[發明專利]煤礦井下熱環境仿真氣候室及測試方法

有效

• 申請號: 201511016200.7
• 申請日: 2015-12-31
• 公開（公告）號: CN105651974B
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 周孟穎;馮立品;劉暉;任祥軍;林景社;梁國治;馬馳;岳宗敏;劉欣
• 申請（專利權）人: 安徽省煤炭科學研究院
• 主分類號: G01N33/36
• 分類號: G01N33/36
• 代理公司: 合肥金安專利事務所34114
• 代理人: 胡治中

1.煤礦井下熱環境仿真氣候室，其特征在于：在仿真氣候室內設有控制柜(1)、第一計算機(2)、溫濕系統(4)、新風系統(5)、模擬風系統(6)、人體微氣侯采集系統(7)、報警系統(8)、人體生理指標測試系統(9)；

在仿真氣候室內還設有第二計算機(3)和暖體出汗假人測試系統(11)；其中，暖體出汗假人測試系統(11)負責對降溫服的熱阻、濕阻、透濕指數客觀指標進行檢測，并將檢測的結果反饋至與之相連的第二計算機(3)；

控制柜(1)的型號為IRV智能控制系統；控制柜(1)具有自動控制或手動控制的雙重操作功能；

所述溫濕系統(4)包括數碼渦旋制冷壓縮機(41)、遠紅外輻射加熱板(42)、電極加濕器(43)、溫度傳感器和濕度傳感器；數碼渦旋制冷壓縮機(41)、遠紅外輻射加熱板(42)、電極加濕器(43)、溫度傳感器和濕度傳感器由控制柜(1)控制；

所述新風系統(5)包括新風換氣機和含氧量檢測裝置，在氣候室內設含氧量檢測裝置；當仿真氣候室內的氧氣濃度低于18％時，新風換氣機補充新風，增加氧氣含量；

所述模擬風系統(6)包含變頻軸流風機、模擬風道、整流風道，實現0～8m/s的模擬風速；人體微氣侯采集系統(7)用于采集處于仿真氣候室內人員的皮膚溫度及其皮膚與服裝之間的微氣候溫度；

人體微氣侯采集系統(7)共5套，每套包含6個溫度傳感器，可同時測試每個實驗人員6個點的皮膚溫度或服裝微氣候溫度；報警系統(8)的型號為LTE-1101J；

人體生理指標測試系統(9)負責采集處于仿真氣候室內實驗人員的客觀生理參數；所述人體生理指標測試系統(9)采集的生理參數包括運動強度、能耗、血壓、心率；所述人體生理指標測試系統(9)為具有人體參數采集功能的跑步機；

由第一計算機(2)根據人體生理指標測試系統(9)反饋的生理參數的變化情況，客觀統計顯示高溫、高濕環境對人體健康的影響，及降溫服對高溫、高濕的防護效果；

所述仿真氣候室被分隔實驗準備間、測試間和設備間；

在仿真氣候室的一端設有人員進出通道，在仿真氣候室的另一端設有設備間，人員進出通道與設備間之間為測試間；

實驗準備間被隔成觀察間、更衣間和緩沖間；其中，觀察間與仿真氣候室的外部相通；觀察間與更衣間之間、更衣間與緩沖間之間、緩沖間與測試間之間均設有常閉門；

在觀察間與測試間之間的墻壁上設有觀察窗；

設備間被分割成里間和外間；里間與外間之間設有常閉門；在測試間與里間之間的墻壁上設 有第一回風口，在第一回風口上配有百葉窗；在測試間與外間之間的墻壁的上設有第二回風口、出風口，在第二回風口上配有具有透氣柵格的門；該具有透氣柵格的門常閉；

在測試間內設有人體微氣侯采集系統(7)、報警系統(8)、人體生理指標測試系統(9)、和暖體出汗假人測試系統(11)；

在設備間的里間內設有溫濕系統(4)、新風系統(5)；在測試間的頂部設有孔板；孔板上方的空間與里間相通；測試間內的氣流經百葉窗流入里間；經溫濕系統(4)、新風系統(5)的加濕、加熱處理后，氣流由測試間頂部孔板出風；

模擬風系統(6)包括模擬風道(62)、整流風道(61)、和變頻軸流風機三部分；變頻軸流風機設置在外間中，模擬風道(62)、整流風道(61)設置在測試間中；模擬風道(62)的一端經整流風道(61)、出風口與變頻軸流風機相連；模擬風道(62)、整流風道(61)均由設立在測試間內的鋼化玻璃墻隔離而成；

測試間內的氣流經具有透氣柵格的門流入外間，進入外間的氣流被變頻軸流風機吸入后，形成模擬風，且依次經過出風口、整流風道(61)、模擬風道(62)進入測試間；

溫濕系統(4)內設數碼渦旋制冷壓縮機(41)、遠紅外輻射加熱板(42)、電極加濕器(43)，且在控制柜(1)的指令下，對測試間內進行制冷、加熱、加濕及除濕；

新風系統(5)與仿真氣候室的室外相通，當仿真氣候室內的含氧量不足時，由新風系統(5)將室外的新鮮空氣抽入室內，補充氧氣；

模擬風系統(6)的變頻軸流風機由控制柜(1)控制，模擬煤礦井下風速；

溫濕系統(4)、新風系統(5)、模擬風系統(6)、人體微氣侯采集系統(7)分別與控制柜(1)相連接；人體生理指標測試系統(9)與第一計算機(2)相連接；由操作人員通過控制柜(1)人機交互界面設定向溫濕系統(4)、新風系統(5)、模擬風系統(6)工作參數；溫濕系統(4)負責對仿真氣候室內的濕度和溫度進行采樣，并反饋至控制柜(1)；溫濕系統(4)在控制柜(1)的控制下，調節仿真氣候室內的濕度和溫度；

新風系統(5)負責對仿真氣候室內的含氧量進行采樣，并反饋至控制柜(1)；新風系統(5)在控制柜(1)的控制下，向仿真氣候室輸送氧氣；

模擬風系統(6)在控制柜(1)的控制下，模擬井下的送風狀態；

人體微氣侯采集系統(7)、人體生理指標測試系統(9)對仿真氣候室內的實驗人員進行信號采集，其中，由人體微氣侯采集系統(7)采集到的信號傳遞至控制柜(1)，由人體生理指標測試系統(9)采集到的信號傳遞至第一計算機(2)；

報警系統(8)對仿真氣候室內的濕度、溫度和氧氣濃度進行采樣并反饋至控制柜(1)；當 報警系統(8)檢測到仿真氣候室內的濕度、溫度或氧氣濃度超過人工設定的報警值時，控制柜(1)報警；

當控制柜(1)處于自動控制狀態時：首先通過人工的方式向控制柜(1)輸入環境參數；控制柜(1)根據接受到的環境參數、以及溫濕系統(4)、新風系統(5)實時反饋的數據，分別實時控制溫濕系統(4)、新風系統(5)、模擬風系統(6)的工作；

當控制柜(1)處于手動控制狀態時：控制柜(1)將人工輸入環境參數實時傳遞至溫濕系統(4)、新風系統(5)、模擬風系統(6)；

測試操作按如下步驟進行：

步驟1：通過控制柜(1)設定溫濕系統(4)、新風系統(5)、模擬風系統(6)的工作參數；設定報警系統(8)的報警參數；

將人體微氣侯采集系統(7)由控制柜(1)控制；

人體生理指標測試系統(9)由第一計算機(2)控制；穿著降溫服的實驗人員在智能化跑步機上模擬煤礦井下工人不同勞動強度；

暖體出汗假人測試系統(11)由第二計算機(3)控制，給暖體出汗假人穿上所測試降溫服；

步驟2：啟動溫濕系統(4)、新風系統(5)、模擬風系統(6)，令測試間的濕度、溫度和氧氣濃度符合在控制柜(1)人機交互界面設定的參數值；

采集人體微氣侯采集系統(7)、人體生理指標測試系統(9)、暖體出汗假人測試系統(11)的檢測數據；

步驟3：穿著降溫服的實驗人員在氣候室內通過智能跑步機模擬不同的勞動強度；

通過控制柜(1)、第一計算機(2)、第二計算機(3)采集并儲存人體微氣侯采集系統(7)、人體生理指標測試系統(9)、將暖體出汗假人測試系統(11)的檢測數據；

步驟4：由報警系統(8)檢測仿真氣候室的測試間的濕度、溫度和氧氣濃度并反饋至控制柜(1)，如超過設定值，由控制柜(1)內的聲光報警器報警，為了實驗人員安全立即結束實驗，反之實驗繼續，直至完成全部的監測項目。