專利名稱：一種用于測量井下救生艙內(nèi)體感溫度的傳感裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于井下救生艙內(nèi)體感溫度測量的傳感裝置，適用于礦井下救生艙及避難硐室內(nèi)使用。
背景技術(shù)：
生活中氣象臺(tái)的天氣預(yù)報(bào)會(huì)與我們自身實(shí)際感受到的冷暖程度不一致。因?yàn)樘鞖忸A(yù)報(bào)中的氣溫僅僅代表空氣的冷暖程度，并不能完全表示出人體對(duì)環(huán)境的冷暖感受，但氣溫高低可以作為人體冷暖感受的一個(gè)參數(shù)，在相同的氣溫條件下，人們還會(huì)因空氣濕度、風(fēng)速大小、太陽輻射、著裝顏色甚至心情等的不同而產(chǎn)生不同的冷暖感受。例如在氣溫30°C的環(huán)境中，空氣的相對(duì)濕度在40% 50%左右，平均風(fēng)速在3m/s以上時(shí)，人們就不會(huì)感到很熱；然而在相同的溫度條件下，相對(duì)濕度若增大到80%以上、風(fēng)速很小時(shí)，人們就會(huì)產(chǎn)生悶熱、難熬的感覺，體弱者甚至?xí)霈F(xiàn)中暑現(xiàn)象。太陽輻射對(duì)人體熱舒適的作用主要依賴于身體姿勢與太陽的關(guān)系、衣服的絕熱情況、周圍環(huán)境的反射率以及風(fēng)速。人們?cè)陂L期的研究和實(shí)踐中，提出了許多表征人體舒適度的辦法，有的是從人體熱平衡理論出發(fā)，從生物氣象角度進(jìn)行研究，有的是采用人工氣候室實(shí)驗(yàn)分析方法，還有的是實(shí)地調(diào)查和測試。在我國直到20世紀(jì)80年代，國內(nèi)有關(guān)舒適度的研究還只是一些定性的描述，90年代開始才有一定的發(fā)展，并取得較快的進(jìn)展。目前主要有兩個(gè)領(lǐng)域在進(jìn)行熱舒適的研究，分別是建筑領(lǐng)域和氣象領(lǐng)域。在氣象領(lǐng)域主要是以舒適度預(yù)報(bào)為目的的人體舒適度指數(shù)研究，其基礎(chǔ)和關(guān)鍵就是體感溫度的研究。所以我們可以把體感溫度簡單的定義為人體對(duì)外界冷熱的舒適感。呂偉林通過實(shí)驗(yàn)提出體感溫度模型，但由于數(shù)據(jù)的局限性，在高溫、高濕、微風(fēng)或低溫、大風(fēng)情況下該模型仍有一定偏差。近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，對(duì)礦產(chǎn)資源的需求也在增大，礦業(yè)安全生產(chǎn)事故頻發(fā)，安全救生及生命保障等工作受到國家高度重視，作為在災(zāi)難和意外事故發(fā)生后對(duì)人體生命的保護(hù)設(shè)施，礦用救生艙和避難硐室的研制與配備工作在各地均積極展開。由于救生艙或避難硐室是一個(gè)密封的環(huán)境，可以忽略太陽輻射及風(fēng)速對(duì)體感溫度的影響。為體感溫度的應(yīng)用提供了有利的條件。
發(fā)明內(nèi)容發(fā)明目的本實(shí)用新型的目的是提供一種能夠能夠反映井下救生艙內(nèi)或井下避難硐室內(nèi)人體舒適度的傳感裝置。為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用了如下的技術(shù)方案一種用于井下救生艙內(nèi)體感溫度測量的傳感裝置，它包括進(jìn)行運(yùn)算處理和補(bǔ)充，得到體感溫度值的主CPU，所述的A/D轉(zhuǎn)換電路、語音報(bào)警電路、串口通訊電路、電池管理電路、存儲(chǔ)器、報(bào)警信號(hào)輸出電路、LED顯示電路和鍵盤均與主CPU相連；信號(hào)取樣模塊依次通過測量電路、信號(hào)放大電路與A/D轉(zhuǎn)換電路相連；蓄電池為上述電路供電。它還包括檢測和判定主CPU是否正常，及顯示溫度、濕度、整機(jī)工作狀態(tài)的輔CPU，所述的LED顯示電路通過輔CPU與主CPU相連。其中，所述的信號(hào)取樣模塊是對(duì)環(huán)境溫度、濕度信號(hào)進(jìn)行取樣的濕度傳感器、溫度傳感器。其中，所述的電池管理電路通過主CPU對(duì)蓄電池進(jìn)行管理，不斷的對(duì)蓄電池進(jìn)行測量，計(jì)算蓄電池是否失效，當(dāng)有檢測到有外接電源時(shí)，對(duì)蓄電池進(jìn)行充電管理，防止蓄電池過充。有益效果本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)其一，本實(shí)用新型可以直接顯示艙內(nèi)的體感溫度，反映出艙內(nèi)人員的舒適程度，克
服了以前分別顯示艙內(nèi)溫度及濕度，但不容易判斷艙內(nèi)舒適度的缺點(diǎn)。其二，采用先進(jìn)的超低功耗微控制器，確保傳感器工作穩(wěn)定、可靠。其三，采用大容量蓄電池供電，充電一次可連續(xù)工作95小時(shí)以上。免去對(duì)外部電源的依靠。使用方便。其四，采用不銹鋼外殼設(shè)計(jì)，防潮、抗震、防破壞，使用壽命長。頂部設(shè)有手柄方便用戶安裝其五，大屏幕，大字體顯示當(dāng)前體感溫度值，直觀醒目。其六，柔和的語音報(bào)警，使艙內(nèi)避難者保持平和的心態(tài)。其七，485通訊報(bào)警，方便用戶對(duì)艙內(nèi)數(shù)據(jù)的采集。其八,礦用本質(zhì)安全設(shè)計(jì),防爆標(biāo)志為ExibI,適合礦下使用。

圖I為本實(shí)用新型的外形示意圖。圖2為本實(shí)用新型內(nèi)部電路模塊連接示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做更進(jìn)一步的解釋。如圖I和圖2所示，本實(shí)用新型所述的一種用于井下救生艙內(nèi)體感溫度測量的傳感器，包括不銹鋼制成的外殼I以及裝在外殼內(nèi)的內(nèi)部電路。其中外殼I包括用于操作人員握持的手柄2、用于切斷控制器電源的電源開關(guān)3，顯示檢測結(jié)果以及輸入數(shù)據(jù)的IXD顯示屏4，LED顯示屏4與LED顯示電路相連；外殼I上還設(shè)有揚(yáng)聲器5、充電器接口 6和通訊及信號(hào)輸出接口 7,以及信號(hào)取樣模塊。揚(yáng)聲器5與語音報(bào)警電路相連；信號(hào)取樣模塊與測量電路相連，信號(hào)取樣模塊采用高精度的溫、濕度探頭，確保采樣信號(hào)準(zhǔn)確可靠。通訊及信號(hào)輸出接口 7用于報(bào)警信號(hào)的輸出，以及和其他控制器進(jìn)行信號(hào)交互；通訊及信號(hào)輸出接口 7為RS485接口，可直接連入用戶的通訊網(wǎng)絡(luò)；報(bào)警輸出接口，可直接連入用戶的其它控制器。內(nèi)部電路包括主CPU，A/D轉(zhuǎn)換電路、輔CPU、語音報(bào)警電路、串口通訊電路、電池管理電路、存儲(chǔ)器、報(bào)警信號(hào)輸出電路和鍵盤均與主CPU相連；信號(hào)取樣模塊依次通過測量電路、信號(hào)放大電路與A/D轉(zhuǎn)換電路相連；LED顯示電路與輔CPU相連；蓄電池為上述電路模塊供電。其中，所述的主CPU及輔CPU采用先進(jìn)的超低功耗微處理器；所述的IXD顯示屏4采用128X64點(diǎn)陣液晶顯示，界面友好直觀，接收輔CPU送出的體感溫度值，并以大字體顯示在屏幕中央；所述的揚(yáng)聲器5用于語音報(bào)警，〈60分貝，使艙內(nèi)的避難者心態(tài)平和；所述的鍵盤用于用戶和傳感器的交互，可通過它設(shè)定相關(guān)參數(shù)。所述的電源采用蓄電池，蓄電池采用三節(jié)鎳氫電池組容量2300mAh、充電時(shí)間6h，電池組用塑封套整體封裝。傳感器所需動(dòng)力皆來自該蓄電池。其中，主CPU用以進(jìn)行運(yùn)算處理和補(bǔ)充，得到體感溫度值；輔CPU用以檢測和判定主CPU是否正常，及顯示溫度、濕度、整機(jī)工作狀態(tài)；語音報(bào)警電路當(dāng)主CPU檢測到體感溫度出超過人體的舒適度時(shí)，輸出語音信號(hào)將預(yù)先存儲(chǔ)在語音芯片里的聲音，通過揚(yáng)聲器發(fā)聲；信號(hào)取樣模塊對(duì)環(huán)境溫度、濕度信號(hào)進(jìn)行取樣；測量電路將溫度和濕度傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)；信號(hào)放大電路將表不溫度濕度的電壓信號(hào)放大成標(biāo)準(zhǔn)A/D轉(zhuǎn)換器的輸入范圍；電池管理電路通過主CPU對(duì)蓄電池進(jìn)行管理，不斷的對(duì)蓄電池進(jìn)行測量，計(jì)算蓄電池是否失效，當(dāng)有檢測到有外接電源時(shí)，對(duì)蓄電池進(jìn)行充電管理，防止蓄電池的過充；報(bào)警信號(hào)輸出電路當(dāng)主CPU檢測到體感溫度超過人體的舒適度時(shí)和發(fā)現(xiàn)蓄電池有不正常時(shí)，輸出一個(gè)開關(guān)信號(hào)。本實(shí)用新型的工作原理如下溫濕度探頭感測環(huán)境的溫度和濕度信號(hào)經(jīng)過測量電路，轉(zhuǎn)化為相對(duì)應(yīng)的電流信號(hào)，該電流信號(hào)經(jīng)過高增益低噪聲線性放大器放大后，再經(jīng)AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送入主CPU，在主CPU中進(jìn)行運(yùn)算處理和補(bǔ)償，最終得出體感溫度值，然后將該體感溫度值送入輔CPU驅(qū)動(dòng)并顯示在128X64點(diǎn)陣液晶上。根據(jù)計(jì)算出結(jié)果，傳感器做出相應(yīng)的動(dòng)作。主CPU同時(shí)監(jiān)測溫度、溫度、電池電壓、報(bào)警狀態(tài)以及鍵盤輸入并做出相應(yīng)的處理。體感溫度的計(jì)算公式如下體感溫度HI=cl+c2T+c3R+c4TR+c5T2+c6R2+c7T2R+c8TR2+c9T2R2 (本公式僅適用于實(shí)際溫度不低于27°C，相對(duì)濕度不低于40%的情況)其中HI即為溫度，T為環(huán)境溫度；R為相對(duì)濕度；cl=-42. 379，c2=2. 049，c3=10. 143，c4=_0. 225，c5=-6. 838*1(T3，c6=-5. 482*1(T2，c7=l. 229*10_3, c8=8. 528*10_4, c9=_l. 99*10_6根據(jù)體感溫度與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)公布的溫濕度對(duì)照表可以了解艙內(nèi)人體的舒適度。本實(shí)用新型所述的一種用于測量井下救生艙內(nèi)體感溫度的傳感裝置，將其直接安放在救生艙內(nèi)或避難硐室內(nèi)，即可得到體感溫度值。
權(quán)利要求1.一種用于井下救生艙內(nèi)體感溫度測量的傳感裝置，其特征在于它包括進(jìn)行運(yùn)算處理和補(bǔ)充，得到體感溫度值的主CPU，所述的A/D轉(zhuǎn)換電路、語音報(bào)警電路、串口通訊電路、電池管理電路、存儲(chǔ)器、報(bào)警信號(hào)輸出電路、LED顯示電路和鍵盤均與主CPU相連；信號(hào)取樣模塊依次通過測量電路、信號(hào)放大電路與A/D轉(zhuǎn)換電路相連；蓄電池為上述電路供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于井下救生艙內(nèi)體感溫度測量的傳感裝置，其特征在于它還包括檢測和判定主CPU是否正常，及顯示溫度、濕度、整機(jī)工作狀態(tài)的輔CPU，所述的LED顯示電路通過輔CPU與主CPU相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于井下救生艙內(nèi)體感溫度測量的傳感裝置，其特征在于所述的信號(hào)取樣模塊是對(duì)環(huán)境溫度、濕度信號(hào)進(jìn)行取樣的濕度傳感器、溫度傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于井下救生艙內(nèi)體感溫度測量的傳感裝置，其特征在 于所述的電池管理電路通過主CPU對(duì)蓄電池進(jìn)行管理，不斷的對(duì)蓄電池進(jìn)行測量，計(jì)算蓄電池是否失效，當(dāng)有檢測到有外接電源時(shí)，對(duì)蓄電池進(jìn)行充電管理，防止蓄電池過充。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于測量井下救生艙內(nèi)體感溫度的傳感裝置，它包括進(jìn)行運(yùn)算處理和補(bǔ)充，得到體感溫度值的主CPU，所述的A/D轉(zhuǎn)換電路、語音報(bào)警電路、串口通訊電路、電池管理電路、存儲(chǔ)器、報(bào)警信號(hào)輸出電路、LED顯示電路和鍵盤均與主CPU相連；信號(hào)取樣模塊依次通過測量電路、信號(hào)放大電路與A/D轉(zhuǎn)換電路相連；蓄電池為上述電路供電。本實(shí)用新型可以直接顯示艙內(nèi)的體感溫度，反映出艙內(nèi)人員的舒適程度，克服了以前分別顯示艙內(nèi)溫度及濕度，但不容易判斷艙內(nèi)舒適度的缺點(diǎn)；采用先進(jìn)的超低功耗微控制器，確保傳感器工作穩(wěn)定、可靠，適合礦下使用。
文檔編號(hào)E21F11/00GK202578669SQ201220141330
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月6日
發(fā)明者馬廣闊, 徐克選, 陳國民, 吳國鋒 申請(qǐng)人:南京韓威南冷制冷集團(tuán)有限公司