[发明专利]基于矿用车辆驾驶室环境调控系统的环境调控方法

权利要求书

1.一种基于矿用车辆驾驶室环境调控系统的环境调控方法，其特征在于，所述矿用车辆驾驶室环境调控系统包括：车载供电模块、人体机能检测模块、红外感应器、温度传感器、氧气浓度传感器、气压传感器、微处理器、继电器、上电状态保持模块、温度调节器、分子筛式制氧机、气压调节器、第一无线传输模块、第二无线传输模块、控制显示终端、太阳能电池、蓄电池；

所述车载供电模块分别与所述的人体机能检测模块、红外感应器、温度传感器、氧气浓度传感器、气压传感器、微处理器、继电器、上电状态保持模块、第一无线传输模块、第二无线传输模块、控制显示终端通过导线依次连接；所述人体机能检测模块与所述微处理器通过导线连接；所述红外感应器与所述微处理器通过导线连接；所述温度传感器与所述微处理器通过导线连接；所述氧气浓度传感器与所述微处理器通过导线连接；所述气压传感器与所述微处理器通过导线连接；所述微处理器与继电器通过导线连接；所述继电器与所述的上电状态保持模块通过导线连接；所述上电状态保持模块分别与所述的温度调节器、分子筛式制氧机、气压调节器通过导线依次连接；所述微处理器与所述第一无线传输模块通过导线连接所述第一无线传输模块与所述第二无线传输模块通过无线方式连接所述第二无线传输模块与所述控制显示终端通过导线连接；所述的太阳能电池、蓄电池通过导线依次串联连接；所述蓄电池分别与所述的温度调节器、分子筛式制氧机、气压调节器通过导线依次连接；

所述人体机能检测模块，佩戴于驾驶员手腕，用于实时采集驾驶员的心率、血压和体温，并将驾驶员的心率、驾驶员的血压和驾驶员的体温传输至所述微处理器；

所述红外感应器，用于感测矿车驾驶室是否有人，若有人则反馈于所述的微处理器并启动温度传感器、氧气浓度传感器和气压传感器，反之关闭；

所述温度传感器，在驾驶员工作期间，用于实时采集矿车驾驶室的温度，并将矿车驾驶室的温度传输至所述微处理器处理分析；

所述氧气浓度传感器，在驾驶员工作期间，用于实时采集矿车驾驶室的氧气浓度，并将矿车驾驶室的氧气浓度传输至所述微处理器处理分析；

所述气压传感器在驾驶员工作期间，用于实时采集矿车驾驶室的气压，并将矿车驾驶室的气压传输至所述微处理器处理分析；

所述微处理器将矿车驾驶室的温度、矿车驾驶室的氧气浓度、矿车驾驶室的气压、驾驶员的心率、驾驶员的血压和驾驶员的体温通过所述第一无线传输模块无线传输至所述第二无线传输模块，所述第二无线传输模块将矿车驾驶室的温度、矿车驾驶室的氧气浓度、矿车驾驶室的气压、驾驶员的心率数据、驾驶员的血压数据和驾驶员的体温数据传输至所述控制显示终端；

所述控制显示终端通过所述第二无线传输模块接收由所述第一无线传输模块传输的矿车驾驶室的温度、矿车驾驶室的氧气浓度、矿车驾驶室的气压、驾驶员的心率、驾驶员的血压和驾驶员的体温，并实时显示矿车驾驶室的温度、矿车驾驶室的氧气浓度、矿车驾驶室的气压、驾驶员的心率、驾驶员的血压和驾驶员的体温，根据驾驶员的心率、驾驶员的血压和驾驶员的体温计算温度阈值、氧气浓度阈值和气压阈值，将温度阈值、氧气浓度阈值和气压阈值通过所述第二无线传输模块无线传输至所述第一无线传输模块，由所述第一无线传输模块将温度阈值、氧气浓度阈值和气压阈值传输至所述微处理器；

所述微处理器将矿车驾驶室的温度与温度阈值进行对比，若驾驶室的温度低于温度阈值则控制所述温度调节器开始制热，从而调节驾驶室的温度高于温度阈值；

所述微处理器将矿车驾驶室的氧气浓度与氧气浓度阈值进行对比，若驾驶室的氧气浓度低于氧气浓度阈值则控制所述分子筛式制氧机制备并释放氧气，从而调节驾驶室的氧气浓度高于氧气浓度阈值；

所述微处理器将矿车驾驶室的气压与气压阈值进行对比，若驾驶室的气压低于气压阈值则控制所述气压调节器进行增压调节，从而使驾驶室的气压高于气压阈值；

所述继电器用于控制所述的温度调节器、分子筛式制氧机和气压调节器电路的通断；

所述上电状态保持模块为所述的温度调节器、分子筛式制氧机和气压调节器提供稳定的电源信号，使其通电后能够接着断电前状态继续稳定工作；

所述温度调节器用于当矿车驾驶室的温度低于温度阈值时，进行制热调节温度，从而调控矿车驾驶室的温度大于等于温度阈值；

所述分子筛式制氧机用于当矿车驾驶室的氧气浓度低于氧气浓度阈值时，吸附空气中的氮气和二氧化碳气体，制备并释放高纯度的氧气，从而调控矿车驾驶室的氧气浓度大于等于氧气浓度阈值；

所述气压调节器，由增压涡扇、单向活门、空气过滤装置、供气开关、供气量调节阀门组成，用于当矿车驾驶室的气压低于气压阈值时，对驾驶室进行增压调节，从而调控矿车驾驶室的气压大于等于气压阈值；

所述太阳能电池将太阳能转化为电能，并传送至蓄电池储存；

所述蓄电池，用于将来自太阳能电池的电流转化成化学能并进行储存，以供温度调节器、分子筛式制氧机和气压调节器工作；

所述环境调控方法包括以下步骤：

步骤1：微处理器通过传感器采集驾驶员的心率、血压、体温以及矿车驾驶室的温度、氧气浓度、气压，并通过无线传输至控制显示终端；

步骤2：控制显示终端将驾驶员的心率、血压、体温以及矿车驾驶室的温度、氧气浓度、气压进行显示，并根据驾驶员的心率、血压、体温计算温度阈值、氧气浓度阈值以及气压阈值，并将温度阈值、氧气浓度阈值以及气压阈值无线传输至微处理器；

步骤3：微处理器根据温度阈值、氧气浓度阈值以及气压阈值进行自适应环境调控；

步骤1中所述微处理器通过传感器采集驾驶员的心率、血压、体温以及矿车驾驶室的温度、氧气浓度、气压；

微处理器通过人体机能检测模块实时采集驾驶员的心率、血压和体温，通过温度传感器实时采集矿车驾驶室的温度，通过氧气浓度传感器实时采集矿车驾驶室的氧气浓度，通过气压传感器实时采集矿车驾驶室的气压；

步骤1所述无线传输为：

微处理将驾驶员的心率、血压、体温以及矿车驾驶室的温度、氧气浓度、气压通过第一无线传输模块无线传输至第二无线传输模块，第二无线传输模块将驾驶员的心率、血压、体温以及矿车驾驶室的温度、氧气浓度、气压传输至控制显示终端；

步骤2中所述根据驾驶员的心率、血压、体温计算温度阈值、氧气浓度阈值和气压阈值具体如下：

驾驶员的心率为α；

驾驶员的血压为β；

驾驶员的心率为γ；

选取N个不同性别、不同年龄、不同种族的人进行测试统计；

第i个人的心率为u_i，1，第i个人的血压为u_i，2，第i个人的体温为u_i，3，第i个人心率为u_i，1对应的温度需求为v_i，1，第i个人血压为u_i，2对应的温度需求v_i，2，第i个人体温为u_i，3对应的温度需求v_i，3，计算分析心率和温度需求的相互关系、血压和温度需求的相互关系、体温和温度需求的相互关系，求线性回归方程：

v_j＝C_j+D_ju_jj∈[1，3]

其中，C₁为心率对应温度偏移系数，D₁为心率对应温度比例系数，C₂为血压对应温度偏移系数，D₂为血压对应温度比例系数，C₃为体温对应温度偏移系数，D₃为体温对应温度比例系数；

温度阈值为：

Y_T＝[(C₁+D₁α)+(C₂+D₂β)+(C₃+D₃γ)]/3；

第i个人的心率为x_i，1，第i个人的血压为x_i，2，第i个人的体温为x_i，3，第i个人心率为x_i，1对应的氧气浓度需求为y_i，1，第i个人血压为x_i，2对应的氧气浓度需求y_i，2，第i个人体温为x_i，3对应的氧气浓度需求y_i，3，计算分析心率和氧气浓度需求的相互关系、血压和氧气浓度需求的相互关系、体温和氧气浓度需求的相互关系，求线性回归方程：

y_j＝A_j+B_jx_jj∈[1，3]

其中，A₁为心率对应氧气浓度偏移系数，B₁为心率对应氧气浓度比例系数，A₂为血压对应氧气浓度偏移系数，B₂为血压对应氧气浓度比例系数，A₃为体温对应氧气浓度偏移系数，B₃为体温对应氧气浓度比例系数；

氧气浓度阈值为：

Y_O＝[(A₁+B₁α)+(A₂+B₂β)+(A₃+B₃γ)]/3；

第i个人的心率为w_i，1，第i个人的血压为w_i，2，第i个人的体温为w_i，3，第i个人心率为w_i，1对应的气压需求为k_i，1，第i个人血压为w_i，2对应的气压需求k_i，2，第i个人体温为w_i，3对应的气压需求k_i，3，计算分析心率和气压需求的相互关系、血压和气压需求的相互关系、体温和气压需求的相互关系，求线性回归方程：

k_j＝E_j+F_jw_jj∈[1，3]

其中，E₁为心率对应气压偏移系数，F₁为心率对应气压比例系数，E₂为血压对应气压偏移系数，F₂为血压对应气压比例系数，E₃为体温对应气压偏移系数，F₃为体温对应气压比例系数；

气压阈值为：

Y_P＝[(E₁+F₁α)+(E₂+F₂β)+(E₃+F₃γ)]/3；

步骤2中所述将温度阈值、氧气浓度阈值以及气压阈值无线传输至微处理器

将温度阈值Y_T、氧气浓度阈值Y_O以及气压阈值Y_P通过第二无线传输模块无线传输至第一无线传输模块，第一无线传输模块将温度阈值Y_T、氧气浓度阈值Y_O以及气压阈值Y_P传输至微处理器；

步骤3中所述自适应环境调控为：

当矿车驾驶室的温度低于温度阈值时，微处理器通过继电器、上电状态保持模块控制温度调节器进行制热调节温度，从而调控矿车驾驶室的温度大于等于温度阈值；

当矿车驾驶室的氧气浓度低于氧气浓度阈值时，微处理器通过继电器、上电状态保持模块控制分子筛式制氧机吸附空气中的氮气和二氧化碳气体，制备并释放高纯度的氧气，从而调控矿车驾驶室的氧气浓度大于等于氧气浓度阈值；

当矿车驾驶室的气压低于气压阈值时，微处理器通过继电器、上电状态保持模块控制气压调节器对驾驶室进行增压调节，从而调控矿车驾驶室的气压大于等于气压阈值。