(10)申请公布号
(43)申请公布日 (21)申请号 201511016200.7
(22)申请日 2015.12.31
G01N 33/36(2006.01)
(71)申请人安徽省煤炭科学研究院
地址230001 安徽省合肥市包河区宣城路
81号
(72)发明人周孟颖 冯立品 刘晖 任祥军
林景社 梁国治 马驰 岳宗敏
刘欣
(74)专利代理机构合肥金安专利事务所 34114
代理人
胡治中
(54)发明名称
(57)摘要
本发明提供一种煤矿井下热环境仿真气候室
及测试方法，所述仿真气候室设有控制柜、第一计
侯采集系统、报警系统、人体生理指标测试系统；
所述仿真气候室由实验准备间、测试间和设备间
组成；采用如本发明所述仿真气候室的测试方
法，包括4个步骤。有益的技术效果：本发明能对
矿用个体防护降温服及其降温服防护性能主、客
观评价的仿真气候室。本发明可以较真实的模拟
煤矿井下热湿环境，提供较准确的数据，避免现场
环境测试时对环境的不可控制性，满足实际工作
的需要。(51)Int.Cl.
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书3页 说明书7页 附图1页CN 105651974 A 2016.06.08
C N 105651974
A
1.煤矿井下热环境仿真气候室，其特征在于：在仿真气候室内设有控制柜（1）、第一计算机（2）、温湿系统（4）、新风系统（5）、模拟风系统（6）、人体微气侯采集系统（7）、报警系统（8）、人体生理指标测试系统（9）；其中，
温湿系统（4）、新风系统（5）、模拟风系统（6）、人体微气侯采集系统（7）分别与控制柜（1）相连接；人体生理指标测试系统（9）与第一计算机（2）相连接；由操作人员通过控制柜（1）人机交互界面设定向温湿系统（4）、新风系统（5）、模拟风系统（6）工作参数；
温湿系统（4）负责对仿真气候室内的湿度和温度进行采样，并反馈至控制柜（1）；温湿系统（4）在控制柜（1）的控制下，调节仿真气候室内的湿度和温度；
新风系统（5）负责对仿真气候室内的含氧量进行采样，并反馈至控制柜（1）；新风系统（5）在控制柜（1）的控制下，向仿真气候室输送氧气；
模拟风系统（6）在控制柜（1）的控制下，模拟井下的送风状态；
人体微气侯采集系统（7）、人体生理指标测试系统（9）对仿真气候室内的实验人员进行信号采集，其中，由人体微气侯采集系统（7）采集到的信号传递至控制柜（1），由人体生理指标测试系统（9）采
集到的信号传递至第一计算机（2）；
报警系统（8）对仿真气候室内的湿度、温度和氧气浓度进行采样并反馈至控制柜（1）；当报警系统（8）检测到仿真气候室内的湿度、温度或氧气浓度超过人工设定的报警值时，控制柜（1）报警。
2.如权利要求1所述的煤矿井下热环境仿真气候室，其特征在于：在仿真气候室内设有第二计算机（3）和暖体出汗假人测试系统（11）；其中，暖体出汗假人测试系统（11）负责对降温服的热阻、湿阻、透湿指数客观指标进行检测，并将检测的结果反馈至与之相连的第二计算机（3）。
3.如权利要求1所述的煤矿井下热环境仿真气候室，其特征在于：控制柜（1）的型号为IRV智能控制系统；控制柜（1）具有自动控制或手动控制的双重操作功能；
当控制柜（1）处于自动控制状态时：首先通过人工的方式向控制柜（1）输入环境参数；控制柜（1）根据接受到的环境参数、以及温湿系统（4）、新风系统（5）实时反馈的数据，分别实时控制温湿系统（4）、新风系统（5）、模拟风系统（6）的工作；
当控制柜（1）处于手动控制状态时：控制柜（1）将人工输入环境参数实时传递至温湿系统（4）、新风系统（5）、模拟风系统（6）。
4.如权利要求1所述的煤矿井下热环境仿真气候室，其特征在于：温湿系统（4）包括数码涡旋制冷压缩
机（41）、远红外辐射加热板（42）、电极加湿器（43）、温度传感器和湿度传感器；数码涡旋制冷压缩机（41）、远红外辐射加热板（42）、电极加湿器（43）、温度传感器和湿度传感器由控制柜（1）控制。
5.如权利要求1所述的煤矿井下热环境仿真气候室，其特征在于：新风系统（5）包括新风换气机和含氧量检测装置，在气候室内设含氧量检测装置；当仿真气候室内的氧气浓度低于18%时，新风换气机补充新风，增加氧气含量。
6.如权利要求1所述的煤矿井下热环境仿真气候室，其特征在于：模拟风系统（6）包含变频轴流风机、模拟风道、整流风道，实现0~8m/s的模拟风速。
7.如权利要求1所述的煤矿井下热环境仿真气候室，其特征在于：人体微气侯采集系统（7）用于采集处于仿真气候室内人员的皮肤温度及其皮肤与服装之间的微气候温度；
人体微气侯采集系统（7）共5套，每套包含6个温度传感器，可同时测试每个实验人员6个点的皮肤温度或服装微气候温度；报警系统（8）的型号为LTE-1101J。
8.如权利要求1所述的煤矿井下热环境仿真气候室，其特征在于：人体生理指标测试系统（9）负责采集处于仿真气候室内实验人员的客观生理参数；所述人体生理指标测试系统（9）采集的生理参数包括运动强度、能耗、血压、心率；所述人体生理指标测试系统（9）为具有人体参数采集功能的跑步机；
由第一计算机（2）根据人体生理指标测试系统（9）反馈的生理参数的变化情况，客观统计显示高温、高湿环境对人体健康的影响，及降温服对高温、高湿的防护效果。
9.如权利要求1所述的煤矿井下热环境仿真气候室，其特征在于：
所述仿真气候室被分隔实验准备间、测试间和设备间；
在仿真气候室的一端设有人员进出通道，在仿真气候室的另一端设有设备间，人员进出通道与设备间之间为测试间；
实验准备间被隔成观察间、更衣间和缓冲间；其中，观察间与仿真气候室的外部相通；观察间与更衣间之间、更衣间与缓冲间之间、缓冲间与测试间之间均设有常闭门；
在观察间与测试间之间的墙壁上设有观察窗；
设备间被分割成里间和外间；里间与外间之间设有常闭门；在测试间与里间之间的墙壁上设有第一回风口，在第一回风口上配有百叶窗；在测试间与外间之间的墙壁的上设有第二回风口、出风口，在第二回风口上配有具有透气栅格的门；该具有透气栅格的门常闭；
在测试间内设有人体微气侯采集系统（7）、报警系统（8）、人体生理指标测试系统（9）、和暖体出汗假人测试系统（11）；
在设备间的里间内设有温湿系统（4）、新风系统（5）；在测试间的顶部设有孔板；孔板上方的空间与里间相通；测试间内的气流经百叶窗流入里间；经温湿系统（4）、新风系统（5）的加湿、加热处理后，气流由测试间顶部孔板出风；
模拟风系统（6）包括模拟风道（62）、整流风道（61）、和变频轴流风机三部分；变频轴流风机设置在外间中，模拟风道（62）、整流风道（61）设置在测试间中；模拟风道（62）的一端经整流风道（61）、出风口与变频轴流风机相连；，模拟风道（62）、整流风道（61）均由设立在测试间内的钢化玻璃墙隔离而成；
测试间内的气流经具有透气栅格的门流入外间，进入外间的气流被变频轴流风机吸入后，形成模拟风，且依次经过出风口、整流风道（61）、模拟风道（62）进入测试间；
温湿系统（4）内设数码涡旋制冷压缩机（41）、远红外辐射加热板（42）、电极加湿器（43），且在控制柜（1）的指令下，对测试间内进行制冷、加热、加湿及除湿；
新风系统（5）与仿真气候室的室外相通，当仿真气候室内的含氧量不足时，由新风系统（5）将室外的新鲜空气抽入室内，补充氧气；
模拟风系统（6）的变频轴流风机由控制柜（1）控制，模拟煤矿井下风速。
10.采用如权利要求1至9所述的煤矿井下热环境仿真气候室的测试方法，其特征在于：按如下步骤操作：
步骤1：通过控制柜（1）设定温湿系统（4）、新风系统（5）、模拟风系统（6）的工作参数；设定报警系统（8）的报警参数；
将人体微气侯采集系统（7）由控制柜（1）控制；
人体生理指标测试系统（9）由第一计算机（2）控制；穿着降温服的实验人员在智能化跑步机上模拟煤矿井下工人不同劳动强度；
暖体出汗假人测试系统（11）由第二计算机（3）控制，给暖体出汗假人穿上所测试降温服；
步骤2：启动温湿系统（4）、新风系统（5）、模拟风系统（6），令测试间的湿度、温度和氧气浓度符合在控制柜（1）人机交互界面设定的参数值；
采集人体微气侯采集系统（7）、人体生理指标测试系统（9）、暖体出汗假人测试系统（11）的检测数据；
步骤3：穿着降温服的实验人员在气候室内通过智能跑步机模拟不同的劳动强度；
通过控制柜（1）、第一计算机（2）、第二计算机（3）采集并储存人体微气侯采集系统（7）、人体生理指标测试系统（9）、将暖体出汗假人测试系统（11）的检测数据；
步骤4：由报警系统（8）检测仿真气候室的测试间的湿度、温度和氧气浓度并反馈至控制柜（1），如超过设定值，由控制柜（1）内的声光报警器报警，为了实验人员安全立即结束实验，反之实验继续，直至完成全部的监测项目。
煤矿井下热环境仿真气候室及测试方法技术领域
[0001]本发明属于煤矿安全设备技术领域，具体为煤矿井下热环境仿真气候室及测试方法。
技术背景
[0002]随着煤矿矿井开采深度逐渐增加，综合机械化程度不断提高，地热和井下设备向井下空气散发的热量显著增加，高温矿井越来越多。高温热害已成为继水、火、瓦斯、煤尘、顶板5大自然灾害后的第6大自然灾害。矿工长期在矿井下热害环境中作业，人的中枢神经系统特别容易失调，从而造成人精神恍惚、疲劳、浑身无力、昏昏沉沉，这不仅严重危害了矿工身体健康，还成为诱发事故的重要因素。
[0003]为保障煤矿职工的身心健康，《煤矿安全规程》第一百零二条明确规定：“生产矿井采掘工作面空气温度不得超过26℃，机电设备峒室的空气温度不得超过30℃。当空气温度超过规定时，必须缩短超温
地点工作人员的工作时间，并给予高温保健待遇”。
[0004]秉承“以人为本”的理念，研究者已开发出投资少、见效快、运行经济、高效节能的各种热防护服，应用范围已从航空、航海，逐步扩展到野战、生化、消防、交通、冶金、核工业、医疗和体育等领域。但目前煤炭行业并没有得到广泛应用，主要原因有：1、由于煤矿行业是一个及其特殊的行业，作业环境非常恶劣，作业环境对人体有哪些危害，危害程度如何，至今仍然没有具体、详细的研究可供参考。因此市场上并没有现成的热防护服可直接应用。2、因为煤炭行业的特殊性，许多热防护服研究者对煤炭行业热环境并不熟悉。3、研发出来的热防护服到底适不适合此行业，由于煤炭行业的危险性又不能直接拿到煤矿井下试用，缺少中试环节。以上3点限制了煤炭行业热防护服的开发研究及广泛应用。国外学者实验结果表明，当使用水冷却工作服时，人体出汗率可减少25%。当使用空气冷却服时，人体出汗率可减少35%，即使温度高达40℃，这种工作服仍可将温度调节到合适人体的温度。而目前煤矿行业多采用地面集中制冷、冷却、排热布置方式，存在“投资大、工期长、损耗高、效率低、运行成本高、降温效果不明显”等问题。要想使热防护服在煤炭行业广泛应用，就要缩小研发与现场之间的距离。仿真气候室是以各种模拟手段，人为地制造出与自然界和特殊环境条件下的环境气候条件相近的密闭空间，它不受地理、季节等自然条件的限制，并能缩短研发的周期，成为科研、教学和生产的一种重要设备。
发明内容
[0005]基于以上考虑，本发明提出一种用于实验、研究煤矿井井下热湿环境对人体健康危害、矿用个体防护降温服及其降温服防护性能主、客观评价的仿真气候室。它可以较真实的模拟煤矿井下热湿环境，提供较准确的数据，避免现场环境测试时对环境的不可控制性，满足实际工作的需要。
[0006]煤矿井下热环境仿真气候室，在仿真气候室内设有控制柜1、第一计算机2、温湿系统4、新风系统5、模拟风系统6、人体微气侯采集系统7、报警系统8、人体生理指标测试系统
说 明 书
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