避難艙環(huán)境模擬分析及測(cè)試系統(tǒng)的研制.pdf

1、我國(guó)作為煤炭生產(chǎn)大國(guó),煤炭產(chǎn)量約占世界總產(chǎn)量的三分之一左右,然而每年由于礦難事故造成傷亡人數(shù)卻占世界總傷亡人數(shù)的80％,居世界之首。頻發(fā)的礦難事故引起了世界各國(guó)的關(guān)注,目前各國(guó)都致力于井下避難艙系統(tǒng)的研制,然而避難艙系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后如何對(duì)其進(jìn)行測(cè)試成為一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。因此,為評(píng)估測(cè)試避難艙的環(huán)境控制和生命保障系統(tǒng)有效性,本文在對(duì)避難艙進(jìn)行環(huán)境模擬分析的基礎(chǔ)上，研制了避難艙測(cè)試系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以替代真人進(jìn)艙實(shí)驗(yàn),模擬1-36人代謝過(guò)程,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

2、艙內(nèi)氧氣、二氧化碳等氣體濃度以及溫度、濕度等艙內(nèi)的環(huán)境變化,從而為避難艙系統(tǒng)的檢驗(yàn)提供測(cè)試和依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。
　　本文對(duì)測(cè)試系統(tǒng)模擬人體代謝工作原理、測(cè)試系統(tǒng)各模擬分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及上位機(jī)軟件的設(shè)計(jì)等都進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。理論方面通過(guò)建立人體在艙內(nèi)的換氣模型,仿真模擬艙內(nèi)各氣體濃度和壓力變化過(guò)程,根據(jù)人體呼吸代謝原理,本文提出幾種可行的模擬人體代謝方案,并分別對(duì)比分析,最終采用抽取置換氣體的方案。系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)選擇西門(mén)子中檔型S7-300PL

3、C作為系統(tǒng)控制主機(jī),同時(shí)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了模擬人體熱輻射和產(chǎn)濕功能的溫濕度系統(tǒng)以及模擬人體代謝的仿人工呼吸機(jī),并對(duì)仿人工呼吸機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和工作原理做了具體論述。軟件方面下位機(jī)控制系統(tǒng)在STEP7軟件平臺(tái)上進(jìn)行硬件組態(tài)和編程,上位機(jī)監(jiān)控軟件選擇組態(tài)王進(jìn)行界面設(shè)計(jì)和編程,實(shí)現(xiàn)對(duì)艙內(nèi)各環(huán)境參數(shù)的顯示、報(bào)警、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和報(bào)表輸出等功能。本測(cè)試系統(tǒng)經(jīng)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行測(cè)試,能夠滿足設(shè)計(jì)要求,模擬人體代謝,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)艙內(nèi)環(huán)境變化,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)避難艙系統(tǒng)的檢測(cè)和評(píng)估的功