我國作為煤炭生產(chǎn)大國，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的關(guān)注，目前各國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)完成后如何對其進(jìn)行測試成為一個關(guān)鍵問題。因此，為評估測試避難艙的環(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人代謝過程，實(shí)時監(jiān)測艙內(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)提供測試和依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。本文對測試系統(tǒng)模擬人體代謝工作原理、測試系統(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)選擇西門子中檔型S7-300PLC作為系統(tǒng)控制主機(jī)，同時開發(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)，并對仿人工呼吸機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和工... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景及目的和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 測試系統(tǒng)的功能
        1.3.1 系統(tǒng)簡介
        1.3.2 仿生模擬人體代謝
        1.3.3 艙內(nèi)環(huán)境監(jiān)測
    1.4 課題主要研究內(nèi)容
第2章 避難艙環(huán)境模擬分析
    2.1 避難艙環(huán)境控制和生命保障系統(tǒng)
        2.1.1 氧氣供給單元
        2.1.2 溫濕度控制單元
        2.1.3 有害氣體處理單元
    2.2 艙內(nèi)環(huán)境模擬仿真系統(tǒng)
        2.2.1 仿真系統(tǒng)概述
        2.2.2 模型建立
        2.2.3 模型仿真結(jié)果及分析
    2.3 本章小結(jié)
第3章 測試系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
    3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能要求
    3.2 模擬人體代謝方案比較與選擇
        3.2.1 碳比例氧化方案
        3.2.2 丙烷燃燒方案
        3.2.3 抽取置換氣體方案
    3.3 總體方案設(shè)計(jì)
    3.4 本章小結(jié)
第4章 測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    4.1 代謝模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        4.1.1 仿人工呼吸機(jī)設(shè)計(jì)
        4.1.2 溫濕度分系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    4.2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        4.2.1 控制系統(tǒng)核心PLC簡介
        4.2.2 PLC模組選擇與連接
        4.2.3 硬件組態(tài)
        4.2.4 控制柜設(shè)計(jì)
    4.3 下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)
        4.3.1 STEP 7 軟件編程
        4.3.2 編程語言選擇
        4.3.3 程序設(shè)計(jì)
    4.4 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)
        4.4.1 組態(tài)王簡介
        4.4.2 上位機(jī)界面設(shè)計(jì)
    4.5 本章小結(jié)
第5章 系統(tǒng)測試與分析
    5.1 測試系統(tǒng)整機(jī)調(diào)試
    5.2 系統(tǒng)工作環(huán)境及測試指標(biāo)
    5.3 測試數(shù)據(jù)及分析
    5.4 測試系統(tǒng)誤差分析
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于PLC和LabVIEW的液壓式定重裝載監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 姚連杰,鄭昌祥,畢偉,任國華.  工礦自動化. 2012(02)
[2]基于PLC與組態(tài)王的水位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 趙航,韓玲.  軟件導(dǎo)刊. 2011(10)
[3]救生艙的生存溫度保障[J]. 許健,李長錄,王凱.  煤礦安全. 2011(08)
[4]礦用可移動式救生艙的現(xiàn)狀及其環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案[J]. 張鵬,胡桃英,胡敏,賈祥芝,吳文彤.  工礦自動化. 2011(08)
[5]礦用救生艙國內(nèi)外發(fā)展概況[J]. 艾長波.  艦船防化. 2010(06)
[6]PLC梯形圖在水環(huán)境自動監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 孫永紅,但唐軍,徐群.  水利水文自動化. 2009(04)
[7]井工煤礦避難艙在美國的研發(fā)應(yīng)用現(xiàn)狀[J]. 劉承秘.  中國煤炭. 2009(08)
[8]礦井避難硐室研究與設(shè)計(jì)[J]. 張大明,馬云東,丁延龍.  中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù). 2009(03)
[9]基于PLC與組態(tài)王的模擬鍋爐溫度控制系統(tǒng)[J]. 李月芳.  工業(yè)控制計(jì)算機(jī). 2008(12)
[10]礦山救援系統(tǒng)的人機(jī)界面設(shè)計(jì)[J]. 鄧健志,程小輝.  煤礦機(jī)械. 2008(03)

碩士論文
[1]基于PLC與組態(tài)王的煤倉煤位監(jiān)控系統(tǒng)[D]. 朱昌志.遼寧工程技術(shù)大學(xué) 2009



本文編號：3514124