灾区环境多参数模拟系统

1.一种灾区环境多参数模拟系统，其特征在于：包括：中央控制平台、参数发送设备和参数接收设备；
所述中央控制平台，用于获取所述参数接收设备在模拟的灾区环境中所处位置的环境参数；
所述参数发送设备，用于将所述中央控制平台获取的环境参数发送至所述参数接收设备；
所述参数接收设备，用于接收所述参数发送设备发送的环境参数并显示；
所述环境参数包括：甲烷浓度、一氧化碳浓度和氧气浓度；或者，所述环境参数除了包括甲烷浓度、一氧化碳浓度和氧气浓度外，还包括：温度和湿度；
所述中央控制平台包括：
读取模块，用于读取灾区环境多参数模拟系统检测到的模拟的灾区环境的烟雾、声光状态参数、参数接收设备与发烟机的距离、巷道断面积、环境温度值及热风机风速；
计算模块，用于根据读取的烟雾、声光状态参数、参数接收设备与发烟机的距离、巷道断面积、环境温度值及热风机风速计算所述参数接收设备在所述模拟的灾害环境中所处位置的气体浓度，所述气体浓度包括：甲烷浓度、一氧化碳浓度和氧气浓度；
所述计算模块，用于根据式：

和式：
计算所述参数接收设备在所述模拟的灾区环境中所处位置的气体浓度；
其中，I为参数接收设备与发烟机的距离，Q为发烟机排烟量，S为巷道断面积，α为浓度的衰减系数，Temp为环境温度值，T1为发烟机运行持续时间，T2为发烟机停止时间，F为声光效果开闭情况，SP为热风机风速，i为时间分割数，τ为时间变量，τ∈(τi-1,τi-1+△τ]，为i时刻的发烟机口气体浓度。
2.如权利要求1所述的灾区环境多参数模拟系统，其特征在于：所述参数发送设备和参数接收设备采用基于FSK/GFSK的调频通信方式。
3.如权利要求1-2中任一项所述的灾区环境多参数模拟系统，其特征在于：所述参数接收设备包括：无线接收模块、微处理器和显示器，所述无线接收模块，用于接收来自参数发送设备的环境参数，所述微处理器用于将所述无线接收模块接收的环境参数通过所述显示器进行显示。
4.如权利要求3所述的灾区环境多参数模拟系统，其特征在于：所述参数接收设备还包括：报警模块，所述微处理器用于检测所述无线接收模块接收的环境参数中各气体的浓度是否在设定的正常数据范围内，若不是，则控制所述报警模块进行报警。
5.如权利要求4所述的灾区环境多参数模拟系统，其特征在于：所述报警模块包括：声报警子模块和光报警子模块。
6.如权利要求4所述的灾区环境多参数模拟系统，其特征在于：所述参数接收设备还包括：电源、电源管理模块和电池电压采样电路，所述电源通过所述电源管理模块为所述参数接收设备中其它模块供电，所述电池电压采样电路采集所述电源的电压，将得到的电压信号输至所述微处理器，所述微处理器在所述电压低于工作电压时，通过所述报警模块报警。
7.如权利要求3所述的灾区环境多参数模拟系统，其特征在于：所述参数接收设备还包括：温度传感器和/或湿度传感器，所述微处理器，用于接收所述温度传感器和/或湿度传感器采集到的温度和/湿度并通过所述显示器显示。

灾区环境多参数模拟系统\n技术领域\n[0001] 本发明涉及应急救援技术领域，尤其涉及一种灾区环境多参数模拟系统。\n背景技术\n[0002] 在煤矿等矿下作业中，若发生灾害，由于灾害环境中多种有毒有害气体是无色无味的，因此救援人员和井下工作人员一般通过便携式多参数检测设备了解所处的环境危险程度。但是在救援人员及井下工作人员的培训过程中，如何让受训者针对不同的灾害环境做出正确的行动决策，一直是困扰各煤矿企业及其救护队的问题，为此，为了训练救援人员的灾害环境参数分析能力，个别救护队使用在便携式多参数监测设备背面贴上写有多项参数值纸条的方式对灾害环境进行模拟；另外部分用户曾尝试使用具有刺激性气味或对人体感官有刺激性作用但无害的气体，模拟有毒有害气体。但这些方式都存在使用不便或者可操作性不强的缺点。\n发明内容\n[0003] 有鉴于此，本发明提供了一种灾区环境多参数模拟系统，使用无害的方式、便利地实现虚拟的灾害环境模拟，为受训者提供虚拟的灾害参数环境，以便于受训者根据不同的环境参数进行决策分析训练。\n[0004] 本发明提供了一种灾区环境多参数模拟系统，包括：中央控制平台、参数发送设备和参数接收设备；\n[0005] 所述中央控制平台，用于获取所述参数接收设备在模拟的灾区环境中所处位置的环境参数；\n[0006] 所述参数发送设备，用于将所述中央控制平台获取的环境参数发送至所述参数接收设备；\n[0007] 所述参数接收设备，用于接收所述参数发送设备发送的环境参数并显示。\n[0008] 进一步，所述环境参数包括：甲烷浓度、一氧化碳浓度和氧气浓度；或者，所述环境参数除了包括甲烷浓度、一氧化碳浓度和氧气浓度外，还包括：温度和/或湿度。\n[0009] 进一步，所述中央控制平台包括：\n[0010] 读取模块，用于读取多功能灾区仿真模拟系统检测到的模拟的灾害环境的烟雾、声光状态参数、参数接收设备与发烟机的距离、巷道断面积、环境温度值及热风机风速；\n[0011] 计算模块，用于根据读取的烟雾及声光状态、声光状态参数、参数接收设备与发烟机的距离、巷道断面积、环境温度值及热风机风速计算所述参数接收设备在所述模拟的灾害环境中所处位置的气体浓度，所述气体浓度包括：甲烷浓度、一氧化碳浓度和氧气浓度。\n[0012] 进一步，所述计算模块，用于根据式：\n[0013]\n[0014] 和式：\n[0015] 计算所述参数接收设备在所述模拟的灾害环境中所处位置的气体浓度；\n[0016] 其中，I为参数接收设备与发烟机的距离，Q为发烟机排烟量，S为巷道断面积，α为浓度的衰减系数，Temp为环境温度值，T1为发烟机运行持续时间，T2为发烟机停止时间，F为声光效果开闭情况，SP为热风机风速。\n[0017] 进一步，所述参数发送设备和参数接收设备采用基于FSK/GFSK的调频通信方式。\n[0018] 进一步，所述参数接收设备包括：无线接收模块、微处理器和显示器，所述无线接收模块，用于接收来自参数发送设备的环境参数，所述微处理器用于将所述无线接收模块接收的环境参数通过所述显示器进行显示。\n[0019] 进一步，所述参数接收设备还包括：报警模块，所述微处理器用于检测所述无线接收模块接收的环境参数中各气体的浓度是否在设定的正常数据范围内，若不是，则控制所述报警模块进行报警。\n[0020] 进一步，所述报警模块包括：声报警子模块和光报警子模块。\n[0021] 进一步，所述参数接收设备还包括：电源、电源管理模块和电池电压采样电路，所述电源通过所述电源管理模块为所述参数接收设备中其它模块供电，所述电池电压采样电路采集所述电源的电压将得到的电压信号输至所述微处理器，所述微处理器在所述电压低于工作电压时，通过所述报警模块报警。\n[0022] 进一步，所述参数接收设备还包括：温度传感器和/或湿度传感器，所述微处理器，用于接收所述温度传感器和/或湿度传感器采集到的温度和/湿度并通过所述显示器显示。\n[0023] 本发明的有益效果：\n[0024] 本发明主要由中央控制平台、参数发送设备和参数接收设备构成灾区环境多参数模拟系统，通过中央控制平台获取参数接收设备在模拟的灾区环境中所处位置的环境参数，然后由参数接收设备进行显示，从而模拟出各类灾害的环境参数，以便于受训者根据不同的环境参数进行决策分析训练。\n附图说明\n[0025] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：\n[0026] 图1是本发明提供的灾区环境多参数模拟系统的实施例的结构示意图。\n[0027] 图2是参数接收设备的第一实施例的结构示意图。\n[0028] 图3是参数接收设备的第二实施例的结构示意图。\n[0029] 图4是参数接收设备的第三实施例的结构示意图。\n[0030] 图5是参数接收设备的电路图。\n具体实施方式\n[0031] 请参考图1，是本发明提供的灾区环境多参数模拟系统的实施例的结构示意图。其主要包括：中央控制平台1、参数发送设备2和参数接收设备3。其中中央控制平台1与参数发送设备2连接，参数发送设备2和参数接收设备3无线连接，用于实现信息的交互。\n[0032] 其中，中央控制平台1用于获取参数接收设备3在模拟的灾区环境中所处位置的环境参数。此处的环境参数包括：甲烷浓度、一氧化碳浓度和氧气浓度，或者环境参数除了包括甲烷浓度、一氧化碳浓度和氧气浓度外，还包括：温度和/或湿度。具体的，中央控制平台1主要包括：读取模块和计算模块，其中读取模块用于读取多功能灾区仿真模拟系统检测到的模拟的灾害环境的烟雾及声光状态等参数；计算模块，用于根据读取的烟雾及声光状态等参数计算参数接收设备在模拟的灾害环境中所处位置的气体浓度，即计算甲烷浓度、一氧化碳浓度和氧气浓度。计算模块的计算原理如下所述：烟流密度ρ在巷道中的密度变化如公式①所示：\n[0033]       ①\n[0034] 其中，τ∈(τi-1,τi-1+△τ]；i为时间分割数，i＝1,2，…，N；I为空间分割数，I＝1,\n2，…，N；τ0＝0；τi＝τi-1+△τ；Dx为风量，\nVI＝SH；S为巷道断面积。\n[0035] 由此可得，参数接收设备所处位置的气体浓度值为：\n[0036]       ②\n[0037] 其中，I为参数接收设备与发烟机的距离(这可以从步进监控系统得到)，Q为发烟机排烟量，S为巷道断面积，α为浓度的衰减系数。\n[0038] 另外， 为i时刻的发烟机口气体浓度：\n[0039]       ③\n[0040] 其中，Temp为环境温度值，T1为发烟机运行持续时间，T2为发烟机停止时间，F为声光效果开闭情况，SP为热风机风速。\n[0041] 以上计算所需参数都需要中央控制平台从多功能灾区仿真模拟系统获取。另外，中央控制平台可以从多功能灾区仿真模拟系统中获取温度和/或湿度数据。\n[0042] 其中，参数发送设备2用于将所述中央控制平台获取的环境参数发送至所述参数接收设备。参数发送设备2和参数接收设备3可以采用基于FSK(Frequency-shift keying，频移键控)/GFSK(Gauss frequency Shift Keying，高斯频移键控)的调频通信方式，采用ISM频段，运用高效通信协议，载频频率为433MHz，通信波特率为9600bps。\n[0043] 其中，参数接收设备3，用于接收参数发送设备2发送的环境参数并显示。\n[0044] 具体的，如图2所示，参数接收设备3可以包括：无线接收模块31、微处理器32、显示器33、报警模块34、电源35、电源管理模块36和电源电压采样电路37。其中无线接收模块31，用于接收来自参数接收设备的环境参数，微处理器32用于将无线接收模块31接收的环境参数通过显示器33进行显示，另外微处理器32同时用于检测无线接收模块接收的环境参数中各气体的浓度是否在设定的正常数据范围内，若不是，则控制报警模块34进行报警，报警模块可以包括声报警模块和光报警模块，其中，各项主要气体浓度的正常值与超限值可以如表一所示。当数据超过正常范围后，进行声光报警。电源35可以为3节镍氢电池，并且电源35通过电源管理模块36为参数接收设备中其它模块供电，电池电压采样电路37采集电源35的电压将得到的电压信号输至微处理器32，微处理器32在电压低于工作电压时，通过报警模块报警。图2的实施例中环境参数除了包括甲烷浓度、一氧化碳浓度和氧气浓度外，还包括温度和/或湿度。\n[0045] 在一些实施例中，环境参数可以包括甲烷浓度、一氧化碳浓度和氧气浓度，而不含温度和/或湿度。此时，如图3所示，参数接收设备3还包括：温度传感器38和/或湿度传感器\n39，其中微处理器32用于接收温度传感器和/或湿度传感器采集到的温度和/湿度并通过显示器显示。即温湿度参数有两种方式获取：一是通过温度、湿度传感器检测实时温度、湿度值(如图3所示)，二是通过参数发送设备由中央控制台提供数据(如图2所示)。另外，参数接收设备更具体的实际结构图如图4所示，根据图3设计的参数接收设备的电路图如图5所示。\n[0046] 表一：\n[0047]\n[0048] 最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。