CN115476988A - 一种用于潜水员水下居住舱的生命支持系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明用于潜水员水下居住舱的生命支持系统及控制方法包括:固定在舱外的压缩空气瓶、纯氧气瓶、气泵和外部压力传感器,压缩空气瓶通过进气管路连通至耐压舱体内,进气管路上依次设置进气减压阀、进气流量计、进气控制阀,纯氧气瓶通过补氧管路连通至耐压舱体内,补氧管路上设置补氧控制阀,气泵通过排气管路连通至耐压舱体内,排气管路上依次设置排气流量计、排气控制阀;系统还包括固定在舱内的内部压力传感器、氧气浓度传感器、二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、加热器、加湿器、控制器和显示屏,系统将舱内压力、温度、相对湿度、氧气浓度、二氧化碳浓度相结合调控,实现舱内智能调控,为潜水员提供更加舒适的生活条件。
Description
技术领域
本发明涉及潜水员水下居住舱技术领域,特别是涉及一种用于潜水员水下居住舱的生命支持系统及控制方法。
背景技术
现有的潜水员水下居住舱虽然有压力、温度、相对湿度、氧气浓度、二氧化碳浓度监测功能,但是现有一般仅仅是基于监测数据进行简单独立的调控,如单独调节舱内压力、单独调节舱内温度、单独调节舱内相对湿度、单独调节舱内氧气浓度、单独调节舱内二氧化碳浓度,而没有将压力、温度、相对湿度、氧气浓度、二氧化碳浓度结合起来进行调控,无法实现舱内的智能调控,无法为潜水员提供更加舒适的生活条件。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题和不足,提供一种用于潜水员水下居住舱的生命支持系统及控制方法。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的:
本发明提供一种用于潜水员水下居住舱的生命支持系统,所述水下居住舱包括耐压舱体,其特点在于,所述系统包括固定在耐压舱体外侧的压缩空气瓶、纯氧气瓶、气泵和外部压力传感器,所述压缩空气瓶通过进气管路连通至耐压舱体内,所述进气管路上依次设置有进气减压阀、进气流量计、进气控制阀,所述纯氧气瓶通过补氧管路连通至耐压舱体内,所述补氧管路上设置有补氧控制阀,所述气泵通过排气管路连通至耐压舱体内,所述排气管路上依次设置有排气流量计、排气控制阀,所述系统还包括固定在耐压舱体内的内部压力传感器、氧气浓度传感器、二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、加热器、加湿器、控制器和显示屏;
所述内部压力传感器用于实时检测耐压舱体内的压力值,所述外部压力传感器用于实时检测耐压舱体外部的压力值,所述氧气浓度传感器用于实时检测耐压舱体内的氧气浓度值,所述二氧化碳浓度传感器用于实时检测耐压舱体内的二氧化碳浓度值,所述温度传感器用于实时检测耐压舱体内的温度值,所述湿度传感器用于实时检测耐压舱体内的相对湿度值;
所述水下居住舱向下下沉时,所述控制器用于控制进气减压阀、进气控制阀、排气控制阀、气泵开启并控制进气控制阀的开度大于排气控制阀的开度,压缩空气瓶中的压缩空气经减压阀减压后通过进气控制阀流入耐压舱体内以实现进气加压,利用气泵耐压舱体内的空气流经排气控制阀泵出,直至耐压舱体内的压力与耐压舱体外的压力平衡,此过程中耐压舱体内的氧气逐渐增多、二氧化碳逐渐减少,其后控制器判断当前氧气浓度值是否高于平衡时舱体内压力对应的最低设定氧气浓度值、及当前二氧化碳浓度值是否低于平衡时舱体内压力对应的最高设定二氧化碳浓度值,在均为是时采用稳压通风控制方式,在氧气对应为是、二氧化碳对应为否时采用稳压通风控制方式,在氧气对应为否、二氧化碳对应为是时开启补氧控制阀为耐压舱体内进行补氧操作直至耐压舱体内的氧气浓度值至少达到最低设定氧气浓度值,在均为否时同时采用稳压通风控制方式和补氧操作;
所述水下居住舱保持水下深度不变时,采用稳压通风控制方式:所述控制器用于控制进气控制阀的开度等于排气控制阀的开度,压缩空气瓶中的压缩空气经减压阀减压后通过进气控制阀流入耐压舱体内,利用气泵耐压舱体内的空气流经排气控制阀泵出;
所述水下居住舱向上上浮时,所述控制器用于控制进气减压阀、进气控制阀、排气控制阀、气泵开启并控制进气控制阀的开度小于排气控制阀的开度,压缩空气瓶中的压缩空气经减压阀减压后通过进气控制阀流入耐压舱体内,利用气泵耐压舱体内的空气流经排气控制阀泵出以实现排气减压,直至耐压舱体内的压力与耐压舱体外的压力平衡,此过程中耐压舱体内的氧气逐渐减少、二氧化碳逐渐减少,其后控制器判断当前氧气浓度值是否高于平衡时舱体内压力对应的最低设定氧气浓度值、及当前二氧化碳浓度值是否低于平衡时舱体内压力对应的最高设定二氧化碳浓度值,在均为是时采用稳压通风控制方式,在氧气对应为是、二氧化碳对应为否时采用稳压通风控制方式,在氧气对应为否、二氧化碳对应为是时开启补氧控制阀为耐压舱体内进行补氧操作直至耐压舱体内的氧气浓度值至少达到最低设定氧气浓度值,在均为否时同时采用稳压通风控制方式和补氧操作;
所述进气流量计用于检测进气管路中进气流量,所述排气流量计用于检测排气管路中排气流量,所述控制器用于在判定出当前温度值低于最低设定温度值时控制加热器进行加热操作直至耐压舱体内的温度值至少达到最低设定温度值,在判定出当前相对湿度值低于最低设定湿度值时控制加湿器进行加湿操作直至耐压舱体内的相对湿度值至少达到最低设定湿度值,并利用显示屏实时显示进气流量、排气流量、耐压舱体外的压力值、耐压舱体内的压力值、氧气浓度值、二氧化碳浓度值、温度值、相对湿度值。
本发明还提供一种生命支持系统的控制方法,其特点在于,其利用上述的生命支持系统实现,所述控制方法包括:
所述水下居住舱向下下沉时对应的控制流程:
S11、所述控制器控制进气减压阀、进气控制阀、排气控制阀、气泵开启并控制进气控制阀的开度大于排气控制阀的开度;
S12、所述压缩空气瓶中的压缩空气经减压阀减压后通过进气控制阀流入耐压舱体内,利用所述气泵耐压舱体内的空气流经排气控制阀泵出,实现进气加压,直至所述耐压舱体内的压力与耐压舱体外的压力平衡,此过程中所述耐压舱体内的氧气逐渐增多、二氧化碳逐渐减少;
S13、所述控制器判断当前氧气浓度值是否高于平衡时舱体内压力对应的最低设定氧气浓度值、及当前二氧化碳浓度值是否低于平衡时舱体内压力对应的最高设定二氧化碳浓度值,在均为是时进入步骤S14,在氧气对应为是、二氧化碳对应为否时进入步骤S14,在氧气对应为否、二氧化碳对应为是时进入步骤S15,在均为否时进入步骤S16;
S14、采用稳压通风控制方式;
S15、开启补氧控制阀为耐压舱体内进行补氧操作直至耐压舱体内的氧气浓度值至少达到最低设定氧气浓度值;
S16、同时采用稳压通风控制方式和补氧操作;
所述水下居住舱保持水下深度不变时对应的控制流程为采用稳压通风控制方式;
所述水下居住舱向上上浮时对应的控制流程:
S21、所述控制器控制进气减压阀、进气控制阀、排气控制阀、气泵开启并控制进气控制阀的开度小于排气控制阀的开度;
S22、所述压缩空气瓶中的压缩空气经减压阀减压后通过进气控制阀流入耐压舱体内,利用所述气泵耐压舱体内的空气流经排气控制阀泵出,实现排气减压,直至耐压舱体内的压力与耐压舱体外的压力平衡,此过程中耐压舱体内的氧气逐渐减少、二氧化碳逐渐减少;
S23、所述控制器判断当前氧气浓度值是否高于平衡时舱体内压力对应的最低设定氧气浓度值、及当前二氧化碳浓度值是否低于平衡时舱体内压力对应的最高设定二氧化碳浓度值,在均为是时进入步骤S24,在氧气对应为是、二氧化碳对应为否时进入步骤S24,在氧气对应为否、二氧化碳对应为是时进入步骤S25,在均为否时进入步骤S26;
S24、采用稳压通风控制方式;
S25、开启补氧控制阀为耐压舱体内进行补氧操作直至耐压舱体内的氧气浓度值至少达到最低设定氧气浓度值;
S26、同时采用稳压通风控制方式和补氧操作;
其中,稳压通风控制方式为:所述控制器控制进气控制阀的开度等于排气控制阀的开度,压缩空气瓶中的压缩空气经减压阀减压后通过进气控制阀流入耐压舱体内,利用气泵耐压舱体内的空气流经排气控制阀泵出;
在上述任一控制流程中,所述进气流量计检测进气管路中进气流量,所述排气流量计检测排气管路中排气流量,所述控制器在判定出当前温度值低于最低设定温度值时控制加热器进行加热操作直至耐压舱体内的温度值至少达到最低设定温度值,在判定出当前相对湿度值低于最低设定湿度值时控制加湿器进行加湿操作直至耐压舱体内的相对湿度值至少达到最低设定湿度值,并利用显示屏实时显示进气流量、排气流量、耐压舱体外的压力值、耐压舱体内的压力值、氧气浓度值、二氧化碳浓度值、温度值、相对湿度值。
本发明的积极进步效果在于:本发明生命支持系统主要控制潜水员水下居住舱环境内的压力、温度、相对湿度、氧气浓度、二氧化碳浓度,且将舱内压力、温度、相对湿度、氧气浓度、二氧化碳浓度结合起来进行调控,从而实现舱内的智能调控,为潜水员提供更加舒适的生活条件,保证潜水员进行有效潜水作业过程中的安全。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的生命支持系统的结构示意框图。
图2为本发明较佳实施例的生命支持系统的控制关系框图。
图3为本发明较佳实施例的水下居住舱向下下沉时对应的控制流程图。
图4为本发明较佳实施例的水下居住舱向上上浮时对应的控制流程图。
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的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。
如图1和2所示,本实施例提供一种用于潜水员水下居住舱的生命支持系统,所述水下居住舱包括耐压舱体1,所述系统包括固定在耐压舱体1外侧的压缩空气瓶2、纯氧气瓶3、气泵4和外部压力传感器5,所述压缩空气瓶2通过进气管路连通至耐压舱体1内,所述进气管路上依次设置有进气减压阀6、进气流量计7、进气控制阀8和进气手动阀9,所述进气减压阀6、进气流量计7、进气控制阀8和进气手动阀9均置于耐压舱体1内,所述纯氧气瓶3通过补氧管路连通至耐压舱体1内,所述补氧管路上依次设置有补氧控制阀10和补氧手动阀11,所述补氧控制阀10和补氧手动阀11置于耐压舱体1内,所述气泵4通过排气管路连通至耐压舱体1内,所述排气管路上依次设置有排气流量计12、排气控制阀13和排气手动阀14,所述排气流量计12、排气控制阀13和排气手动阀14均置于耐压舱体1内。
所述系统还包括固定在耐压舱体1内的内部压力传感器15、氧气浓度传感器16、二氧化碳浓度传感器17、温度传感器18、湿度传感器19、加热器20、加湿器21、控制器22和触摸显示屏23,所述内部压力传感器15、外部压力传感器5、氧气浓度传感器16、二氧化碳浓度传感器17、温度传感器18、湿度传感器19、加热器20、加湿器21、进气减压阀6、进气流量计7、进气控制阀8、补氧控制阀10、气泵4、排气流量计12、排气控制阀13和触摸显示屏23均与控制器22电连接。
所述内部压力传感器15用于实时检测耐压舱体1内的压力值,所述外部压力传感器5用于实时检测耐压舱体1外部的压力值,所述氧气浓度传感器16用于实时检测耐压舱体1内的氧气浓度值,所述二氧化碳浓度传感器17用于实时检测耐压舱体1内的二氧化碳浓度值,所述温度传感器18用于实时检测耐压舱体1内的温度值,所述湿度传感器19用于实时检测耐压舱体内的相对湿度值,所述进气流量计7用于检测进气管路中进气流量,所述排气流量计12用于检测排气管路中排气流量。
所述触摸显示屏23可供潜水员设置水下居住舱向下下沉时对应的进气控制阀8的开度和排气控制阀13的开度,稳压通风控制方式下对应的进气控制阀8的开度和排气控制阀13的开度,水下居住舱向上上浮时对应的进气控制阀8的开度和排气控制阀13的开度,最低设定氧气浓度值,最高设定二氧化碳浓度值,最低设定温度值,最低设定湿度值等。
在具体使用中,在所述水下居住舱向下下沉时,所述控制器22用于控制进气减压阀6、进气控制阀8、排气控制阀13、气泵4开启并控制进气控制阀8的开度大于排气控制阀13的开度,此设置可使耐压舱体1的进气速度大于排气速度,压缩空气瓶2中的压缩空气经进气减压阀6减压后通过进气控制阀8流入耐压舱体1内,利用气泵4耐压舱体1内的空气流经排气控制阀13泵出,由于耐压舱体1进气速度大于排气速度,所以可以实现进气加压,直至耐压舱体1内的压力与耐压舱体1外的压力平衡,从而实现耐压舱体1内外一致,此过程中耐压舱体1内的氧气逐渐增多、二氧化碳逐渐减少。基于耐压舱体位于不同的水下深度时舱体内对应不同的压力、氧气浓度值和二氧化碳浓度值的原理,控制器22用于判断当前氧气浓度值是否高于内外压力平衡时舱体内压力对应的最低设定氧气浓度值、及当前二氧化碳浓度值是否低于内外压力平衡时舱体内压力对应的最高设定二氧化碳浓度值,在氧气和二氧化碳均达到对应判断条件时采用稳压通风控制方式,在氧气达到对应判断条件、二氧化碳未达到对应判断条件时采用稳压通风控制方式,在氧气未达到对应判断条件、二氧化碳达到对应判断条件时开启补氧控制阀10为耐压舱体内进行补氧操作直至耐压舱体内的氧气浓度值至少达到最低设定氧气浓度值,在氧气和二氧化碳均未达到对应判断条件时同时采用稳压通风控制方式和补氧操作。
在所述水下居住舱保持水下深度不变时,采用稳压通风控制方式。
稳压通风控制方式为:所述控制器用于控制进气控制阀8的开度等于排气控制阀13的开度,此设置可使耐压舱体1的进气速度等于排气速度,压缩空气瓶2中的压缩空气经进气减压阀6减压后通过进气控制阀8流入耐压舱体1内,利用气泵4耐压舱体1内的空气流经排气控制阀13泵出,由于耐压舱体1进气速度等于排气速度,所以可以实现稳压通风,此过程中耐压舱体1内的二氧化碳逐渐减少,净化耐压舱体1内的空气。
在所述水下居住舱向上上浮时,所述控制器22用于控制进气减压阀6、进气控制阀8、排气控制阀13、气泵4开启并控制进气控制阀8的开度小于排气控制阀13的开度,此设置可使耐压舱体1的进气速度小于排气速度,压缩空气瓶2中的压缩空气经进气减压阀6减压后通过进气控制阀8流入耐压舱体1内,利用气泵4耐压舱体1内的空气流经排气控制阀13泵出,由于耐压舱体1进气速度小于排气速度,所以可以实现排气减压,直至耐压舱体1内的压力与耐压舱体1外的压力平衡,从而实现耐压舱体1内外一致,此过程中耐压舱体1内的氧气逐渐减少、二氧化碳逐渐减少。基于耐压舱体位于不同的水下深度时舱体内对应不同的压力、氧气浓度值和二氧化碳浓度值的原理,控制器22用于判断当前氧气浓度值是否高于内外压力平衡时舱体内压力对应的最低设定氧气浓度值、及当前二氧化碳浓度值是否低于内外压力平衡时舱体内压力对应的最高设定二氧化碳浓度值,在氧气和二氧化碳均达到对应判断条件时采用稳压通风控制方式,在氧气达到对应判断条件、二氧化碳未达到对应判断条件时采用稳压通风控制方式,在氧气未达到对应判断条件、二氧化碳达到对应判断条件时开启补氧控制阀10为耐压舱体1内进行补氧操作直至耐压舱体1内的氧气浓度值至少达到最低设定氧气浓度值,在氧气和二氧化碳均未达到对应判断条件时同时采用稳压通风控制方式和补氧操作。
所述控制器22用于在判定出当前温度值低于最低设定温度值时控制加热器20进行加热操作直至耐压舱体1内的温度值至少达到最低设定温度值,在判定出当前相对湿度值低于最低设定湿度值时控制加湿器21进行加湿操作直至耐压舱体1内的相对湿度值至少达到最低设定湿度值,并利用触摸显示屏23实时显示进气流量、排气流量、耐压舱体外的压力值、耐压舱体内的压力值、氧气浓度值、二氧化碳浓度值、温度值、相对湿度值。
此外,所述耐压舱体1内还固定有净化装置,用于辅助净化耐压舱体1内的空气,可以去除耐压舱体内环境气体的二氧化碳、生活臭气和其他有害气体成分,使得舱内气体始终保持在符合呼吸气体卫生学要求的范围内。所述净化装置由依次排布的废气吸收器和过滤器构成,所述废气吸收器内装填有钠石灰和活性炭,所述过滤器内依次设置有初效空气过滤网和高效空气过滤网,钠石灰用来吸收舱内环境气体中的二氧化碳,活性炭用来吸收舱内环境气体中的生活臭气,并且活性炭也能吸附其他有害气体成分,过滤器装在净化装置的末端,用于去除舱内环境气体中的杂质和净化过程中随气流带进来的钠石灰和活性炭碎末。
本实施例还提供一种生命支持系统的控制方法,其利用上述的生命支持系统实现,所述控制方法包括:
如图3所示,所述水下居住舱向下下沉时对应的控制流程:
步骤101、所述控制器22控制进气减压阀6、进气控制阀8、排气控制阀13、气泵4开启并控制进气控制阀8的开度大于排气控制阀13的开度,此设置可使耐压舱体1的进气速度大于排气速度;
步骤102、所述压缩空气瓶2中的压缩空气经进气减压阀6减压后通过进气控制阀8流入耐压舱体1内,利用所述气泵4耐压舱体1内的空气流经排气控制阀13泵出,实现进气加压,直至所述耐压舱体1内的压力与耐压舱体1外的压力平衡,此过程中所述耐压舱体1内的氧气逐渐增多、二氧化碳逐渐减少;
步骤103、基于耐压舱体位于不同的水下深度时舱体内对应不同的压力、氧气浓度值和二氧化碳浓度值的原理,控制器22判断当前氧气浓度值是否高于内外压力平衡时舱体内压力对应的最低设定氧气浓度值、及当前二氧化碳浓度值是否低于内外压力平衡时舱体内压力对应的最高设定二氧化碳浓度值,在均为是时进入步骤104,在氧气对应为是、二氧化碳对应为否时进入步骤104,在氧气对应为否、二氧化碳对应为是时进入步骤105,在均为否时进入步骤106;
步骤104、采用稳压通风控制方式;
步骤105、开启补氧控制阀10为耐压舱体1内进行补氧操作直至耐压舱体1内的氧气浓度值至少达到最低设定氧气浓度值;
步骤106、同时采用稳压通风控制方式和补氧操作。
所述水下居住舱保持水下深度不变时对应的控制流程为采用稳压通风控制方式。
如图4所示,所述水下居住舱向上上浮时对应的控制流程:
步骤201、所述控制器22控制进气减压阀6、进气控制阀8、排气控制阀13、气泵4开启并控制进气控制阀8的开度小于排气控制阀13的开度,此设置可使耐压舱体1的进气速度小于排气速度;
步骤202、所述压缩空气瓶2中的压缩空气经进气减压阀6减压后通过进气控制阀8流入耐压舱体1内,利用所述气泵4耐压舱体1内的空气流经排气控制阀13泵出,实现排气减压,直至耐压舱体1内的压力与耐压舱体1外的压力平衡,此过程中耐压舱体1内的氧气逐渐减少、二氧化碳逐渐减少;
步骤203、基于耐压舱体位于不同的水下深度时舱体内对应不同的压力、氧气浓度值和二氧化碳浓度值的原理,控制器22判断当前氧气浓度值是否高于内外压力平衡时舱体内压力对应的最低设定氧气浓度值、及当前二氧化碳浓度值是否低于内外压力平衡时舱体内压力对应的最高设定二氧化碳浓度值,在均为是时进入步骤204,在氧气对应为是、二氧化碳对应为否时进入步骤204,在氧气对应为否、二氧化碳对应为是时进入步骤205,在均为否时进入步骤206;
步骤204、采用稳压通风控制方式;
步骤205、开启补氧控制阀10为耐压舱体1内进行补氧操作直至耐压舱体1内的氧气浓度值至少达到最低设定氧气浓度值;
步骤206、同时采用稳压通风控制方式和补氧操作。
其中,稳压通风控制方式为:所述控制器用于控制进气控制阀8的开度等于排气控制阀13的开度,此设置可使耐压舱体1的进气速度等于排气速度,压缩空气瓶2中的压缩空气经进气减压阀6减压后通过进气控制阀8流入耐压舱体1内,利用气泵4耐压舱体1内的空气流经排气控制阀13泵出。
在上述任一控制流程中,所述控制器在判定出当前温度值低于最低设定温度值时控制加热器进行加热操作直至耐压舱体内的温度值至少达到最低设定温度值,在判定出当前相对湿度值低于最低设定湿度值时控制加湿器进行加湿操作直至耐压舱体内的相对湿度值至少达到最低设定湿度值,并利用显示屏实时显示进气流量、排气流量、耐压舱体外的压力值、耐压舱体内的压力值、氧气浓度值、二氧化碳浓度值、温度值、相对湿度值。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式,但是本领域的技术人员应当理解,这些仅是举例说明,本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下,可以对这些实施方式做出多种变更或修改,但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种用于潜水员水下居住舱的生命支持系统,所述水下居住舱包括耐压舱体,其特征在于,所述系统包括固定在耐压舱体外侧的压缩空气瓶、纯氧气瓶、气泵和外部压力传感器,所述压缩空气瓶通过进气管路连通至耐压舱体内,所述进气管路上依次设置有进气减压阀、进气流量计、进气控制阀,所述纯氧气瓶通过补氧管路连通至耐压舱体内,所述补氧管路上设置有补氧控制阀,所述气泵通过排气管路连通至耐压舱体内,所述排气管路上依次设置有排气流量计、排气控制阀,所述系统还包括固定在耐压舱体内的内部压力传感器、氧气浓度传感器、二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、加热器、加湿器、控制器和显示屏;
所述内部压力传感器用于实时检测耐压舱体内的压力值,所述外部压力传感器用于实时检测耐压舱体外部的压力值,所述氧气浓度传感器用于实时检测耐压舱体内的氧气浓度值,所述二氧化碳浓度传感器用于实时检测耐压舱体内的二氧化碳浓度值,所述温度传感器用于实时检测耐压舱体内的温度值,所述湿度传感器用于实时检测耐压舱体内的相对湿度值;
所述水下居住舱向下下沉时,所述控制器用于控制进气减压阀、进气控制阀、排气控制阀、气泵开启并控制进气控制阀的开度大于排气控制阀的开度,压缩空气瓶中的压缩空气经减压阀减压后通过进气控制阀流入耐压舱体内以实现进气加压,利用气泵耐压舱体内的空气流经排气控制阀泵出,直至耐压舱体内的压力与耐压舱体外的压力平衡,此过程中耐压舱体内的氧气逐渐增多、二氧化碳逐渐减少,其后控制器判断当前氧气浓度值是否高于平衡时舱体内压力对应的最低设定氧气浓度值、及当前二氧化碳浓度值是否低于平衡时舱体内压力对应的最高设定二氧化碳浓度值,在均为是时采用稳压通风控制方式,在氧气对应为是、二氧化碳对应为否时采用稳压通风控制方式,在氧气对应为否、二氧化碳对应为是时开启补氧控制阀为耐压舱体内进行补氧操作直至耐压舱体内的氧气浓度值至少达到最低设定氧气浓度值,在均为否时同时采用稳压通风控制方式和补氧操作;
所述水下居住舱保持水下深度不变时,采用稳压通风控制方式:所述控制器用于控制进气控制阀的开度等于排气控制阀的开度,压缩空气瓶中的压缩空气经减压阀减压后通过进气控制阀流入耐压舱体内,利用气泵耐压舱体内的空气流经排气控制阀泵出;
所述水下居住舱向上上浮时,所述控制器用于控制进气减压阀、进气控制阀、排气控制阀、气泵开启并控制进气控制阀的开度小于排气控制阀的开度,压缩空气瓶中的压缩空气经减压阀减压后通过进气控制阀流入耐压舱体内,利用气泵耐压舱体内的空气流经排气控制阀泵出以实现排气减压,直至耐压舱体内的压力与耐压舱体外的压力平衡,此过程中耐压舱体内的氧气逐渐减少、二氧化碳逐渐减少,其后控制器判断当前氧气浓度值是否高于平衡时舱体内压力对应的最低设定氧气浓度值、及当前二氧化碳浓度值是否低于平衡时舱体内压力对应的最高设定二氧化碳浓度值,在均为是时采用稳压通风控制方式,在氧气对应为是、二氧化碳对应为否时采用稳压通风控制方式,在氧气对应为否、二氧化碳对应为是时开启补氧控制阀为耐压舱体内进行补氧操作直至耐压舱体内的氧气浓度值至少达到最低设定氧气浓度值,在均为否时同时采用稳压通风控制方式和补氧操作;
所述进气流量计用于检测进气管路中进气流量,所述排气流量计用于检测排气管路中排气流量,所述控制器用于在判定出当前温度值低于最低设定温度值时控制加热器进行加热操作直至耐压舱体内的温度值至少达到最低设定温度值,在判定出当前相对湿度值低于最低设定湿度值时控制加湿器进行加湿操作直至耐压舱体内的相对湿度值至少达到最低设定湿度值,并利用显示屏实时显示进气流量、排气流量、耐压舱体外的压力值、耐压舱体内的压力值、氧气浓度值、二氧化碳浓度值、温度值、相对湿度值。
2.如权利要求1所述的用于潜水员水下居住舱的生命支持系统,其特征在于,所述耐压舱体内还固定有净化装置,所述净化装置由依次排布的废气吸收器和过滤器构成,所述废气吸收器内装填有钠石灰和活性炭,所述过滤器内依次设置有初效空气过滤网和高效空气过滤网。
3.如权利要求1所述的用于潜水员水下居住舱的生命支持系统,其特征在于,所述进气减压阀、进气流量计和进气控制阀均置于耐压舱体内,所述进气管路上还设置有进气手动阀,所述进气手动阀位于进气控制阀旁边。
4.如权利要求1所述的用于潜水员水下居住舱的生命支持系统,其特征在于,所述补氧控制阀置于耐压舱体内,所述补氧管路上还设置有补氧手动阀,所述补氧手动阀位于补氧控制阀旁边。
5.如权利要求1所述的用于潜水员水下居住舱的生命支持系统,其特征在于,所述排气流量计和排气控制阀均置于耐压舱体内,所述排气管路上还设置有排气手动阀,所述排气手动阀位于排气控制阀旁边。
6.如权利要求1所述的用于潜水员水下居住舱的生命支持系统,其特征在于,所述显示屏为触摸显示屏,所述触摸显示屏还用于供潜水员设置水下居住舱向下下沉时对应的进气控制阀的开度和排气控制阀的开度,稳压通风控制方式下对应的进气控制阀的开度和排气控制阀的开度,水下居住舱向上上浮时对应的进气控制阀的开度和排气控制阀的开度,最低设定氧气浓度值,最高设定二氧化碳浓度值,最低设定温度值,最低设定湿度值。
7.一种生命支持系统的控制方法,其特征在于,其利用权利要求1所述的生命支持系统实现,所述控制方法包括:
所述水下居住舱向下下沉时对应的控制流程:
S11、所述控制器控制进气减压阀、进气控制阀、排气控制阀、气泵开启并控制进气控制阀的开度大于排气控制阀的开度;
S12、所述压缩空气瓶中的压缩空气经减压阀减压后通过进气控制阀流入耐压舱体内,利用所述气泵耐压舱体内的空气流经排气控制阀泵出,实现进气加压,直至所述耐压舱体内的压力与耐压舱体外的压力平衡,此过程中所述耐压舱体内的氧气逐渐增多、二氧化碳逐渐减少;
S13、所述控制器判断当前氧气浓度值是否高于平衡时舱体内压力对应的最低设定氧气浓度值、及当前二氧化碳浓度值是否低于平衡时舱体内压力对应的最高设定二氧化碳浓度值,在均为是时进入步骤S14,在氧气对应为是、二氧化碳对应为否时进入步骤S14,在氧气对应为否、二氧化碳对应为是时进入步骤S15,在均为否时进入步骤S16;
S14、采用稳压通风控制方式;
S15、开启补氧控制阀为耐压舱体内进行补氧操作直至耐压舱体内的氧气浓度值至少达到最低设定氧气浓度值;
S16、同时采用稳压通风控制方式和补氧操作;
所述水下居住舱保持水下深度不变时对应的控制流程为采用稳压通风控制方式;
所述水下居住舱向上上浮时对应的控制流程:
S21、所述控制器控制进气减压阀、进气控制阀、排气控制阀、气泵开启并控制进气控制阀的开度小于排气控制阀的开度;
S22、所述压缩空气瓶中的压缩空气经减压阀减压后通过进气控制阀流入耐压舱体内,利用所述气泵耐压舱体内的空气流经排气控制阀泵出,实现排气减压,直至耐压舱体内的压力与耐压舱体外的压力平衡,此过程中耐压舱体内的氧气逐渐减少、二氧化碳逐渐减少;
S23、所述控制器判断当前氧气浓度值是否高于平衡时舱体内压力对应的最低设定氧气浓度值、及当前二氧化碳浓度值是否低于平衡时舱体内压力对应的最高设定二氧化碳浓度值,在均为是时进入步骤S24,在氧气对应为是、二氧化碳对应为否时进入步骤S24,在氧气对应为否、二氧化碳对应为是时进入步骤S25,在均为否时进入步骤S26;
S24、采用稳压通风控制方式;
S25、开启补氧控制阀为耐压舱体内进行补氧操作直至耐压舱体内的氧气浓度值至少达到最低设定氧气浓度值;
S26、同时采用稳压通风控制方式和补氧操作;
其中,稳压通风控制方式为:所述控制器控制进气控制阀的开度等于排气控制阀的开度,压缩空气瓶中的压缩空气经减压阀减压后通过进气控制阀流入耐压舱体内,利用气泵耐压舱体内的空气流经排气控制阀泵出;
在上述任一控制流程中,所述进气流量计检测进气管路中进气流量,所述排气流量计检测排气管路中排气流量,所述控制器在判定出当前温度值低于最低设定温度值时控制加热器进行加热操作直至耐压舱体内的温度值至少达到最低设定温度值,在判定出当前相对湿度值低于最低设定湿度值时控制加湿器进行加湿操作直至耐压舱体内的相对湿度值至少达到最低设定湿度值,并利用显示屏实时显示进气流量、排气流量、耐压舱体外的压力值、耐压舱体内的压力值、氧气浓度值、二氧化碳浓度值、温度值、相对湿度值。
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