用於廢墟生命探測的二氧化碳檢測裝置及探測方法
2023-07-23 08:08:26
專利名稱：用於廢墟生命探測的二氧化碳檢測裝置及探測方法
技術領域：
本發明涉及救災與搜索設備技術領域，尤其是涉及一種用於廢墟生命探測的二氧化碳檢測裝置及探測方法。
背景技術：
利用二氧化碳濃度檢測的方法搜索廢墟內受困者是廢墟儀器搜索方法之一。目前國內尚無專門用於廢墟受困者搜索的二氧化碳濃度檢測裝置生產。國外已有相關儀器生產，但大多不適用於瓦礫廢墟環境使用，或者不具備防瓦礫碎屑功能，使其應用於廢墟受困者搜索受到限制。例如美國GE公司、英國M9W-CDE型等二氧化碳生命探測裝置主要用於貨櫃、房間、車廂等穩定、密閉空間探測，配有屋頂探測杆、門下探測杆、車輛探測杆，不適用於瓦礫廢墟環境的探測。日本NOHMI公司生產的LifeExplorerf型生命探測儀可在廢墟環境下開展工作並具有二氧化碳檢測功能，其前端為攝像頭，不具備插入廢墟能力。在廢墟內使用前需先創建通道，直接插入廢墟可能造成氣路堵塞。此外，現有二氧化碳生命探測裝置通常將二氧化碳傳感器置於採樣杆外部專設的儀器箱內，利用輸氣管和採樣泵將前端的氣體傳輸至儀器箱，這種做法被測氣體需要通過較長的輸氣管，存在響應速度較慢、對樣品氣體需要量較多、一旦輸氣管密封不良可能導致測量結果不準確等問題。
發明內容
本發明的目的在於設計一種新型的用於廢墟生命探測的二氧化碳檢測裝置及探測方法，解決上述問題。為了實現上述目的，本發明採用的技術方案如下一種用於廢墟生命探測的二氧化碳檢測裝置，包括採樣杆套筒、錐形套筒、錐形頭、氣體採樣泵、二氧化碳傳感器、隔板、內部支架、鎖定裝置和顯示控制報警裝置，所述採樣杆套筒為中空的筒狀結構，所述錐形頭固定在所述內部支架的前端組成採樣內芯，所述錐形套筒的後端與所述採樣杆套筒的前端密封連接組成中空的採樣杆；所述採樣內芯插入在所述採樣杆的內部，並且相互之間可滑動設置，所述採樣內芯和所述採樣杆之間設置有鎖定其相互之間滑動的所述鎖定裝置；所述氣體採樣泵、所述二氧化碳傳感器和所述隔板均固定在所述內部支架上，所述隔板將所述氣體採樣泵和所述二氧化碳傳感器隔開，並且所述隔板與所述採樣杆的內壁之間滑動氣密封，所述氣體採樣泵的輸出氣管穿過所述隔板，並與所述二氧化碳傳感器連通；所述二氧化碳傳感器與所述顯示控制報警裝置之間電連接。在所述錐形頭伸出所述錐形套筒的前端開口的狀態下，所述錐形頭的外緣與所述錐形套筒的前端開口之間密封，並且所述錐形頭的外部輪廓和所述錐形套筒的外部輪廓形成錐型配合。所述氣體採樣泵為微型氣體採樣泵。所述隔板上設置有O型環，所述隔板通過所述O型環與所述採樣杆的內壁之間滑動氣密封。所述錐形套筒與所述採樣杆套筒之間螺紋連接。所述錐形套筒與所述採樣杆套筒為一體化成型的結構。一種用於廢墟生命探測的方法，包括步驟如下第一步，對所述的用於廢墟生命探測的二氧化碳檢測裝置進行通電預熱，預熱完成後在廢墟外進行二氧化碳環境背景濃度測試，並自動記錄所述二氧化碳環境背景濃度的測量結果作為背景值；推動所述內部支架，使所述錐形頭與錐形套筒緊密配合，並用所述鎖定裝置鎖定；第二步，將所述採樣杆插入廢墟，打開所述鎖定裝置，將所述內部支架抽回，使錐形套筒和錐形頭之間的配合分離，採樣杆前端形成通氣路徑；第三步，啟動所述顯示控制報警裝置中的檢測程序，啟動所述氣體採樣泵工作，開始實際測量；將第三步中的實際測量結果經與第一步中記錄的所述背景值進行運算分析，並將分析結果與預設的報警限進行比較，超過預設條件則進行報警。第一步中，對所述的用於廢墟生命探測的二氧化碳檢測裝置進行通電預熱時至少預熱5min ;在廢墟外進行二氧化碳環境背景濃度測試時，每兩秒獲取一次二氧化碳傳感器測量結果，要連續測量9次，取中位值作為背景值，並自動記錄所述背景值；第三步中，啟動所述氣體採樣泵工作時，所述氣體採樣泵先以較高的泵速工作，經程序判別如二氧化碳濃度檢測結果存在升高的趨勢，則降低泵速繼續檢測。第三步中，啟動所述氣體採樣泵工作時，所述氣體採樣泵先以O. 6 1. OL/min的泵速工作，每兩秒獲取一次二氧化碳傳感器測量結果，每連續測量9次取測量結果中位值作為一個記錄值；如果新的記錄值大於上一個記錄值超過IOOppm,或者新的記錄值高於背景值200ppm時,貝U認為二氧化碳濃度檢測結果存在升高的趨勢,並降低泵速至O.1 O. 3L/min繼續檢測；如果新的記錄值為背景值濃度的1. 5倍以上時，所述顯示控制報警裝置報警，提示可能存在受困者。本發明提出一種適用於廢墟環境工作的二氧化碳濃度檢測裝置，解決了現有同類儀器探頭強度低，不適於直接插入瓦礫廢墟工作的問題。本發明中，採樣杆前端為錐形套筒，採樣杆內部有可以滑動的支架，支架前端為錐形頭，錐形頭可以與錐形套筒形成錐形配合。支架被裝有O型環的隔板分成兩部分，靠近錐形頭的部分安裝有氣體採樣泵，採樣泵的輸出通過輸氣管穿過隔板；隔板的另一側支架上安裝有二氧化碳傳感器。支架可以滑動並通過定位銷鎖定。工作時，首先對本發明的裝置通電預熱，在廢墟外進行二氧化碳環境背景濃度測試，儀器自動記錄測量結果。在插入廢墟前，推動支架，使錐形頭與錐形套筒緊密配合，並用定位銷鎖定。此時可將採樣杆插入廢墟，採樣杆前端具有一定的承力能力。採樣杆插入廢墟後，打開定位銷，將支架抽回，採樣杆前端形成可以通氣的路徑。啟動檢測程序，微型採樣泵先以較高的泵速工作，經程序判別如二氧化碳濃度檢測結果存在升高的趨勢，則降低泵速繼續檢測。測量結果經與背景濃度值運算分析並與預設的報警限比較，超過預設條件報
目O
本發明的有益效果可以總結如下1.本發明解決了現有二氧化碳生命探測裝置不適用於瓦礫廢墟環境探測的問題。2.本發明提出的裝置和方法，便於救援現場在瓦礫廢墟中搜尋受困者。3.本發明的採樣杆，插入廢墟時可以將前端封閉，有效防止瓦礫碎屑進入氣路，同時傳感器位於採樣杆前端，使氣體傳輸路徑最短，避免了傳感器與被測環境分離，具有檢測速度更快、需要氣體樣本量更少的優點。4.本發明的操作方法，依據檢測濃度的結果實時改變微型氣體採樣泵的流量，在低濃度時採用大流量，有利於縮短檢測時間；在較高濃度時採用小流量有利於提高檢測精度，同時需要氣體樣本量更少。
圖1為用於廢墟生命探測的二氧化碳檢測裝置的前端外觀示意圖；圖2為錐形頭伸出與錐形套筒形成錐形配合時，所述用於廢墟生命探測的二氧化碳檢測裝置的前端結構圖；圖3為錐形頭收回時，所述用於廢墟生命探測的二氧化碳檢測裝置的前端結構圖；圖4所述用於廢墟生命探測的二氧化碳檢測裝置的內部結構部分放大圖-1 ；圖5所述用於廢墟生命探測的二氧化碳檢測裝置的內部結構部分放大圖-2 ；圖6所述用於廢墟生命探測的二氧化碳檢測裝置的外形圖；圖7所述用於廢墟生命探測的二氧化碳檢測裝置的內部結構整體圖。
具體實施例方式為了使本發明所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。如圖1至圖7所示的一種用於廢墟生命探測的二氧化碳檢測裝置，包括採樣杆套筒1、錐形套筒2、錐形頭3、氣體採樣泵4、二氧化碳傳感器5、隔板6、內部支架7、鎖定裝置9和顯示控制報警裝置8，所述採樣杆套筒I為中空的筒狀結構，所述錐形頭3固定在所述內部支架7的前端組成採樣內芯，所述錐形套筒2的後端與所述採樣杆套筒I的前端密封連接組成中空的採樣杆；所述採樣內芯插入在所述採樣杆的內部，並且相互之間可滑動設置，所述採樣內芯和所述採樣杆之間設置有鎖定其相互之間滑動的所述鎖定裝置9 ;所述氣體採樣泵4、所述二氧化碳傳感器5和所述隔板6均固定在所述內部支架7上，所述隔板6將所述氣體採樣泵4和所述二氧化碳傳感器5隔開，並且所述隔板6與所述採樣杆的內壁之間滑動氣密封，所述氣體採樣泵4的輸出氣管11穿過所述隔板6，並與所述二氧化碳傳感器5連通；所述二氧化碳傳感器5與所述顯示控制報警裝置8之間電連接。在更加優選的實施例中，在所述錐形頭3伸出所述錐形套筒2的前端開口的狀態下，所述錐形頭3的外緣與所述錐形套筒2的前端開口之間密封，並且所述錐形頭3的外部輪廓和所述錐形套筒2的外部輪廓形成錐型配合。所述氣體採樣泵4為微型氣體採樣泵。所述隔板6上設置有O型環10，所述隔板6通過所述O型環10與所述採樣杆的內壁之間滑動氣密封。所述錐形套筒2與所述採樣杆套筒I之間螺紋連接。所述錐形套筒2與所述採樣杆套筒I為一體化成型的結構。一種用於廢墟生命探測的方法，包括步驟如下第一步，對所述的用於廢墟生命探測的二氧化碳檢測裝置進行通電預熱，預熱完成後在廢墟外進行二氧化碳環境背景濃度測試，並自動記錄所述二氧化碳環境背景濃度的測量結果作為背景值；推動所述內部支架7，使所述錐形頭3與錐形套筒2緊密配合，並用所述鎖定裝置9鎖定；第二步，將所述採樣杆插入廢墟，打開所述鎖定裝置9，將所述內部支架7抽回，使錐形套筒2和錐形頭3之間的配合分離，採樣杆前端形成通氣路徑；第三步，啟動所述顯示控制報警裝置8中的檢測程序，啟動所述氣體採樣泵4工作，開始實際測量；將第三步中的實際測量結果經與第一步中記錄的所述背景值進行運算分析，並將分析結果與預設的報警限進行比較，超過預設條件則進行報警。在更加優選的實施例中，其中，第一步中，對所述的用於廢墟生命探測的二氧化碳檢測裝置進行通電預熱時至少預熱5min ;在廢墟外進行二氧化碳環境背景濃度測試時，每兩秒獲取一次二氧化碳傳感器5測量結果，要連續測量9次，取中位值作為背景值，並自動記錄所述背景值；第三步中，啟動所述氣體採樣泵4工作時，所述氣體採樣泵4先以較高的泵速工作，經程序判別如二氧化碳濃度檢測結果存在升高的趨勢，則降低泵速繼續檢測。在更加優選的實施例中，其中，第三步中，啟動所述氣體採樣泵4工作時，所述氣體採樣泵4先以O. 6 1. OL/min的泵速工作，每兩秒獲取一次二氧化碳傳感器5測量結果，每連續測量9次取測量結果中位值作為一個記錄值；如果新的記錄值大於上一個記錄值超過IOOppm,或者新的記錄值高於背景值200ppm時,貝U認為二氧化碳濃度檢測結果存在升高的趨勢，並降低泵速至O.1 O. 3L/min繼續檢測；如果新的記錄值為背景值濃度的1. 5倍以上時，所述顯示控制報警裝置8報警，提示可能存在受困者。在具體的實施例中，本發明採樣杆套筒I採用不鏽鋼管加工。錐形套筒2與採樣杆套筒I通過螺紋連接。採樣杆內部支架7前端安裝錐形頭3，錐形頭3向前伸出時可與錐形套筒2形成錐形配合，使採樣杆氣路閉合，防止瓦礫碎屑進入。採樣杆內部支架7可滑動，並通過鎖定裝置9定位。氣體採樣泵4位於採樣杆套筒I前端，帶O型環10的隔板6將氣體採樣泵4與二氧化碳傳感器5隔開，氣體採樣泵4的輸出氣管11穿過帶O型環10的隔板6。氣體採樣泵4的作用是引導採樣杆前端的氣體流向二氧化碳傳感器5，擴大本裝置對二氧化碳濃度檢測的有效範圍。帶O型環10的隔板6的作用是將氣體採樣泵4的輸入和輸出隔開，確保氣體單向流動。二氧化碳傳感器5固定於接近帶O型環10的隔板6位置。將氣體採樣泵4和二氧化碳傳感器5置於採樣裝置前端，有效縮短了氣體傳輸路徑，既提高了檢測速度、又減少了對被測氣體量的需求。本發明裝置工作時，首先進行5min預熱。在進行廢墟內檢測前，先進行廢墟外部二氧化碳環境背景濃度測試，每兩秒獲取一次二氧化碳傳感器5測量結果，連續測量9次，取中位值作為背景值，儀器自動記錄測量結果。在插入廢墟前，推動內部支架7，使錐形頭3與錐形套筒2緊密配合，並用鎖定裝置9鎖定。此時可將採樣杆插入廢墟，因採樣杆前端具有一定的承力能力，可以穿過瓦礫層。採樣杆插入廢墟後，打開鎖定裝置9，將內部支架7抽回，採樣杆前端形成可以通氣的路徑。啟動檢測程序，氣體採樣泵4先以O. 6 1. OL/min的泵速工作。每兩秒獲取一次二氧化碳傳感器5測量結果，每連續測量9次取測量結果中位值作為一個記錄值，如果新記錄值大於上一個記錄值超過lOOppm，或者記錄值高於背景濃度200ppm時，則認為二氧化碳濃度檢測結果存在升高的趨勢降低泵速至O.1 O. 3L/min繼續檢測。如果記錄值為背景濃度的1. 5倍以上，顯示控制報警裝置8發出聲光報警，提不可能存在受:困者。以上通過具體的和優選的實施例詳細的描述了本發明，但本領域技術人員應該明白，本發明並不局限於以上所述實施例，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種用於廢墟生命探測的二氧化碳檢測裝置，其特徵在於，包括採樣杆套筒、錐形套筒、錐形頭、氣體採樣泵、二氧化碳傳感器、隔板、內部支架、鎖定裝置和顯示控制報警裝置，所述採樣杆套筒為中空的筒狀結構，所述錐形頭固定在所述內部支架的前端組成採樣內芯，所述錐形套筒的後端與所述採樣杆套筒的前端密封連接組成中空的採樣杆； 所述採樣內芯插入在所述採樣杆的內部，並且相互之間可滑動設置，所述採樣內芯和所述採樣杆之間設置有鎖定其相互之間滑動的所述鎖定裝置； 所述氣體採樣泵、所述二氧化碳傳感器和所述隔板均固定在所述內部支架上，所述隔板將所述氣體採樣泵和所述二氧化碳傳感器隔開，並且所述隔板與所述採樣杆的內壁之間滑動氣密封，所述氣體採樣泵的輸出氣管穿過所述隔板，並與所述二氧化碳傳感器連通；所述二氧化碳傳感器與所述顯示控制報警裝置之間電連接。
2.根據權利要求1所述的用於廢墟生命探測的二氧化碳檢測裝置，其特徵在於在所述錐形頭伸出所述錐形套筒的前端開口的狀態下，所述錐形頭的外緣與所述錐形套筒的前端開口之間密封，並且所述錐形頭的外部輪廓和所述錐形套筒的外部輪廓形成錐型配合。
3.根據權利要求1所述的用於廢墟生命探測的二氧化碳檢測裝置，其特徵在於所述氣體採樣泵為微型氣體採樣泵。
4.根據權利要求1所述的用於廢墟生命探測的二氧化碳檢測裝置，其特徵在於所述隔板上設置有O型環，所述隔板通過所述O型環與所述採樣杆的內壁之間滑動氣密封。
5.根據權利要求1所述的用於廢墟生命探測的二氧化碳檢測裝置，其特徵在於所述錐形套筒與所述採樣杆套筒之間螺紋連接。
6.根據權利要求1所述的用於廢墟生命探測的二氧化碳檢測裝置，其特徵在於所述錐形套筒與所述採樣杆套筒為一體化成型的結構。
7.一種用於廢墟生命探測的方法，其特徵在於，包括步驟如下 第一步，對所述的用於廢墟生命探測的二氧化碳檢測裝置進行通電預熱，預熱完成後在廢墟外進行二氧化碳環境背景濃度測試，並自動記錄所述二氧化碳環境背景濃度的測量結果作為背景值；推動所述內部支架，使所述錐形頭與錐形套筒緊密配合，並用所述鎖定裝置鎖定； 第二步，將所述採樣杆插入廢墟，打開所述鎖定裝置，將所述內部支架抽回，使錐形套筒和錐形頭之間的配合分離，採樣杆前端形成通氣路徑； 第三步，啟動所述顯示控制報警裝置中的檢測程序，啟動所述氣體採樣泵工作，開始實際測量；將第三步中的實際測量結果經與第一步中記錄的所述背景值進行運算分析，並將分析結果與預設的報警限進行比較，超過預設條件則進行報警。
8.根據權利要求7所述的用於廢墟生命探測的方法，其特徵在於第一步中，對所述的用於廢墟生命探測的二氧化碳檢測裝置進行通電預熱時至少預熱5min ;在廢墟外進行二氧化碳環境背景濃度測試時，每兩秒獲取一次二氧化碳傳感器測量結果，要連續測量9次，取中位值作為背景值，並自動記錄所述背景值。
9.根據權利要求7所述的用於廢墟生命探測的方法，其特徵在於第三步中，啟動所述氣體採樣泵工作時，所述氣體採樣泵先以較高的泵速工作，經程序判別如二氧化碳濃度檢測結果存在升高的趨勢，則降低泵速繼續檢測。
10.根據權利要求9所述的用於廢墟生命探測的方法，其特徵在於第三步中，啟動所述氣體採樣泵工作時，所述氣體採樣泵先以O. 6 1. OL/min的泵速工作，每兩秒獲取一次二氧化碳傳感器測量結果，每連續測量9次取測量結果中位值作為一個記錄值； 如果新的記錄值大於上一個記錄值超過IOOppm,或者新的記錄值高於背景值200ppm時，則認為二氧化碳濃度檢測結果存在升高的趨勢，並降低泵速至O.1 O. 3L/min繼續檢測； 如果新的記錄值為背景值濃度的1. 5倍以上時，所述顯示控制報警裝置報警，提示可能存在受:困者。
全文摘要
一種用於廢墟生命探測的二氧化碳檢測裝置及探測方法，其中裝置中，採樣杆套筒為中空筒狀結構，錐形頭固定在內部支架前端組成採樣內芯，錐形套筒後端與採樣杆套筒前端密封連接組成中空採樣杆；採樣內芯插入在採樣杆內部可滑動設置並設有鎖定裝置；氣體採樣泵、二氧化碳傳感器和隔板均固定在內部支架上，隔板將氣體採樣泵和二氧化碳傳感器隔開，並且與採樣杆的內壁之間滑動氣密封，氣體採樣泵的輸出氣管穿過隔板與二氧化碳傳感器連通；二氧化碳傳感器與顯示控制報警裝置之間電連接。本發明解決了現有二氧化碳生命探測裝置不適用於瓦礫廢墟環境探測的問題，提出的裝置和方法，便於救援現場在瓦礫廢墟中搜尋受困者。
文檔編號G01N33/00GK103063809SQ20121057481
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月26日 優先權日2012年12月26日
發明者聞明, 張策, 王恩福, 張國宏, 趙國存 申請人:中國地震局地殼應力研究所