煤礦井下熱環(huán)境仿真氣候室及測(cè)試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煤礦安全設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體為煤礦井下熱環(huán)境仿真氣候室及測(cè)試方法。
技術(shù)背景
[0002]隨著煤礦礦井開采深度逐漸增加，綜合機(jī)械化程度不斷提高，地?zé)岷途略O(shè)備向井下空氣散發(fā)的熱量顯著增加，高溫礦井越來越多。高溫?zé)岷σ殉蔀槔^水、火、瓦斯、煤塵、頂板5大自然災(zāi)害后的第6大自然災(zāi)害。礦工長期在礦井下熱害環(huán)境中作業(yè)，人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)特別容易失調(diào)，從而造成人精神恍惚、疲勞、渾身無力、昏昏沉沉，這不僅嚴(yán)重危害了礦工身體健康，還成為誘發(fā)事故的重要因素。
[0003]為保障煤礦職工的身心健康，《煤礦安全規(guī)程》第一百零二條明確規(guī)定:“生產(chǎn)礦井采掘工作面空氣溫度不得超過26°C，機(jī)電設(shè)備峒室的空氣溫度不得超過30°C。當(dāng)空氣溫度超過規(guī)定時(shí)，必須縮短超溫地點(diǎn)工作人員的工作時(shí)間，并給予高溫保健待遇”。
[0004]秉承“以人為本”的理念，研究者已開發(fā)出投資少、見效快、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)、高效節(jié)能的各種熱防護(hù)服，應(yīng)用范圍已從航空、航海，逐步擴(kuò)展到野戰(zhàn)、生化、消防、交通、冶金、核工業(yè)、醫(yī)療和體育等領(lǐng)域。但目前煤炭行業(yè)并沒有得到廣泛應(yīng)用，主要原因有:1、由于煤礦行業(yè)是一個(gè)及其特殊的行業(yè)，作業(yè)環(huán)境非常惡劣，作業(yè)環(huán)境對(duì)人體有哪些危害，危害程度如何，至今仍然沒有具體、詳細(xì)的研究可供參考。因此市場(chǎng)上并沒有現(xiàn)成的熱防護(hù)服可直接應(yīng)用。2、因?yàn)槊禾啃袠I(yè)的特殊性，許多熱防護(hù)服研究者對(duì)煤炭行業(yè)熱環(huán)境并不熟悉。3、研發(fā)出來的熱防護(hù)服到底適不適合此行業(yè)，由于煤炭行業(yè)的危險(xiǎn)性又不能直接拿到煤礦井下試用，缺少中試環(huán)節(jié)。以上3點(diǎn)限制了煤炭行業(yè)熱防護(hù)服的開發(fā)研究及廣泛應(yīng)用。國外學(xué)者實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)使用水冷卻工作服時(shí)，人體出汗率可減少25%。當(dāng)使用空氣冷卻服時(shí)，人體出汗率可減少35%，即使溫度高達(dá)40°C，這種工作服仍可將溫度調(diào)節(jié)到合適人體的溫度。而目前煤礦行業(yè)多采用地面集中制冷、冷卻、排熱布置方式，存在“投資大、工期長、損耗高、效率低、運(yùn)行成本高、降溫效果不明顯”等問題。要想使熱防護(hù)服在煤炭行業(yè)廣泛應(yīng)用，就要縮小研發(fā)與現(xiàn)場(chǎng)之間的距離。仿真氣候室是以各種模擬手段，人為地制造出與自然界和特殊環(huán)境條件下的環(huán)境氣候條件相近的密閉空間，它不受地理、季節(jié)等自然條件的限制，并能縮短研發(fā)的周期，成為科研、教學(xué)和生產(chǎn)的一種重要設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于以上考慮，本發(fā)明提出一種用于實(shí)驗(yàn)、研究煤礦井井下熱濕環(huán)境對(duì)人體健康危害、礦用個(gè)體防護(hù)降溫服及其降溫服防護(hù)性能主、客觀評(píng)價(jià)的仿真氣候室。它可以較真實(shí)的模擬煤礦井下熱濕環(huán)境，提供較準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，避免現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境測(cè)試時(shí)對(duì)環(huán)境的不可控制性，滿足實(shí)際工作的需要。
[0006]煤礦井下熱環(huán)境仿真氣候室，在仿真氣候室內(nèi)設(shè)有控制柜1、第一計(jì)算機(jī)2、溫濕系統(tǒng)4、新風(fēng)系統(tǒng)5、模擬風(fēng)系統(tǒng)6、人體微氣侯采集系統(tǒng)7、報(bào)警系統(tǒng)8、人體生理指標(biāo)測(cè)試系統(tǒng)9。其中，
溫濕系統(tǒng)4、新風(fēng)系統(tǒng)5、模擬風(fēng)系統(tǒng)6、人體微氣侯采集系統(tǒng)7分別與控制柜I相連接。人體生理指標(biāo)測(cè)試系統(tǒng)9與第一計(jì)算機(jī)2相連接。由操作人員通過控制柜I向溫濕系統(tǒng)4、新風(fēng)系統(tǒng)5、模擬風(fēng)系統(tǒng)6下達(dá)工作參數(shù)指令。
[0007]溫濕系統(tǒng)4負(fù)責(zé)對(duì)仿真氣候室內(nèi)的濕度和溫度進(jìn)行采樣，并反饋至控制柜I。溫濕系統(tǒng)4在控制柜I的控制下，調(diào)節(jié)仿真氣候室內(nèi)的濕度和溫度。
[0008]新風(fēng)系統(tǒng)5負(fù)責(zé)對(duì)仿真氣候室內(nèi)的含氧量進(jìn)行采樣，并反饋至控制柜I。新風(fēng)系統(tǒng)5在控制柜I的控制下，向仿真氣候室輸送氧氣。
[0009]模擬風(fēng)系統(tǒng)6在控制柜I的控制下，模擬煤礦井下通風(fēng)情況。
[0010]人體微氣侯采集系統(tǒng)7、人體生理指標(biāo)測(cè)試系統(tǒng)9對(duì)仿真氣候室內(nèi)的實(shí)驗(yàn)人員進(jìn)行信號(hào)采集，其中，由人體微氣侯采集系統(tǒng)7采集到的信號(hào)傳遞至控制柜I，由人體生理指標(biāo)測(cè)試系統(tǒng)9采集到的信號(hào)傳遞至第一計(jì)算機(jī)2。
[0011]報(bào)警系統(tǒng)8對(duì)仿真氣候室內(nèi)的濕度、溫度和氧氣濃度進(jìn)行采樣并反饋至控制柜I。當(dāng)報(bào)警系統(tǒng)8檢測(cè)到仿真氣候室內(nèi)的濕度、溫度或氧氣濃度超過人工設(shè)定的報(bào)警值時(shí)，控制柜I報(bào)警。
[0012]進(jìn)一步說，所述的煤礦井下熱環(huán)境仿真氣候室呈矩形，由實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備間、測(cè)試間和設(shè)備間組成。
[0013]在仿真氣候室的外部設(shè)有實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備間，測(cè)試間一端設(shè)有設(shè)備間。
[0014]實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備間隔成觀察間、更衣間和緩沖間。其中觀察間與更衣間之間、更衣間與緩沖間之間、緩沖間與測(cè)試間之間均設(shè)有常閉門。
[0015]在觀察間與測(cè)試間之間的墻壁上設(shè)有觀察窗。
[0016]設(shè)備間被分割成里間和外間。里間與外間之間設(shè)有常閉門。在測(cè)試間與里間之間的墻壁上設(shè)有第一回風(fēng)口，在第一回風(fēng)口上配有百葉窗。在測(cè)試間與外間之間的墻壁的上設(shè)有第二回風(fēng)口、出風(fēng)口，在第二回風(fēng)口上配有具有透氣柵格的門。該具有透氣柵格的門常閉。
[0017]在測(cè)試間內(nèi)設(shè)有人體微氣侯采集系統(tǒng)7、報(bào)警系統(tǒng)8、人體生理指標(biāo)測(cè)試系統(tǒng)9、和暖體出汗假人測(cè)試系統(tǒng)11。
[0018]在設(shè)備間內(nèi)設(shè)溫濕系統(tǒng)4、新風(fēng)系統(tǒng)5、模擬風(fēng)系統(tǒng)6。在測(cè)試間的頂部設(shè)有孔板?？装迳戏降目臻g與里間相通。測(cè)試間內(nèi)的氣流經(jīng)百葉窗流入里間。經(jīng)溫濕系統(tǒng)4、新風(fēng)系統(tǒng)5的加濕、加熱處理后，氣流由測(cè)試間頂部孔板出風(fēng)。
[0019]模擬風(fēng)系統(tǒng)6包括模擬風(fēng)道、整流風(fēng)道、變頻軸流風(fēng)機(jī)三部分。變頻軸流風(fēng)機(jī)設(shè)置在外間中，模擬風(fēng)道62、整流風(fēng)道61設(shè)置在測(cè)試間中。模擬風(fēng)道62的一端經(jīng)整流風(fēng)道61、出風(fēng)口與變頻軸流風(fēng)機(jī)相連。，模擬風(fēng)道62、整流風(fēng)道61均設(shè)立在測(cè)試間內(nèi)的鋼化玻璃墻隔離而成。測(cè)試間內(nèi)的氣流經(jīng)具有透氣柵格的門流入外間，進(jìn)入外間的氣流被變頻軸流風(fēng)機(jī)吸入后，形成模擬風(fēng)，且依次經(jīng)過出風(fēng)口、整流風(fēng)道61、模擬風(fēng)道62進(jìn)入測(cè)試間。
[0020]新風(fēng)系統(tǒng)5與仿真氣候室的室外相通，當(dāng)仿真氣候室內(nèi)的含氧量不足時(shí)，由新風(fēng)系統(tǒng)5將室外的新鮮空氣抽入，補(bǔ)充氧氣。
[0021]采用如本發(fā)明所述煤礦井下熱環(huán)境仿真氣候室的測(cè)試方法，按如下步驟操作:
步驟1:通過控制柜I設(shè)定溫濕系統(tǒng)4、新風(fēng)系統(tǒng)5、模擬風(fēng)系統(tǒng)6的工作參數(shù)。設(shè)定報(bào)警系統(tǒng)8的報(bào)警參數(shù)。
[0022]將人體微氣侯采集系統(tǒng)7與控制柜I連接。
[0023]將人體生理指標(biāo)測(cè)試系統(tǒng)9與第一計(jì)算機(jī)2連接。穿著降溫服的實(shí)驗(yàn)人員在智能化跑步機(jī)上模擬煤礦井下工人不同勞動(dòng)輕度。
[0024]將暖體出汗假人測(cè)試系統(tǒng)11與第二計(jì)算機(jī)3連線，暖體出汗假人穿上所測(cè)試降溫服。
[0025]步驟2:啟動(dòng)溫濕系統(tǒng)4、新風(fēng)系統(tǒng)5、模擬風(fēng)系統(tǒng)6，令測(cè)試間的濕度、溫度和氧氣濃度符合控制柜I的指令。
[0026]收集人體微氣侯采集系統(tǒng)7、人體生理指標(biāo)測(cè)試系統(tǒng)9、將暖體出汗假人測(cè)試系統(tǒng)11的檢測(cè)數(shù)據(jù)。
[0027]步驟3:穿著降溫服的實(shí)驗(yàn)人員在檢測(cè)室里的智能跑步機(jī)上模擬不同勞動(dòng)強(qiáng)度。
[0028]通過控制柜1、第一計(jì)算機(jī)2、第二計(jì)算機(jī)3收集并儲(chǔ)存人體微氣侯采集系統(tǒng)7、人體生理指標(biāo)測(cè)試系統(tǒng)9、將暖體出汗假人測(cè)試系統(tǒng)11的檢測(cè)數(shù)據(jù)