一种可以延长使用时间的自适应矿用压缩氧自救器
本申请涉及自救器，尤其涉及一种可以延长使用时间的自适应矿用压缩氧自救器。
背景技术：
1、我国煤炭资源丰富，且煤炭在中国能源结构中的主导地位短期内不会发生变化。经多年开采，煤炭开采已向深处煤层发展，瓦斯突出、火灾、煤尘爆炸、二氧化碳突出等煤矿安全事故的概率也随之增加。
2、矿井作业人员必须佩戴自救器，灾害发生时，作业人员可以通过佩戴自救器免于中毒或死亡，保证佩戴人员正常呼吸逃离灾区。矿用压缩氧自救器是现有的最常用的自救器，压缩氧自救器是一种将压缩氧气瓶作为气源的隔绝式自救器。当安全事故发生时，越早打开自救器使用到氧气瓶中的氧气，作业人员也就越安全；但是现有的矿用压缩氧自救器佩戴过程复杂、开盖需要双手打开、气囊容易破损且不易发现、使用时间短等缺点，对作业人员自救效果产生严重影响。为了解决上述问题，保证作业人员的生命安全，需要开发一种可以自动打开且能够延长使用时间的矿用压缩氧自救器。
技术实现思路
1、本申请提供一种可以延长使用时间的自适应矿用压缩氧自救器，以解决现有的压缩氧自救器佩戴过程复杂、使用时间短的技术问题，实现了通过传感阵列模组的传感器阵列可实现对气体以及人的呼吸状况的实时监测，对传感器阵列收集的数据进行分析，对电磁继电器和电磁控制阀下达开启及控制流量大小的命令。
2、本申请提供一种可以延长使用时间的自适应矿用压缩氧自救器，包括口罩、传感阵列模组a、呼吸阀、呼吸阀卡扣、呼气管道、吸气管道、pcb电路板模组、自救器、传感阵列模组b；
3、其中，所述传感阵列模组a包括传感器阵列a、传感器阵列外壳a，所述传感器阵列a安装于传感器阵列外壳a，所述传感阵列模组a设置在所述口罩内与呼吸阀连通，所述呼吸阀卡扣安装于呼吸阀；
4、所述呼吸阀包括呼气阀本体、呼气阀阀片、出气口、吸气阀本体、吸气阀阀片、进气口，所述呼气阀阀片、出气口分别安装于呼气阀本体，所述吸气阀阀片、进气口分别安装于吸气阀本体，所述进气口和出气口分别与气袋和呼气管道相连通，所述传感阵列模组b包括传感器阵列b、传感器阵列外壳b，所述传感器阵列b安装于传感器阵列外壳b，所述气袋内安装传感阵列模组b，所述气袋安装于自救器外侧。
5、优选的，所述自救器包括压缩氧气瓶、压缩氧气瓶出气口、减压阀、手轮开关、压力显示表、清净罐、清净罐进气口、自救器外壳、底盖、气袋，所述压缩氧气瓶出气口、清净罐进气口分别与吸气管道、呼气管道相连通，所述呼气管道上安装转接头，所述吸气管道另一端与气袋相连接，所述压缩氧气瓶安装于自救器外壳内，所述自救器外壳底部安装底盖，所述清净罐安装于自救器外壳上端面，且所述清净罐与气袋连接。
6、优选的，所述传感器阵列a、传感器阵列b呈网格状分布；所述传感阵列模组a、传感阵列模组b与pcb电路板模组相连接。
7、优选的，所述pcb电路板模组包括pcb电路板外壳、数据转换模块、pcb电路板、电磁继电器、直流电源模块、芯片，所述传感器阵列a、传感器阵列b与数据转换模块连接，所述传感器阵列a、电磁继电器与直流电源模块连接，所述数据转换模块、电磁继电器、直流电源模块、芯片分别安装于pcb电路板，所述数据转换模块、电磁继电器、直流电源模块与芯片连接；所述pcb电路板模组通过连接线与电磁控制阀相连接，所述电磁控制阀与电磁继电器连接。
8、优选的，所述传感器阵列a、电磁继电器、电磁控制阀、传感器阵列b分别电性连接直流电源模块。
9、优选的，所述传感器阵列a中包括危险气体传感器、湿度传感器、氧气传感器，所述危险气体传感器至少为1个；所述湿度传感器至少为1个；所述氧气传感器至少为1个。
10、优选的，所述传感器阵列b中包括微型压力传感器、柔性压变传感器，所述微型压力传感器至少为1个；所述柔性压变传感器至少为1个。
11、优选的，其使用方法包括以下步骤：
12、a、使用者使用时需要将口罩佩戴好，将自救器跨在身侧，手动打开手轮开关至常开状态；
13、b、使用过程中，通过传感器阵列a中的传感器检测口罩内的气体环境，数据转换模块接收并进行处理传感器阵列a采集危险气体信号，并将结果传输至芯片，与预设的危险阈值比较，当超出危险阈值时，通过所述芯片反馈并控制电磁继电器打开电磁控制阀，使压缩氧气瓶中的氧气供给到口罩中；
14、c、数据转换模块接收并进行处理传感器阵列a采集氧气含量气体信号，并将结果传输至芯片，与预设的相应目标氧气含量相比，当低于目标范围时，通过所述芯片反馈并控制电磁控制阀，使压缩氧气瓶中的氧气及时供给到口罩中，使口罩内的氧气含量维持在目标范围内；
15、d、数据转换模块接收并进行处理传感器阵列a采集湿度信号，并将结果传输至芯片，通过湿度信号与人体呼吸强度与频率协同，并将呼吸强度与频率与压缩氧气瓶流量协同，通过所述芯片反馈并控制电磁控制阀，使压缩氧气瓶中的氧气以合适的流量供给到口罩中，使口罩内的氧气含量维持在目标范围内；
16、e、数据转换模块接收并进行处理传感器阵列b采集压力信号以及气袋形变信号，并将结果传输至芯片，通过压力信号以及气袋形变信号得到气袋膨胀系数，并将气袋膨胀系数与压缩氧气瓶开关协同，通过所述芯片反馈并控制电磁控制阀，当气袋膨胀系数高于设定值时，关闭压缩氧气瓶，当气袋膨胀系数低于设定值时，打开压缩氧气瓶，保证压缩氧气瓶内的氧气不浪费；
17、f、使用结束后，将口罩取下，将手轮开关关闭，并将自救器取下，定期对压缩氧气瓶进行检查即可。
18、有益效果：本发明结构设计新颖，集成了现有的压缩氧自救器的体积小、重量轻、佩戴方便的优点；在此基础上，通过口罩内的传感器阵列模块和pcb板电路板模块，对口罩内的环境状态进行实时监测，并以此为依据实现自动打开自救器供氧以及自适应供氧；能够实现发生危险是及时供氧以及自主补氧，减少作业人员开启自救器时间，更大程度上保护了作业人员的生命健康。
19、上述说明仅是本申请实施例技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请实施例的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请实施例的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。
技术特征：
1.一种可以延长使用时间的自适应矿用压缩氧自救器，其特征在于，包括口罩（1）、传感阵列模组a（2）、呼吸阀（5）、呼吸阀卡扣、呼气管道（8）、吸气管道（9）、pcb电路板模组（13）、自救器（20）、传感阵列模组b（28）；
2.根据权利要求1所述的一种可以延长使用时间的自适应矿用压缩氧自救器，其特征在于，所述自救器（20）包括压缩氧气瓶（21）、压缩氧气瓶出气口、减压阀、手轮开关（22）、压力显示表（23）、清净罐（24）、清净罐进气口、自救器外壳（25）、底盖（26）、气袋（27），所述压缩氧气瓶出气口、清净罐进气口分别与吸气管道（8）、呼气管道（9）相连通，所述呼气管道（9）上安装转接头（10），所述吸气管道（8）另一端与气袋（27）相连接，所述压缩氧气瓶（21）安装于自救器外壳（25）内，所述自救器外壳（25）底部安装底盖（26），所述清净罐（24）安装于自救器外壳（25）上端面，且所述清净罐（24）与气袋（27）连接。
3.根据权利要求1所述的一种可以延长使用时间的自适应矿用压缩氧自救器，其特征在于，所述传感器阵列a（3）、传感器阵列b（29）呈网格状分布；所述传感阵列模组a（2）、传感阵列模组b（28）与pcb电路板模组（13）相连接。
4.根据权利要求3所述的一种可以延长使用时间的自适应矿用压缩氧自救器，其特征在于，所述pcb电路板模组（13）包括pcb电路板外壳（14）、数据转换模块（15）、pcb电路板（16）、电磁继电器（17）、直流电源模块（18）、芯片（19），所述传感器阵列a（3）、传感器阵列b（29）与数据转换模块（15）连接，所述传感器阵列a（3）、电磁继电器（17）与直流电源模块（18）连接，所述数据转换模块（15）、电磁继电器（17）、直流电源模块（18）、芯片（19）分别安装于pcb电路板（16），所述数据转换模块（15）、电磁继电器（17）、直流电源模块（18）与芯片（19）连接；所述pcb电路板模组（13）通过连接线（12）与电磁控制阀（11）相连接，所述电磁控制阀（11）与电磁继电器（17）连接。
5.根据权利要求4所述的一种可以延长使用时间的自适应矿用压缩氧自救器，其特征在于，所述传感器阵列a（3）、电磁继电器（17）、电磁控制阀（11）、传感器阵列b（29）分别电性连接直流电源模块（18）。
6.根据权利要求1所述的一种可以延长使用时间的自适应矿用压缩氧自救器，其特征在于，所述传感器阵列a（3）中包括危险气体传感器、湿度传感器、氧气传感器，所述危险气体传感器至少为1个；所述湿度传感器至少为1个；所述氧气传感器至少为1个。
7.根据权利要求1所述的一种可以延长使用时间的自适应矿用压缩氧自救器，其特征在于，所述传感器阵列b（29）中包括微型压力传感器、柔性压变传感器，所述微型压力传感器至少为1个；所述柔性压变传感器至少为1个。
8.实现权利要求1所述的一种可以延长使用时间的自适应矿用压缩氧自救器的使用方法，其特征在于，其使用方法包括以下步骤：
技术总结
本申请提供一种可以延长使用时间的自适应矿用压缩氧自救器，包括口罩、传感阵列模组a、呼吸阀、呼吸阀卡扣、呼气管道、吸气管道、PCB电路板模组、自救器、传感阵列模组b；所述传感阵列模组a包括传感器阵列a、传感器阵列外壳a，所述传感器阵列a安装于传感器阵列外壳a，所述传感阵列模组a设置在所述口罩内与呼吸阀连通，所述呼吸阀卡扣安装于呼吸阀，本发明通过监测危险气体信号，在发生危险时能够及时打开自救器，并且通过对口罩内氧气含量以及人体呼吸频率的监测实现自适应供养，通过监测气袋内部的膨胀系数及时关闭或者打开压缩氧气瓶，保证压缩氧气瓶内的氧气不浪费，延长矿用压缩氧自救器的使用时间，保护人们生命安全健康。
技术研发人员：何新建,庄雨燕,黄胜,高丹红,邓韩玲,刘洪伟,卢倩瑶,侯杜嵩
受保护的技术使用者：中国矿业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5