高壓儲氣瓶儲氣量檢測及報警裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種高壓儲氣瓶儲氣量檢測及報警裝置，該裝置通過高壓氣管與儲氣瓶連接，內(nèi)部設(shè)置有主控制單元，與主控制單元連接有儲氣瓶壓力傳感器和無線數(shù)據(jù)發(fā)送模塊，所述壓力傳感器將儲氣瓶壓力值轉(zhuǎn)換成與之對應(yīng)的電壓信號傳輸給主控制單元，所述無線數(shù)據(jù)發(fā)送模塊向外界以無線形式傳輸該檢測數(shù)據(jù)；與主控制單元還連接有環(huán)境溫度傳感器、運動傳感器、顯示屏、聲光報警單元，所述運動傳感器和聲光報警單元組成使用人員跌倒報警裝置。
【專利說明】高壓儲氣瓶儲氣量檢測及報警裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種高壓儲氣瓶儲氣量檢測及報警裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]正壓式空氣呼吸器是一種以壓縮空氣為呼吸氣源、自給開放式隔絕式呼吸器，且供氣方式為正壓式，即人員在佩戴呼吸器時，其整個呼吸系統(tǒng)始終處于與外界隔離且內(nèi)部壓力高于外界環(huán)境壓力的條件下，防護全過程中外界有毒有害氣體無法進入呼吸系統(tǒng)內(nèi)，確保安全可靠的呼吸防護。該裝備已被廣泛應(yīng)用于消防、防化、反恐、處突，以及應(yīng)急救援等眾多領(lǐng)域。
[0003]隨著近些年來我國經(jīng)濟的高速發(fā)展和自然災(zāi)害的頻發(fā)，應(yīng)急救援工作也呈現(xiàn)出跨行業(yè)、跨領(lǐng)域、跨地域的復(fù)雜發(fā)展趨勢。雖然我國在應(yīng)急救援體系建設(shè)、事故災(zāi)難處理和防范等方面做了大量的工作，但在救援技術(shù)戰(zhàn)術(shù)研究等諸多方面還處于剛剛起步階段，尤其是應(yīng)急救援技術(shù)裝備發(fā)展與國外還存在很大差距。在目前我國救援隊伍缺乏先進、配套的救援裝備等現(xiàn)有條件下，如何最大限度地發(fā)揮如正壓式空氣呼吸器這些現(xiàn)有裝備的功效，提高救援水平，是在短期內(nèi)快速提升救援隊伍戰(zhàn)斗力的首要任務(wù)。
[0004]傳統(tǒng)的正壓式空氣呼吸器，主要由高壓儲氣瓶、減壓器、高壓導(dǎo)氣管、報警哨壓力表、中壓導(dǎo)氣管、呼氣閥、面罩、背板背帶等部件組成，其中高壓儲氣瓶儲存的壓縮空氣是供人員呼吸的氣源，額定工作壓強為30MPa，其使用狀況及消耗量是人員呼吸防護的關(guān)鍵指標(biāo)，而監(jiān)測這些指標(biāo)的方法，常規(guī)呼吸器僅采用報警哨壓力表的方式進行呼吸器儲氣量的低壓報警，即當(dāng)儲氣瓶內(nèi)余壓為(5?6) MPa時，報警哨會發(fā)出90dB的報警聲響，提醒佩戴人員撤離災(zāi)區(qū)。而現(xiàn)實使用的情況是，佩戴人員所處的救援現(xiàn)場噪聲極大、情況非常復(fù)雜，再加之人員救援過程中由于緊張、恐懼、做功量大等因素，救援人員很難聽到呼吸器的低壓報警聲響，許多救援專業(yè)人員在救援過程中由于沒有聽到報警聲響導(dǎo)致氣量不足窒息傷亡的事例屢見不鮮。
實用新型內(nèi)容
[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種高壓儲氣瓶儲氣量檢測及報警裝置，該裝置利用壓力傳感器自動監(jiān)測儲氣瓶的氣壓參數(shù)，并將檢測數(shù)據(jù)以無線形式向外界傳輸，與其他設(shè)置有無線數(shù)據(jù)接收模塊的設(shè)備配合使用，可以更有效地提醒呼吸器使用人員，提高了正壓式空氣呼吸器的安全保障性能。
[0006]本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
[0007]高壓儲氣瓶儲氣量檢測及報警裝置，該裝置通過高壓氣管與儲氣瓶連接，所述檢測及報警裝置內(nèi)設(shè)置有主控制單元，與主控制單元連接有儲氣瓶壓力傳感器和無線數(shù)據(jù)發(fā)送模塊，所述壓力傳感器將儲氣瓶壓力值轉(zhuǎn)換成與之對應(yīng)的電壓信號傳輸給主控制單元，所述無線數(shù)據(jù)發(fā)送模塊向外界以無線形式傳輸該檢測數(shù)據(jù)；與主控制單元還連接有環(huán)境溫度傳感器、運動傳感器、顯示屏、聲光報警單元，所述運動傳感器和聲光報警單元組成使用人員跌倒報警裝置。
[0008]進一步，所述主控制單元采用單片機，與主控制單元還連接有環(huán)境溫度報警燈、電源欠壓報警燈、切屏鍵、開關(guān)/功能鍵、DC-DC升壓電路、電源。
[0009]進一步，所述運動傳感器采用陀螺儀，聲光報警單元包括高響度發(fā)聲報警裝置和高亮燈光報警裝置，當(dāng)運動傳感器檢測到呼吸器使用人員連續(xù)靜止超過30秒時，聲光報警單元發(fā)出預(yù)報警信號并持續(xù)15秒，在此期間使用人員通過作業(yè)活動或者短按開關(guān)/功能鍵的方式撤銷預(yù)報警信號；當(dāng)運動傳感器檢測到呼吸器使用人員連續(xù)靜止超過45秒時，聲光報警單元發(fā)出報警信號，此時使用人員只能通過短按開關(guān)/功能鍵的方式撤銷報警信號，否則將會一直報警；當(dāng)儲氣瓶壓力< 6MPa時，聲光報警單元發(fā)出報警信號，該報警信號不可手動撤銷。
[0010]進一步，所述環(huán)境溫度傳感器檢測到呼吸器使用人員所處環(huán)境溫度超過設(shè)定值時，環(huán)境溫度報警燈亮起。
[0011]進一步，長按所述切屏鍵，所示檢測及報警裝置啟動主動呼救模式，聲光報警單元發(fā)出報警信號。
[0012]進一步，當(dāng)儲氣瓶打開時，所述儲氣瓶壓力傳感器輸出相應(yīng)電壓信號給處于超低功耗休眠狀態(tài)的單片機，單片機控制DC-DC升壓電路輸出電能實現(xiàn)檢測及報警裝置自動開機功能。
[0013]進一步，所述單片機根據(jù)儲氣瓶壓力傳感器提供的電壓信號計算出儲氣瓶儲氣量，并根據(jù)使用人員前3秒鐘的用氣量動態(tài)計算出剩余氣體的使用時間，通過顯示屏顯示該時間。
[0014]進一步，所述無線數(shù)據(jù)發(fā)送模塊采用藍牙模塊；所述顯示屏采用液晶屏，配置有液晶背光控制電路，通過短按開關(guān)/功能鍵進行顯示屏亮度調(diào)節(jié)。
[0015]進一步，所述顯示屏顯示兩種界面，一種只顯示儲氣瓶壓力值，另一種顯示儲氣瓶壓力值、剩余氣體使用時間和環(huán)境溫度，通過短按切屏鍵進行顯示界面的切換。
[0016]進一步，所述檢測及報警裝置還設(shè)置有機械式壓力表，在檢測及報警裝置下方與高壓氣管連接處設(shè)置有機械式報警哨。
[0017]采用上述結(jié)構(gòu)設(shè)置的高壓儲氣瓶儲氣量檢測及報警裝置具有以下優(yōu)點:
[0018]該檢測及報警裝置利用壓力傳感器自動監(jiān)測儲氣瓶的氣壓參數(shù)，并將檢測數(shù)據(jù)以無線形式向外界傳輸，與其他設(shè)置有無線數(shù)據(jù)接收模塊的設(shè)備配合使用，例如設(shè)置在呼吸器面罩內(nèi)的顯示裝置，可以更有效地提醒呼吸器使用人員，提高了正壓式空氣呼吸器的安全保障性能；該檢測及報警裝置除了設(shè)置有電子化的檢測傳感器之外，還設(shè)置有指針式壓力表，并且保留了報警哨，實現(xiàn)儲氣瓶壓力的機械、數(shù)字雙制式顯示，確保安全性。
[0019]該檢測及報警裝置還具有使用人員跌倒報警功能，在使用人員靜止過長時間后即自動啟動聲光報警單元，通過高響度警示音和高亮燈光，實現(xiàn)自動呼救功能，而且在遇到危險時，使用人員可以手動啟動聲光報警單元，實現(xiàn)主動呼救功能，提高了設(shè)備的安全保障性倉泛。
[0020]該檢測及報警裝置還具有環(huán)境溫度報警功能，當(dāng)環(huán)境溫度傳感器檢測到呼吸器使用人員所處環(huán)境溫度超過設(shè)定值時，環(huán)境溫度報警燈亮起，表示當(dāng)前環(huán)境不適宜繼續(xù)作業(yè)，提示使用人員及時撤離作業(yè)現(xiàn)場。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是本實用新型所應(yīng)用的正壓式空氣呼吸器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2是本實用新型的主視圖；
[0023]圖3是本實用新型的左視圖；
[0024]圖4是本實用新型的右視圖；
[0025]圖5是本實用新型的電路原理圖；
[0026]圖6是與本實用新型配套使用的顯示裝置的電路原理圖。
[0027]圖1-6中:1、面罩；2、顯示裝置；3、中壓氣管；4、高壓氣管；5、檢測及報警裝置；6、背板；7、減壓器；8、瓶閥；9、高壓儲氣瓶；10、背帶；11、電池倉；12、切屏/呼救鍵；13、環(huán)境溫度報警燈；14、電源欠壓報警燈；15、配對指示燈；16、顯示屏；17、電池倉按鈕；18、指針式壓力表；19、開關(guān)/功能鍵；20、聲光報警單兀；21、機械式氣哨。

【具體實施方式】
[0028]為更進一步闡述本實用新型為達到預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖和較佳實施例，對本實用新型的結(jié)構(gòu)、工作流程詳細說明如下。
[0029]如圖2、圖5所示是本實用新型實施例之一，在該實施例中，檢測及報警裝置設(shè)置有單片機，無線數(shù)據(jù)發(fā)送模塊與單片機連接，與單片機還連接有環(huán)境溫度傳感器、儲氣瓶壓力傳感器、運動傳感器、切屏鍵、開關(guān)/功能鍵、DC-DC升壓電路、電源，通過單片機控制有顯示屏、聲光報警單元、環(huán)境溫度報警燈、電源欠壓報警燈、配對指示燈。
[0030]本實施例中的檢測及報警裝置采用低功耗處理，電源采用2節(jié)普通7號干電池供電即可滿足工作需求，通過防反接電路給單片機控制單元供電。在關(guān)機或者沒與儲氣瓶接通時，單片機處于超低功耗休眠狀態(tài)，靜態(tài)電流平均為50 μ Α,在此狀態(tài)下普通2節(jié)7號干電池可使用I年之久。
[0031]使用人員跌倒報警裝置由運動傳感器和聲光報警單元組成，運動傳感器采用陀螺儀，聲光報警單元包括高響度發(fā)聲報警裝置和高亮燈光報警裝置，具體采用高響度喇叭和3個高亮LED燈組成。
[0032]當(dāng)運動傳感器檢測到呼吸器使用人員連續(xù)靜止超過30秒時，聲光報警單元發(fā)出預(yù)報警信號并持續(xù)15秒，在此期間使用人員通過作業(yè)活動或者短按開關(guān)/功能鍵的方式撤銷預(yù)報警信號；當(dāng)運動傳感器檢測到呼吸器使用人員連續(xù)靜止超過45秒時，聲光報警單元發(fā)出報警信號，此時使用人員只能通過短按開關(guān)/功能鍵的方式撤銷報警信號，否則將會一直報警，實現(xiàn)自動呼救功能。
[0033]當(dāng)儲氣瓶壓力< 6MPa時，聲光報警單元也會發(fā)出報警信號，提醒使用人員及時撤離現(xiàn)場，該報警信號不可手動撤銷。
[0034]單片機通過內(nèi)部定時/計數(shù)器計算按鍵按下時間的長短來判斷按鍵是長按還是短按。
[0035]檢測及報警裝置的外部結(jié)構(gòu)如圖2、圖3、圖4所示，裝置殼體下方通過高壓氣管4與減壓器7的高壓端連接，切屏/呼救鍵12和開關(guān)/功能鍵19位于裝置殼體的兩側(cè)；顯示屏16位于裝置殼體的正面；環(huán)境溫度報警燈13 (紅色)、電源欠壓報警燈14 (黃色)、配對指示燈15 (藍色)是三個LED燈，位于顯示屏16的一側(cè)；指針式壓力表18位于顯示屏16的下方；聲光報警單元20位于指針式壓力表18的下方。
[0036]檢測及報警裝置向外界傳輸檢測數(shù)據(jù)后，外界需要有與之配套的設(shè)備進行數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)顯示，這種設(shè)備通常稱為顯示裝置，顯示裝置可以選擇安裝在呼吸器面罩內(nèi)，如圖1所示，方便呼吸器使用人員進行觀察，及時發(fā)現(xiàn)儲氣瓶中氣量的變化情況。顯示裝置的電路結(jié)構(gòu)可以采用如圖6所示，設(shè)置有單片機，無線數(shù)據(jù)接收模塊與單片機連接，與單片機還連接有無線連接配對按鍵、電源，通過單片機控制有儲氣瓶氣量指示燈、儲氣瓶壓力不足報警單元、配對指示燈、電源欠壓指示燈。
[0037]檢測及報警裝置5中的無線數(shù)據(jù)發(fā)送模塊，顯示裝置2中的無線數(shù)據(jù)接收模塊，均采用藍牙模塊，頻率2.4GHz,當(dāng)然，本專利并不局限于這一種形式的無線傳輸形式，對于現(xiàn)有技術(shù)中適用的其他無線傳輸技術(shù)均可以采用。
[0038]顯示裝置2對檢測數(shù)據(jù)的顯示可以采用不同顏色指示燈并且附帶振動的形式進行顯示，例如氣量報警紅燈、氣量指示黃燈、氣量指示綠燈；儲氣瓶壓力> 1MPa時,氣量指示綠燈常亮，6MPa <儲氣瓶壓力< 1MPa時，氣量指示黃燈常亮，儲氣瓶壓力< 6MPa時，氣量報警紅燈一直閃爍，并且儲氣瓶壓力不足報警單元進行振動提示，帶動顯示裝置進行振動。
[0039]檢測及報警裝置5與顯示裝置2之間進行數(shù)據(jù)傳輸之前需要進行有效的無線信號配對和連接，同時長按切屏/呼救鍵12和開關(guān)/功能鍵19使得檢測及報警裝置進入無線連接配對狀態(tài)，此時配對指示燈15閃爍，配對狀態(tài)持續(xù)時間30秒鐘，在此狀態(tài)下，按住顯示裝置的配對按鍵持續(xù)2秒鐘即可完成配對，配對成功后配對指示燈15每3秒鐘閃爍一次，表示處于連接狀態(tài)。
[0040]在使用一套空氣呼吸器之前，需要首先對顯示裝置2中的無線數(shù)據(jù)接收模塊與檢測及報警裝置5中的無線數(shù)據(jù)發(fā)送模塊之間進行配對，配對成功后，使用過程中就不會和其他空氣呼吸器之間的無線模塊發(fā)生混搭，可以有效避免接收錯誤數(shù)據(jù)的情況發(fā)生。
[0041]環(huán)境溫度傳感器可以將環(huán)境溫度轉(zhuǎn)換成與之對應(yīng)的電信號并提供給單片機，當(dāng)環(huán)境溫度傳感器檢測到呼吸器使用人員所處環(huán)境溫度超過設(shè)定值時，環(huán)境溫度報警燈亮起，表示當(dāng)前環(huán)境不適宜繼續(xù)作業(yè)，提示使用人員及時撤離作業(yè)現(xiàn)場。
[0042]當(dāng)使用人員遇到危險時，長按切屏/呼救鍵12，檢測及報警裝置啟動主動呼救模式，聲光報警單元發(fā)出報警信號，主動呼救和自動呼救構(gòu)成了完整的呼救器功能，從而提高了產(chǎn)品的安全保障性能。
[0043]儲氣瓶壓力傳感器將儲氣瓶壓力值轉(zhuǎn)換成與之對應(yīng)的電壓信號，當(dāng)儲氣瓶打開時，儲氣瓶壓力傳感器輸出相應(yīng)電壓信號給處于超低功耗休眠狀態(tài)的單片機，單片機控制DC-DC升壓電路輸出電能實現(xiàn)檢測及報警裝置自動開機功能。
[0044]單片機根據(jù)儲氣瓶壓力傳感器提供的電壓信號計算出儲氣瓶儲氣量，并根據(jù)使用人員前3秒鐘的用氣量動態(tài)計算出剩余氣體的使用時間，通過顯示屏16顯示該時間。
[0045]在本實施例中，顯示屏16采用液晶屏，配置有液晶背光控制電路，通過短按開關(guān)/功能鍵19進行顯不屏売度調(diào)節(jié)。
[0046]顯示屏16顯示兩種界面，一種只顯示儲氣瓶壓力值,另一種顯示儲氣瓶壓力值、剩余氣體使用時間和環(huán)境溫度，通過短按切屏/呼救鍵12進行顯示界面的切換，從而為使用人員提供了更多選擇，提高了裝備的使用方便性。
[0047]在本實施例中，檢測及報警裝置還設(shè)置有指針式壓力表18，在檢測及報警裝置下方與高壓氣管4連接處設(shè)置有機械式氣哨21，實現(xiàn)儲氣瓶壓力的機械、數(shù)字雙制式顯示，確保安全性。
[0048]本實用新型使用時，首先打開儲氣瓶瓶閥8，高壓儲氣瓶9儲存的額定工作壓強為30MPa的壓縮空氣通過減壓器7減壓至0.6?1.0MPa，通過中壓氣管3輸送至呼氣閥，供面罩I呼吸。檢測及報警裝置5通過高壓氣管4采集高壓儲氣瓶9中壓縮空氣壓力，實現(xiàn)壓力顯示、低壓報警、向顯示裝置2發(fā)射信號等功能，顯示裝置2通過接收檢測及報警裝置5的信號可實現(xiàn)氣量指示、低壓閃燈、振動報警等功能。
[0049]顯示裝置與檢測及報警裝置首次無線連接成功后，當(dāng)檢測及報警裝置關(guān)機時，顯示裝置進入待機狀態(tài)，當(dāng)檢測及報警裝置再次開機時，顯示裝置由待機狀態(tài)自動激活進入到工作狀態(tài)，并與檢測及報警裝置自動進行無線連接，顯示裝置的單片機根據(jù)無線接收模塊接收到的壓力值檢測信號控制儲氣瓶氣量指示燈亮起。
[0050]顯示裝置與檢測及報警裝置首次無線連接成功后，當(dāng)兩者之間的距離由超出范圍再次進入連接范圍時，顯示裝置與檢測及報警裝置會自動進行無線連接。
[0051]上面所述只是為了說明本實用新型，應(yīng)該理解為本實用新型并不局限于以上實施例，符合本實用新型思想的各種變通形式均在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.高壓儲氣瓶儲氣量檢測及報警裝置，該裝置通過高壓氣管與儲氣瓶連接，其特征在于，所述檢測及報警裝置內(nèi)設(shè)置有主控制單元，與主控制單元連接有儲氣瓶壓力傳感器和無線數(shù)據(jù)發(fā)送模塊，所述壓力傳感器將儲氣瓶壓力值轉(zhuǎn)換成與之對應(yīng)的電壓信號傳輸給主控制單元，所述無線數(shù)據(jù)發(fā)送模塊向外界以無線形式傳輸該檢測數(shù)據(jù)；與主控制單元還連接有環(huán)境溫度傳感器、運動傳感器、顯示屏、聲光報警單元，所述運動傳感器和聲光報警單元組成使用人員跌倒報警裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的檢測及報警裝置，其特征在于，所述主控制單元采用單片機，與主控制單元還連接有環(huán)境溫度報警燈、電源欠壓報警燈、切屏鍵、開關(guān)/功能鍵、DC-DC升壓電路、電源。
3.如權(quán)利要求2所述的檢測及報警裝置，其特征在于，所述運動傳感器采用陀螺儀，聲光報警單元包括高響度發(fā)聲報警裝置和高亮燈光報警裝置，當(dāng)運動傳感器檢測到呼吸器使用人員連續(xù)靜止超過30秒時，聲光報警單元發(fā)出預(yù)報警信號并持續(xù)15秒，在此期間使用人員通過作業(yè)活動或者短按開關(guān)/功能鍵的方式撤銷預(yù)報警信號；當(dāng)運動傳感器檢測到呼吸器使用人員連續(xù)靜止超過45秒時，聲光報警單元發(fā)出報警信號，此時使用人員只能通過短按開關(guān)/功能鍵的方式撤銷報警信號，否則將會一直報警；當(dāng)儲氣瓶壓力< 6MPa時，聲光報警單元發(fā)出報警信號，該報警信號不可手動撤銷。
4.如權(quán)利要求2所述的檢測及報警裝置，其特征在于，所述環(huán)境溫度傳感器檢測到呼吸器使用人員所處環(huán)境溫度超過設(shè)定值時，環(huán)境溫度報警燈亮起。
5.如權(quán)利要求2所述的檢測及報警裝置，其特征在于，長按所述切屏鍵，所示檢測及報警裝置啟動主動呼救模式，聲光報警單元發(fā)出報警信號。
6.如權(quán)利要求2所述的檢測及報警裝置，其特征在于，當(dāng)儲氣瓶打開時，所述儲氣瓶壓力傳感器輸出相應(yīng)電壓信號給處于超低功耗休眠狀態(tài)的單片機，單片機控制DC-DC升壓電路輸出電能實現(xiàn)檢測及報警裝置自動開機功能。
7.如權(quán)利要求6所述的檢測及報警裝置，其特征在于，所述單片機根據(jù)儲氣瓶壓力傳感器提供的電壓信號計算出儲氣瓶儲氣量，并根據(jù)使用人員前3秒鐘的用氣量動態(tài)計算出剩余氣體的使用時間，通過顯示屏顯示該時間。
8.如權(quán)利要求2所述的檢測及報警裝置，其特征在于，所述無線數(shù)據(jù)發(fā)送模塊采用藍牙模塊；所述顯示屏采用液晶屏，配置有液晶背光控制電路，通過短按開關(guān)/功能鍵進行顯不屏売度調(diào)節(jié)。
9.如權(quán)利要求8所述的檢測及報警裝置，其特征在于，所述顯示屏顯示兩種界面，一種只顯示儲氣瓶壓力值，另一種顯示儲氣瓶壓力值、剩余氣體使用時間和環(huán)境溫度，通過短按切屏鍵進行顯示界面的切換。
10.如權(quán)利要求1所述的檢測及報警裝置，其特征在于，所述檢測及報警裝置還設(shè)置有機械式壓力表，在檢測及報警裝置下方與高壓氣管連接處設(shè)置有機械式報警哨。
【文檔編號】G08C17/02GK203838848SQ201420214003
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年4月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月29日
【發(fā)明者】楊東星, 趙存丹, 朱海龍, 楊紅有, 宋金寶, 王新文, 梅德榮, 周群 申請人:撫順撫運安儀救生裝備有限公司