊流、降低新旧气体的混合度，达到提高气体压力控制精度高、通风换气效率高的效果。本发明适用于各种需要通风换气的科研、医疗等用途的密闭舱。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种基于预测控制的密闭舱室通风换气系统，其特征在于，包括密闭舱、进气机构、排气机构、气体浓度监测装置、气体压力监测装置、湿度监测装置、控制器和工业计算机；所述进气机构安装在所述密闭舱的进气口上，所述排气机构安装在所述密闭舱的排气口上，并且所述进气口和所述出气口上均设置有压力传感器；所述气体浓度监测装置和所述气体压力监测装置均安装在所述密闭舱内，并且所述气体浓度监测装置和气体压力监测装置均与所述工业计算机电性连接，所述工业计算机与所述控制器电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于预测控制的密闭舱室通风换气系统，其特征在于，所述进气机构和所述排气机构设置有多个，并且所述进气口和所述排气口均相应设置有多个。

3.根据权利要求1所述的一种基于预测控制的密闭舱室通风换气系统，其特征在于，所述进气机构包括进气管和安装在所述进气管上的进气电磁阀，所述进气电磁阀与所述控制器电性连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于预测控制的密闭舱室通风换气系统，其特征在于，所述排气机构包括排气管和安装在所述排气管上的排气电磁阀，所述排气电磁阀与所述控制器电性连接。

5.根据权利要求1所述的一种基于预测控制的密闭舱室通风换气系统，其特征在于，所述气体浓度监测装置为气体浓度监测仪，所述气体浓度监测仪与所述控制器电性连接。

6.根据权利要求1所述的一种基于预测控制的密闭舱室通风换气系统，其特征在于，气体压力监测装置为气体压力检测仪，所述气体压力检测仪与所述控制器电性连接。

7.根据权利要求1所述的一种基于预测控制的密闭舱室通风换气系统，其特征在于，湿度监测装置为湿度监测仪，所述湿度监测仪与所述控制器电性连接。

8.一种基于预测控制的密闭舱室通风换气方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、当有通风换气需要时，安装在进气口上的压力传感器检测进气口大气压力值，位于密闭舱内的气体压力检测仪检测密闭舱内气压值，工业计算机根据进气口大气压力值与密闭舱内气压值的气压差值，并结合进气口的管径，分析得出该差值下的所需进气量；

S2：安装在排气口上的压力传感器检测排气口大气压力值，工业计算机根据排气口大气压力值与密闭舱内气压值的气压差值，并结合排气口的管径，分析得出该差值下的所需排气量；

S3：控制器根据工业计算机计算出的所需进气量和所需排气量，控制进气电磁阀和排气电磁阀的打开角度，同时开始进气和排气。

9.根据权利要求8所述的一种基于预测控制的密闭舱室通风换气方法，其特征在于，还包括，

S4：工业计算机接收气体浓度监测仪和湿度监测仪的监测信息，分析气体成分是否发生变化，以此判断某一位置补充进来的新鲜气体是否足够；

S5：当监测到某一位置补充进来的新鲜气体不足时，此时工业计算机发送指令到控制器，控制器控制这一位置对应的进气电磁阀和排气电磁阀，增大其打开的角度，以此增大此位置路径上的通风量；

S6：工业计算机通过监测多个位置的气体成分，并微调其对应的进气电磁阀和排气电磁阀，达到新鲜气体整体推进的效果。

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