CN116001518A - 一种环境监测控制集成一体装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环境监测控制集成一体装置，属于监测控制技术领域，包括总控制盒以及电源转换盒，电源转换盒与总控制盒连接，所述总控制盒与超压气压传感器之间通过电缆电连接，所述总控制盒与滤毒组件、制氧机和气道转换机构之间通过电缆电连接，所述总控制盒还与整车操作显示平台之间通过电缆电连接。本发明提出的一种环境监测控制集成一体装置，可实现制冷、制热、除湿、净化、增压滤毒、制氧、舱内外微压差等功能，能够有效提升装备的空间利用效率，是提升装备实战能力的重要保证。采用基于微通道的换热器技术，实现在保证换热量要求的前提下，换热器体积减小30％。综合上述技术，全面提升系统的一体化轻量化水平。

Description

一种环境监测控制集成一体装置

技术领域

本发明涉及环境监测控制技术领域，特别涉及一种环境监测控制集成一体装置。

背景技术

役坦克、装甲车辆在作战和训练时，由于恶劣的外部环境影响，装备作战、行驶时所处环境恶劣，舱室内部环境很难达到人员乘员满意的条件，严重影响乘员作业效率和生命健康。舱室环境控制至关重要，研发乘员环境智能控制系统使乘员舱内温度、湿度、空气质量、核生化防护、新风量满足乘员正常生理所需的条件，能有效改善作业效率，提高战时的生存能力。

在新型装甲车辆中开始配备三防、空调、通风等装置，以此提升舱内环境质量，这些装置往往独立安置、集成化程度低、占用空间大，一定程度影响了装甲车辆舱内空间的有效利用，同时这些装置自动化程度低、相互协同性差，不仅影响了各项功能综合效能的发挥，而且在激烈作战条件下不利于作战人员兼顾操作，一定程度影响了实战效果的发挥。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环境监测控制集成一体装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种环境监测控制集成一体装置，包括总控制盒以及电源转换盒，电源转换盒与总控制盒连接，所述总控制盒与超压气压传感器之间通过电缆电连接，所述总控制盒与滤毒组件、制氧机和空调组件之间通过电缆电连接，所述总控制盒还与整车操作显示平台之间通过电缆电连接。

进一步地，总控制盒包括显示屏、操作按键和控制器，控制器上设有集成控制电路，其中，集成控制电路包括控制电路、通讯电路、存储电路、检测电路和电压转换电路，控制电路与通讯电路、存储电路和检测电路电连接，电压转换电路与检测电路电连接。

控制电路中控制芯片U1A的引脚9串联电阻R15与振荡器X1的引脚4和电容C1001并联接口连接，控制芯片U1A的引脚8与振荡器X1的引脚1和电容C1002并联接口连接，控制芯片U1A的引脚12接电阻R205、振荡器X2和电容C3的并联接口，控制芯片U1A的引脚13接电阻R205和振荡器X2另一端以及电容C4的并联接口，控制芯片U1A的引脚14接复位开关B1；

通讯电路的CTM1050T芯片U3的引脚4和3分别接在控制芯片U1A的引脚70和71上，CTM1050T芯片U3的引脚6和7串联变压器T1和电阻R7接在接口P8上；

存储电路的W25Q64的芯片U2的引脚7、8、3和电容C6并联接在3V3电压上，芯片U2的引脚2接控制芯片U1A的引脚31。

进一步地，所述超压气压传感器包括温湿度传感器、氧气浓度传感器、CO传感器、CO₂传感器、NO₂传感器、SO₂传感器、VOC传感器、粉尘传感器、舱内超压传感器、舱外温湿度传感器、毒剂核辐射报警器和数据采集单元；

温湿度传感器、氧气浓度传感器、CO传感器、CO₂传感器、NO₂传感器、SO₂传感器、VOC传感器、粉尘传感器、舱内超压传感器、舱外温湿度传感器均电连接在控制器，毒剂核辐射报警器通过总线与控制器相联。

进一步地，滤毒组件包括三防风机、进排气组件和过滤吸收器，滤毒组件采用集体超压的方式进行防护；

所述进排气组件的进风口通过管道与舱外连通。

进一步地，空调组件包括压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀、蒸发器风机和加热器；

所述冷凝器采用汽化物循环的方式制冷，温湿度调节通过加热器方式制热。

进一步地，针对舱内环境进行整体温度监测，将舱内根据面积大小划分为M个监测区域，每个监测区域内均设置有N个温度传感器模块，采用滑动平均算法计算任意一个监测区域的温度平均值，所述的滑动平均算法如下：

采用队列作为温度测量数据存储单元，队列长度固定为N，每进行一次新的温度测量，就把测量结果放在队尾，而去掉原来队首的一个数据，使得队列中始终有N个温度新数据；

把队列中的N个数据进行算术平均，即可得到关于一个监测区域温度的新的算术平均值；

针对舱内M个监测区域，形成M个温度采样点，去掉温度采样点中的最大和最小的两点，针对余下的M-4个温度采样点再计算温度平均值，

则温度采样点的温度采样值按照从小到大的顺序排列为：

T₁＜T₂＜......＜T_m-1＜T_m，

其中n为大于1的正整数，且n＝M-4；T_n为第n个温度采样点处的温度值；

则实时计算整个舱室内的温度平均值为：

还包括温度警报器，所述温度警报器与所述控制器电性连接，当整个舱室内的温度平均值高于最大预设温度阀值或者低于最小预设温度阀值时，控制器控制温度警报器进行报警。

进一步地，蒸发器下方还设有冷凝水水槽，冷凝水水槽与冷凝水排水泵进口相连接，冷凝水排水泵的排水口处设置有电磁阀，冷凝水排水泵出口与电磁阀进口连接，电磁阀出口通过管道与舱外连通。

进一步地，制氧机采用分子筛变压吸附方式制氧，制氧机的进气口为舱外洁净空气和舱内空气混合后的空气，制氧机的排氮口设置电磁阀，电磁阀出口通过管道与冷凝器的进风口连通。

进一步地，总控制盒通过电气接口与舱内相关电缆相连，实现对整个系统的控制；

所述超压气压传感器通过螺钉固定，通过自身传感器采集舱内外压力，通过电缆将检测信号传输至控制器，控制器用于控制关闭系统控制器及进排气组件；

所述压缩机通过铜制管道与冷凝器连接，配有冷凝器风机促进冷凝器的冷却，并由冷凝器出风口散热到舱外，冷凝器还通过铜制管道与蒸发器连接，管道中间连接干燥罐，配有蒸发器风机及加热器，实现制冷与制热，经制冷制热风道到达舱内，并加装变频器，更加节能，并实现过流、过压、过载保护功能；

进排气组件由进风口进气，出气口有滤毒和除尘两个风道分支，除尘风道通过橡胶管道与气道转换机构的除尘进气口连接，气道转换机构出气口通过橡胶管道与三防风机连接，经三防风机的送风口到达舱内；

滤毒风道通过橡胶管道与过滤吸收器进气口相连，过滤吸收器出气口通过橡胶管道与气道转换机构的滤毒进气口相连。

进一步地，冷凝器和蒸发器采用分体结构。

进一步地，所述制氧机包括：空气过滤器、空压机、旋转分离阀、吸附器、精筛塔、流量计以及同步电动机；

所述空气过滤器与所述空压机连通，所述空压机与所述旋转分离阀连通，所述旋转分离阀与所述吸附器连通，所述吸附器与所述精筛塔连通，所述精筛塔与所述流量计连通，

所述旋转分离阀通过所述同步电动机驱动，所述吸附器的数量至少两个，且至少两个所述吸附器并列设置，所述制氧机的排氮口位于所述旋转分离阀上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明提出的一种环境监测控制集成一体装置，可实现制冷、制热、除湿、净化、增压滤毒、制氧、舱内外微压差等功能，具备防核生化能力，能够有效提升装备的空间利用效率，是提升装备实战能力的重要保证。

2.本发明提出的一种环境监测控制集成一体装置，采用集成送风、风机公享用小型化、微通道换热器等技术，实现车内环境控制集成系统关键组件的小型化与优化风路的集成化，有效减少系统的体积与重量，提升系统的一体化轻量化水平。

3.本发明提出的一种环境监测控制集成一体装置，开展集成送风技术，实现滤毒、通风和甩尘风机的风路共享集成相比当前各部分分离设立的方案，在体积和重量上减少50％；对于空间与用率最大的空调设备，采用基于微通道的换热器技术，实现在保证换热量要求的前提下，换热器体积减小30％。综合上述技术，全面提升系统的一体化轻量化水平。

附图说明

图1为本发明的装置结构图；

图2为本发明的冷凝器风机结构图；

图3为本发明的冷凝器结构图；

图4为本发明的进排气组件结构图；

图5为本发明的超压气压传感器结构图；

图6为本发明的制氧机结构图；

图7为本发明的电源转换盒结构图；

图8为本发明的三防风机结构图；

图9为本发明的变频器结构图；

图10为本发明的蒸发器风机结构图；

图11为本发明的蒸发器结构图；

图12为本发明的干燥罐结构图；

图13为本发明的总控制盒结构图；

图14为本发明的气道转换机构结构图；

图15为本发明的关闭系统控制器结构图；

图16为本发明的过滤吸收器结构图；

图17为本发明的压缩机结构图；

图18为本发明的控制电路原理图；

图19为本发明的通讯电路原理图；

图20为本发明的存储电路原理图；

图21为本发明的检测电路原理图；

图22为本发明的电压转换电路原理图；

图23是本发明制氧机的原理图。

图中：1、冷凝器风机；2、冷凝器；3、进排气组件；4、超压气压传感器；5、制氧机；6、电源转换盒；7、三防风机；8、变频器；9、蒸发器风机；10、蒸发器；11、加热器；12、干燥罐；13、电气接口；14、总控制盒；15、气道转换机构；16、关闭系统控制器；17、过滤吸收器；18、压缩机；

19、空气过滤器；20、空压机；21、旋转分离阀；22、吸附器；23、精筛塔；24、流量计；25、同步电动机。

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。

请参阅图1-22，一种环境监测控制集成一体装置，包括总控制盒14以及电源转换盒6，电源转换盒6与总控制盒14连接，总控制盒14与超压气压传感器4之间通过电缆电连接，总控制盒14与滤毒组件、制氧机5和空调组件之间通过电缆电连接，总控制盒14还与整车操作显示平台之间通过电缆电连接。

总控制盒14通过电气接口13与舱内相关电缆相连，实现对整个系统的控制；超压气压传感器4通过螺钉固定，通过自身传感器采集舱内外压力，通过电缆将检测信号传输至控制器，控制器用于控制关闭系统控制器16及进排气组件3；

总控制盒14包括显示屏、操作按键和控制器，控制器上设有集成控制电路，其中，集成控制电路包括控制电路、通讯电路、存储电路、检测电路和电压转换电路，控制电路与通讯电路、存储电路和检测电路电连接，电压转换电路与检测电路电连接。

控制电路中控制芯片U1A的引脚9串联电阻R15与振荡器X1的引脚4和电容C1001并联接口连接，控制芯片U1A的引脚8与振荡器X1的引脚1和电容C1002并联接口连接，控制芯片U1A的引脚12接电阻R205、振荡器X2和电容C3的并联接口，控制芯片U1A的引脚13接电阻R205和振荡器X2另一端以及电容C4的并联接口，控制芯片U1A的引脚14接复位开关B1；

通讯电路的CTM1050T芯片U3的引脚4和3分别接在控制芯片U1A的引脚70和71上，CTM1050T芯片U3的引脚6和7串联变压器T1和电阻R7接在接口P8上；

存储电路的W25Q64的芯片U2的引脚7、8、3和电容C6并联接在3V3电压上，芯片U2的引脚2接控制芯片U1A的引脚31；

检测电路的芯片D6引脚1串联电阻R55接VCC24-1电压下，芯片D6引脚4串联电阻R59，芯片D6引脚5串联电阻R60，芯片D6引脚8串联电阻R61，电阻R59、电阻R60和电阻R61的另一端共接地，芯片D6引脚16接控制芯片U1A的引脚61，芯片D6的引脚13串联电阻R56，芯片D6的引脚11串联电阻R57，芯片D6的引脚9串联电阻R58，电阻R56、电阻R57和电阻R58另一端共接地；

电压转换电路的芯片D1接电容C35和电容C37并联接在熔断器FU1上，芯片D1的引脚1接电容C35和电容C37另一端接在断路器HJB1引脚3上，熔断器FU1的另一端接在断路器HJB1引脚2上，断路器HJB1引脚1接在电压VCC24-1，芯片D1的引脚4和3并联与电容C36和电容C38的并联接口；

超压气压传感器4包括温湿度传感器、氧气浓度传感器、CO传感器、CO₂传感器、NO₂传感器、SO₂传感器、VOC传感器、粉尘传感器、舱内超压传感器、舱外温湿度传感器、毒剂核辐射报警器和数据采集单元；

温湿度传感器、氧气浓度传感器、CO传感器、CO₂传感器、NO₂传感器、SO₂传感器、VOC传感器、粉尘传感器、舱内超压传感器、舱外温湿度传感器均电连接在控制器，毒剂核辐射报警器通过总线与控制器相联。

滤毒组件包括三防风机7、进排气组件3和过滤吸收器17，滤毒组件采用集体超压的方式进行防护；

空调组件包括压缩机18、冷凝器2、蒸发器10、膨胀阀、蒸发器风机9和加热器11；

加热器11原理是PTC加热片加电后自热升温使阻值升高进入跃变区，PTC加热片表面温度将保持恒定值，该温度只与PTC加热片的居里温度和外加电压有关，而与环境温度基本无关。即使在非正常工作的情况下，由于PTC元件自身的调节作用，输入功率可降得很低，仍不至于产生意外情况。

恒温加热PTC热敏电阻具有恒温发热特性，其原理是PTC热敏电阻加电后自热升温使阻值进入跃变区，恒温加热PTC热敏电阻表面温度将保持恒定值，该温度只与PTC热敏电阻的居里温度和外加电压有关，而与环境温度基本无关；

PTC加热元件就是利用恒温加热PTC热敏电阻恒温发热特性设计的加热元件件。在中小功率加热场合，PTC加热元件具有恒温发热、无明火、热转换率高、受电源电压影响极小、自然寿命长等传统发热元件无法比拟的优势，在电热器具中的应用越来越受到研发工程师的青睐。

3、恒温加热PTC热敏电阻可制作成多种外形结构和不同规格，常见的有圆片形、长方形、长条形、圆环以及蜂窝多孔状等。把上述PTC发热元件和金属构件进行组合可以形成各种形式的大功率PTC加热元件。

制氧：

制氧机5采用分子筛变压吸附方式制氧，制氧机5的进气口为舱外洁净空气和舱内空气混合后的空气，制氧机5的排氮口设置电磁阀，电磁阀出口通过管道与冷凝器2的进风口连通。

采用分子筛变压吸附的原理进行制氧，制氧模块从舱内进气，引入的空气经过高效过滤器过滤，经空气压缩机18压缩后进入换热器散热降温，再经过电磁阀进入分子筛床，利用分子筛升压吸附、降压解吸的特性，将空气中的氮气吸附，氧气从分子筛床流出并储存在储氧罐中，制取的氧气经过减压后输出。利用电磁阀切换，两个分子筛床交替周期性地工作，可以连续不断地制取高浓度的氧气，以满足车载人员的吸氧需要。制氧出气可直接排至舱内，实现弥散供氧，也可利用供氧管路和供氧终端(鼻吸氧管)供给乘员吸取，分离后的氮气排至舱外，在排氮口设置单向阀，以保证三防300Pa时不漏气，同时舱外污染空气无法从排氮口进入舱内。

温度调节：

冷凝器2采用汽化物循环的方式制冷，温湿度调节通过加热器11方式制热。蒸发器10下方还设有冷凝水水槽，冷凝水水槽与冷凝水排水泵进口相连接，冷凝水排水泵的排水口处设置有电磁阀，冷凝水排水泵出口与电磁阀进口连接，电磁阀出口通过管道与舱外连通。

压缩机18通过铜制管道与冷凝器2连接，配有冷凝器风机1促进冷凝器2的冷却，并由冷凝器2出风口散热到舱外，冷凝器2还通过铜制管道与蒸发器10连接，管道中间连接干燥罐12，配有蒸发器风机9及加热器11，实现制冷与制热，经制冷制热风道到达舱内，并加装变频器8，更加节能，并实现过流、过压、过载保护功能，冷凝器2和蒸发器10采用分体结构；

采用汽化物循环制冷，技术成熟可靠，制冷剂采用环保型制冷剂R134a。低温低压制冷剂蒸汽进入压缩机18吸气口，被压缩机18压缩成高温高压气体进入冷凝器2，高温高压气体在冷凝器2内通过冷凝器风机1和舱外空气进行换热冷凝成高温高压液体，冷凝后的制冷剂液体通过热力膨胀阀节流后成低温低压液体，再进入蒸发器10和舱内空气进行换热，吸收舱内空气热量后蒸发成低温低压气体再进入压缩机18，完成制冷循环，舱内空气和舱外新风混合后流过蒸发器10与低温制冷剂，换热降温后送入舱内。蒸发器10设置冷凝水槽，后续供风管路向上铺设，这样避免冷凝水被供风带出，槽内的冷凝水通过排水泵排至舱外，排水口设置单向阀门，保证三防模式在300Pa超压时不漏气，同时舱外空气不能进入舱内。

进一步地，为了确保舱内的温度满足用户需求，针对舱内环境进行整体温度监测，由于舱内体积较大，需要将舱内根据面积大小划分为M个监测区域，每个监测区域内均设置有N个温度传感器模块，采用滑动平均算法计算任意一个监测区域的温度平均值，所述的滑动平均算法如下：

采用队列作为温度测量数据存储单元，队列长度固定为N，每进行一次新的温度测量，就把测量结果放在队尾，而去掉原来队首的一个数据，使得队列中始终有N个温度新数据；

把队列中的N个数据进行算术平均，即可得到关于一个监测区域温度的新的算术平均值；

针对舱内M个监测区域，形成M个温度采样点，去掉温度采样点中的最大和最小的两点，针对余下的M-4个温度采样点再计算温度平均值，

则温度采样点的温度采样值按照从小到大的顺序排列为:

则实时计算整个舱室内的温度平均值为：

还包括温度警报器，所述温度警报器与所述控制器电性连接，当整个舱室内的温度平均值高于最大预设温度阀值或者低于最小预设温度阀值时，控制器控制温度警报器进行报警。

上述技术方案的原理和效果为：通过在舱内的不同位置设置温度传感器模块，能够对于室内空间较大的舱内的不同位置，例如舱室机头位置、舱室的前段、中段和后段，舱室的卫生间位置等，通过将舱内的面积根据面积大小划分不同的监测区域，先针对单个监测区域进行计算温度的算术平均值，获得单个监测区域的基本温度情况，再将不同的监测区域进行统筹分析，形成不同的采样点，每个采样点有原先计算得出的温度的算术平均值，在进行统筹分析过程中，去掉采样点中的温度最高和最低的两个采样点的温度值，以避免影响最终的计算结果，对于中间的温度值进行计算温度平均值，可以实时得到整个舱室内的温度平均值，以掌握舱室内的温度情况，当舱室内的温度情况不能满足预设的需求时，即温度值过高或者过低的情况出现，则通过温度警报器发出警报，再通过上文所述的制冷或者制热设备对于舱室内的温度进行针对性调节，提高温度调节的效果。

通风：

进排气组件3的进风口通过管道与舱外连通。进排气组件3由进风口进气，出气口有滤毒和除尘两个风道分支，除尘风道通过橡胶管道与气道转换机构15的除尘进气口连接，气道转换机构15出气口通过橡胶管道与三防风机7连接，经三防风机7的送风口到达舱内；

滤毒风道通过橡胶管道与过滤吸收器17进气口相连，过滤吸收器17出气口通过橡胶管道与气道转换机构15的滤毒进气口相连。

系统以舱室通风循环为基础，各功能模块之间利用风道等接口进行连接集成，通过集成、优化，实现舱室通风、增压、滤毒、温度调节、制氧等功能。

通风分外循环通风、内循环通风和混合循环通风三种。

a)外循环时，新风口打开，回风口关闭，增压风机开启，实现外循环通风，气道分配机构进入进排气组件3，利用过滤吸收器17导入排尘通道，利用过滤网将空气中的灰尘进行分离，洁净空气可进入舱，分离出的灰尘吸附在过滤网上。

在新风进风风道上设置气道转换机构15，可实现三防滤毒通风和常规通风切换功能。当有三防报警或手动进入三防功能时，常规通风风道关闭，舱外空气通过滤毒通风风道进入舱内；非三防时，滤毒通风风道关闭，舱外空气通过常规风道进入舱内。

b)内循环时，新风口关闭，回风口打开，增压风机开启，实现内循环通风。

c)混合循环时，新风口和回风口均打开，增压风机开启，实现混合循环通风。

增压：

当进入舱内的新风大于舱体泄漏量时，可在舱内形成超压。三防时，通过增压风机将滤毒后的空气送至舱内，形成不小于300Pa的超压，防止舱外污染空气渗透进入舱内，达到集体防护的目的。非三防时，通过增压风机可在舱内形成不小于100Pa的超压，形成微正压舱室。

三防滤毒：

a)核爆炸(辐射高报警)时，新风口的进排气组件3的电磁驱动迅速关闭，动作时间不大于0.15s，同时气道转换机构15切换至滤毒通风。核爆后，新风口打开，回风口关闭，增压风机打开，舱外新风通过过滤网过滤放射性灰尘后，经过气道转换机构15进入过滤吸收器17，通过过滤吸收器17过滤，洁净空气利用增压风机送至舱内。

b)经过核辐射毒剂污染区时(辐射低报警、毒剂报警)时，新风口打开，回风口关闭，增压风机打开，舱外新风通过滤网过滤放射性灰尘后，经过气道转换机构15进入过滤吸收器17，通过过滤吸收器17过滤，洁净空气利用增压风机送至舱内。

c)经过生物污染区时(接收生物报警信号)时，新风口打开，回风口关闭，增压风机打开，舱外新风通过过滤网过滤后，经过气道转换机构15进入过滤吸收器17，通过过滤吸收器17过滤，洁净空气利用增压风机送至舱内。

控制原理：

系统采用一体化控制设计思路，按照车辆综合电子系统的体系架构和技术体制，通过车内总线，将系统的环境探测、电气控制和执行(增压、通风、滤毒、温度调节、制氧)等功能单元集成为一体化系统，实现了系统功能综合与信息共享，能够完成舱内环境控制，实现制冷、通风、增压、滤毒、制氧、舱内外微压差等功能，同时具备核生化防护能力。

传感器信号由采集模块采集后上传到总线，核心控制单元根据数据、操控指令及智能控制逻辑发出控制指令到环控驱动模块，驱动模块控制各个执行部件智能运行。

操控显示单元(总体)通过界面显示环境监测数据和系统运行状态，同时通过操作按键控制机组各功能启停，同时具有自动控制模式。在手动控制模式下，可通过操作按钮手动开启或关闭通风、“三防”、制氧、制冷等各个功能模块，并可设定通风模式(内循环、外循环、混合循环)、风速等参数；在自动控制模式下，实现一键开/关机控制，开机后智能控制系统通过实时监测的环境参数，根据最优化的控制逻辑，自主决策，智能控制各执行部件运行，使舱内环境满足目标状态。

系统软件功能包括系统初始化、数据采集处理、状态检测部件、三防功能控制、通风功能控制、制氧功能控制、温度调节功能控制、总线通信。

优先级通过智能控制算法对所有报警、提示、系统手动信号进行优先级排序，对可能多的输入进行排列组合及时间响应高优先级控制信号，避免出现冲突现象。

当系统上电后，进行软件初始化，用于确定软件的初始化状态。软件固件初始化，主要是根据产品的技术协议约定软件固件的初始状态，为系统控制的正常运行提供先决条件。这些状态的初始化主要包括系统工作频率的配置、软件固件端口状态位、固件硬件资源的分配、固件部件工作模式的选择等。

初始化功能包括：温度采样入口端口数据初始化为0；IO端口输入为0；IO端口的输出初始化为关闭；PWM输出端口为关断。

系统软件可以通过A/D转换电路采集温度模拟量，并进行逻辑转换，完成对应实际温度的计算。

系统软件可以通过IO转换电路采集数字量信息，有压缩机18管路高压端压力信号、管路低压端压力信号、PTC过温温度开关信号。

系统软件可周期查询蒸发器温度，根据逻辑判断，实现蒸发器结冰保护。

当压缩机18处于工作模式下，发生蒸发器10结冰保护，压缩机18停止工作。

系统软件可周期查询压缩机18管路压力情况，根据逻辑判断，实现压力保护。当压缩机18处于工作模式下，发生管路压力保护，根据逻辑判断，压缩机停止工作。

三防功能控制

当系统检测到辐射高报警信号时，快速关闭进风和排风除尘口关闭机，防止核爆冲击波对机组内部造成伤害，延时50s后进入增压滤毒防护，打开增压风机。

在检测到辐射低报警或毒剂报警时，直接进入增压滤毒防护。首先快速将风道切换至滤毒通风状态，打开进风口关闭机，开启增压风机，然后根据实时检测的舱内超压值调节风机转速，使舱内超压不小于300Pa。

通风功能控制

控制通风功能时，如果系统处在三防模式下，为保证三防增压的需要，系统优先按三防控制逻辑控制通风。

在非三防模式下，系统优先考虑炮击作业或舱内灭火抑爆后的排风需求，如果有炮击或灭火动作，则快速开启进风关闭机，开启增压风机进行空气外循环。

在普通通风功能时，根据通风模式不同控制进风口关闭机、增压风机、循环风机部件运行，使系统处于不同通风模式下运行。

制氧功能控制

当接收到手动制氧指令时，制氧功能运行；当自动控制模式下，舱室氧气浓度低报警时，制氧功能运行，首先开启制氧压缩机18。为提高高原环境下制氧系统供氧浓度，制氧功能工作时，可根据大气压力传感器检测海拔压力，自动调节转速，适应高原气体稀薄情况。制氧压缩机18启动后，系统根据试验调试得出的分子筛吸附-脱附最优时序，控制电磁阀的切换。当无舱内氧气浓度低报警时，关闭制氧压缩机18。三防模式下，允许开启制氧功能。

在一些实施例中，参阅图23，制氧机5包括：空气过滤器19、空压机20、旋转分离阀21、吸附器22、精筛塔23、流量计24以及同步电动机25；空气过滤器19与空压机20连通，制氧机5的进气口设置在空气过滤器19上，具体为空气过滤器19的进气口，进入空气过滤器19的气体为舱外洁净空气和舱内空气混合后的空气，空压机20与旋转分离阀21连通，旋转分离阀21与吸附器22连通，吸附器22与精筛塔23连通，精筛塔23与流量计24连通，旋转分离阀21通过同步电动机25驱动，吸附器22的数量至少两个，且至少两个吸附器22并列设置，制氧机5的排氮口位于旋转分离阀21上，制氧机5制备的氧气经过流量计24从出气口排出。其中，流量计24用于计量排出的氧气的量，总控制盒14可以根据需要的氧气量控制制氧机5的供气量，以使舱内的氧气始终保持在舒适的含量范围内。

温度调节功能控制

当接收到手动制冷指令时，温湿度调节功能运行；在自动模式下，根据舱室温度Tc和设定温度Ts(设定范围：21℃～25℃)之差ΔT判断，当ΔT≥2℃时，自动开启制冷功能；当ΔT≤-2℃时，自动开启制热功能运行；当-2≤ΔT≤2℃时，系统维持上次判断。三防模式下，允许开启温度功能。

通信功能控制

系统软件可通过总线同整车核心机进行控制及信息交互。

系统软件可根据系统逻辑通过CAN总线同制冷压缩机进行控制及信息交互。软件向压缩机18控制器发送启停指令、压缩机18控制转速；压缩机18回传工作状态、故障状态、转速、电压、功率。

系统软件可根据系统逻辑通过CAN总线发送指令控制制氧压缩机18启停。软件向压缩机18控制器发送启停指令；压缩机18回传工作状态、故障状态。

综上所述；本发明的环境监测控制集成一体装置，由于发生外部环境核辐射、毒剂气体，核化探测器发出指令，同时接收到舱内传感器会将舱内氧浓度情况、温度高于26℃时间，需要降低到常温状态，将氧气、温度、三防信号同时传递给总控制盒14，控制系统根据氧浓度情况，控制开启制氧组件、三防组件等部件后，通过冷凝器风机1转动，制氧组件釆取舱内进气的方式，制取较高浓度的含氧空气，并将制取的高浓度含氧空气经柔性风道送达每个成员，制氧过程中分离的氮气直接排出舱外，同时空调冷凝排水。

三防+制氧+制热模式是当装甲车辆处于高原作战环境时，由于发生核辐射、毒剂气体，核化探测器发出指令，同时接收到舱内传感器会将舱内氧浓度情况、温度低于-20℃时间，需要升温到常温状态，将氧气、温度低、三防信号同时传递给总控制盒14，控制系统根据氧浓度情况，控制开启制氧组件、三防组件(过滤吸收器、风道切换机构)等部件，经转换通过空调室内机，蒸发器、PTC电加热制氧组件釆取舱内进气的方式，制取较高浓度的含氧空气，并将制取的高浓度含氧空气经柔性风道送达每个成员，制氧过程中分离的氮气直接排出舱外。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种环境监测控制集成一体装置，其特征在于，包括总控制盒(14)以及电源转换盒(6)，电源转换盒(6)与总控制盒(14)连接，所述总控制盒(14)与超压气压传感器(4)之间通过电缆电连接，所述总控制盒(14)与滤毒组件、制氧机(5)和空调组件之间通过电缆电连接，所述总控制盒(14)还与整车操作显示平台之间通过电缆电连接。

2.根据权利要求1所述的一种环境监测控制集成一体装置，其特征在于，所述总控制盒(14)包括显示屏、操作按键和控制器，控制器上设有集成控制电路，其中，集成控制电路包括控制电路、通讯电路、存储电路、检测电路和电压转换电路，控制电路与通讯电路、存储电路和检测电路电连接，电压转换电路与检测电路电连接。

控制电路中控制芯片U1A的引脚9串联电阻R15与振荡器X1的引脚4和电容C1001并联接口连接，控制芯片U1A的引脚8与振荡器X1的引脚1和电容C1002并联接口连接，控制芯片U1A的引脚12接电阻R205、振荡器X2和电容C3的并联接口，控制芯片U1A的引脚13接电阻R205和振荡器X2另一端以及电容C4的并联接口，控制芯片U1A的引脚14接复位开关B1；

通讯电路的CTM1050T芯片U3的引脚4和3分别接在控制芯片U1A的引脚70和71上，CTM1050T芯片U3的引脚6和7串联变压器T1和电阻R7接在接口P8上；

存储电路的W25Q64的芯片U2的引脚7、8、3和电容C6并联接在3V3电压上，芯片U2的引脚2接控制芯片U1A的引脚31。

3.根据权利要求1所述的一种环境监测控制集成一体装置，其特征在于，所述超压气压传感器(4)包括温湿度传感器、氧气浓度传感器、CO传感器、CO₂传感器、NO₂传感器、SO₂传感器、VOC传感器、粉尘传感器、舱内超压传感器、舱外温湿度传感器、毒剂核辐射报警器和数据采集单元；

温湿度传感器、氧气浓度传感器、CO传感器、CO₂传感器、NO₂传感器、SO₂传感器、VOC传感器、粉尘传感器、舱内超压传感器、舱外温湿度传感器均电连接在控制器，毒剂核辐射报警器通过总线与控制器相联。

4.根据权利要求1所述的一种环境监测控制集成一体装置，其特征在于，滤毒组件包括三防风机(7)、进排气组件(3)和过滤吸收器(17)，滤毒组件采用集体超压的方式进行防护；

所述进排气组件(3)的进风口通过管道与舱外连通。

5.根据权利要求1所述的一种环境监测控制集成一体装置，其特征在于，所述空调组件包括压缩机(18)、冷凝器(2)、蒸发器(10)、膨胀阀、蒸发器风机(9)和加热器(11)；

所述冷凝器(2)采用汽化物循环的方式制冷，温湿度调节通过加热器(11)方式制热；

所述冷凝器(2)和蒸发器(10)采用分体结构。

6.根据权利要求5所述的一种环境监测控制集成一体装置，其特征在于，所述蒸发器(10)下方还设有冷凝水水槽，冷凝水水槽与冷凝水排水泵进口相连接，冷凝水排水泵的排水口处设置有电磁阀，冷凝水排水泵出口与电磁阀进口连接，电磁阀出口通过管道与舱外连通。

7.根据权利要求1所述的一种环境监测控制集成一体装置，其特征在于，针对舱内环境进行整体温度监测，将舱内根据面积大小划分为M个监测区域，每个监测区域内均设置有N个温度传感器模块，采用滑动平均算法计算任意一个监测区域的温度平均值，所述的滑动平均算法如下：

采用队列作为温度测量数据存储单元，队列长度固定为N，每进行一次新的温度测量，就把测量结果放在队尾，而去掉原来队首的一个数据，使得队列中始终有N个温度新数据；

把队列中的N个数据进行算术平均，即可得到关于一个监测区域温度的新的算术平均值；

针对舱内M个监测区域，形成M个温度采样点，去掉温度采样点中的最大和最小的两点，针对余下的M-4个温度采样点再计算温度平均值，

则温度采样点的温度采样值按照从小到大的顺序排列为:

T₁＜T₂＜......＜T_m-1＜T_m，

其中n为大于1的正整数，且n＝M-4；T_n为第n个温度采样点处的温度值；

则实时计算整个舱室内的温度平均值为：

还包括温度警报器，所述温度警报器与所述控制器电性连接，当整个舱室内的温度平均值高于最大预设温度阀值或者低于最小预设温度阀值时，控制器控制温度警报器进行报警。

8.根据权利要求1所述的一种环境监测控制集成一体装置，其特征在于，所述制氧机(5)采用分子筛变压吸附方式制氧，制氧机(5)的进气口为舱外洁净空气和舱内空气混合后的空气，制氧机(5)的排氮口设置电磁阀，电磁阀出口通过管道与冷凝器(2)的进风口连通。

9.根据权利要求5所述的一种环境监测控制集成一体装置，其特征在于，所述总控制盒(14)通过电气接口(13)与舱内相关电缆相连，实现对整个系统的控制；

所述超压气压传感器(4)通过螺钉固定，通过自身传感器采集舱内外压力，通过电缆将检测信号传输至控制器，控制器用于控制关闭系统控制器(16)及进排气组件(3)；

所述压缩机(18)通过铜制管道与冷凝器(2)连接，配有冷凝器风机(1)促进冷凝器(2)的冷却，并由冷凝器(2)出风口散热到舱外，冷凝器(2)还通过铜制管道与蒸发器(10)连接，管道中间连接干燥罐(12)，配有蒸发器风机(9)及加热器(11)，经制冷制热风道到达舱内，并加装变频器(8)；

进排气组件(3)由进风口进气，出气口有滤毒和除尘两个风道分支，除尘风道通过橡胶管道与气道转换机构(15)的除尘进气口连接，气道转换机构(15)出气口通过橡胶管道与三防风机(7)连接，经三防风机(7)的送风口到达舱内；

滤毒风道通过橡胶管道与过滤吸收器(17)进气口相连，过滤吸收器(17)出气口通过橡胶管道与气道转换机构(15)的滤毒进气口相连。

10.根据权利要求8所述的一种环境监测控制集成一体装置，其特征在于，所述制氧机(5)包括：空气过滤器(19)、空压机(20)、旋转分离阀(21)、吸附器(22)、精筛塔(23)、流量计(24)以及同步电动机(25)；

所述空气过滤器(19)与所述空压机(20)连通，所述空压机(20)与所述旋转分离阀(21)连通，所述旋转分离阀(21)与所述吸附器(22)连通，所述吸附器(22)与所述精筛塔(23)连通，所述精筛塔(23)与所述流量计(24)连通；

所述旋转分离阀(21)通过所述同步电动机(25)驱动，所述吸附器(22)的数量至少两个，且至少两个所述吸附器(22)并列设置，所述制氧机(5)的排氮口位于所述旋转分离阀(21)上。

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