一种飞机座舱一氧化碳浓度的监测方法及监测系统与流程

本发明涉及空气监测方法及空气监测系统技术领域，尤其涉及一种飞机座舱一氧化碳(co)浓度的监测方法及监测系统。

背景技术：

一氧化碳被吸入人体时，会与血液中的氧气载体血红蛋白相结合。血红蛋白对一氧化碳的亲和力远大于对氧气的亲和力，导致人体机构缺乏氧气，特别是大脑缺氧会降低人的思考能力和判断能力。一氧化碳中毒的早期症状是感觉迟钝、发热和前额发紧，还可能伴随有诸如头疼、太阳穴跳动或压迫感及耳鸣等不适反应。这些症状将进而转为严重的头疼、全身无力、眩晕、视力模糊等。身体内一氧化碳大量积累最终将导致肌肉无力、呕吐、痉挛和昏迷。最后，脉搏逐渐微弱、呼吸变慢、以致死亡。特别是，人体对一氧化碳中毒的敏感性随高度而增加。

在飞机上，co主要由燃油系统、动力装置(包括apu)或燃烧加温器在正常或失效情况下产生。当飞机处于高空时，气压降低，人体难以获得足够的氧气。若此时摄入一定量的一氧化碳，缺氧症状将进一步严重，造成行为能力下降或丧失。若发生在飞机驾驶舱内，将严重削弱驾驶员行为能力和判断能力。驾驶员处在很少量一氧化碳环境中几个小时，就会降低其安全操纵飞行能力。长时间处于低浓度一氧化碳环境中和短时间处于较高浓度一氧化碳环境中一样危险。美国国家运输安全委员会调查结果显示，自1983年起，至少16次飞机坠毁和事故责任归咎于一氧化碳损伤或中毒，其中15起事故均由于飞行员吸入过量一氧化碳，导致行为能力下降，最终造成飞机坠毁。

因此适航条款25.831中有如下规定：

25.831(b)：机组和客舱的空气不得含有达到有害或危险浓度的气体或蒸气。为此，采用下列规定：一氧化碳在空气中浓度超过1/20,000即认为是危险的。可使用任何可接受的监测一氧化碳的方法进行测试；

25.831(c)：必须有措施保证，在通风、加温、增压或其它系统和设备出现有合理可能的故障或功能失常后，仍能满足本条(b)的规定。

虽然条款中规定了co浓度，但来自于机组人员和乘客的大量投诉促使美国国会两次要求国家研究委员会(nrc)开展民用飞机客舱内空气质量和安全性问题的研究，nrc也在1986年发布了第一份研究报告和2002年发布了第二份研究报告。而在2002年发布的报告《theairlinercabinenvironmentandthehealthofpassengersandcrew》中建议在环境控制系统中安装co监测设备。根据nrc的建议，联邦航空局(faa)的航空咨询立法委员会arac建议在联邦航空条例(far)中增加co监测设备相关要求，但faa目前只将该建议写入备忘录中。可以预见，随着座舱空气品质要求的提高，条款中将会增加co监测设备相关要求。

因此，需要在飞机座舱中安装一氧化碳监测系统，对座舱环境中的一氧化碳浓度进行监测，以便在座舱co浓度危及人体健康时，飞行机组人员迅速采取相应措施。

而目前飞机座舱中并未安装co监测系统或设备，民用建筑使用的co监测系统大都为便携式设备，不利于在飞机上安装使用，且co监测以及告警逻辑无法适用于飞机座舱。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提出了一种飞机座舱一氧化碳浓度的监测方法及监测系统，其设有第一浓度阈值和第二浓度阈值，并设有一规定时间。只有测量得到的浓度值所处的区间值大于第二浓度阈值时，系统直接发出警报；浓度值处于第一浓度阈值和第二浓度阈值区间时，只有浓度值处于上述区间超过规定时间时，监测系统才发出警报。本发明的检测系统能够连续实时监测并显示一氧化碳浓度，其带有告警功能的，特异性强，可长期使用。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

本发明提供了一种飞机座舱一氧化碳浓度的监测方法，其包括以下步骤：

(1)测量步骤，在测量步骤中分别测量飞机座舱和通往所述飞机座舱的送风管路中的空气的一氧化碳浓度以获取一氧化碳浓度值；

(2)判断报警步骤，在判断报警步骤中将获取的一氧化碳浓度值与设定的第一浓度阈值和第二浓度阈值进行比较，其中所述第一浓度阈值小于所述第二浓度阈值，

当所述一氧化碳浓度值≤第一浓度阈值时，系统不发出警报，

当所述一氧化碳浓度值≥第二浓度阈值时，系统发出警报，

当第一浓度阈值<一氧化碳浓度值<第二浓度阈值，且持续时间超过规定时间时，系统发出警报。

较佳地，当第一浓度阈值<一氧化碳浓度值<第二浓度阈值，且持续时间未达到规定时间时，系统不发出警报。

较佳地，所述监测方法还包括在所述测量步骤前的预处理步骤，所述预处理步骤对所述空气进行除尘、除湿。

较佳地，在测量步骤中，在所述飞机座舱内的不同舱室测量所述一氧化碳浓度以获取一氧化碳浓度值，并且在判断报警步骤中针对各个所述舱室分别进行判断。

较佳地，在测量步骤中，在所述飞机座舱内的不同舱室测量所述一氧化碳浓度以获取一氧化碳浓度值，并且在判断报警步骤中将所有所述舱室内测量到的最高值取作所述一氧化碳浓度值以进行判断。

较佳地，在测量步骤中，根据所述飞机座舱内的至少一个所述舱室内设有的多个用于检测所述一氧化碳浓度的第一浓度传感器进行测量，且在判断报警步骤中将多个所述第一浓度传感器所测得的一氧化碳浓度值的最高值作为所在舱室的所述一氧化碳浓度值以进行判断。

较佳地，在测量步骤中，根据送风管路设有的多个用于检测所述一氧化碳浓度的第二浓度传感器进行测量，且在判断报警步骤中将所测得的一氧化碳浓度值的最高值作为送风管路的一氧化碳浓度值以进行判断。

较佳地，所述飞机座舱采用的所述第一浓度阈值大于所述送风管路采用的所述第一浓度阈值，且所述飞机座舱采用的所述第二浓度阈值大于所述送风管路采用的所述第二浓度阈值。

较佳地，所述飞机座舱包括驾驶舱和客舱，所述客舱采用的第二浓度阈值大于所述驾驶舱采用的第二浓度阈值。

较佳地，所述监测方法还包括自检步骤，所述自检步骤用于检测监测系统内的电路是否正常导通，所述自检步骤的自检周期为5-8小时。

较佳地，所述规定时间为5-10小时。

较佳地，所述规定时间为8小时。

较佳地，5ppm≤第一浓度阈值≤10ppm；20ppm≤第二浓度阈值≤60ppm。

较佳地，所述飞机座舱采用的所述第一浓度阈值为9ppm，第二浓度阈值为50ppm，和/或所述送风管路所采用的所述第一浓度阈值为7ppm，第二浓度阈值为25ppm。

较佳地，所述驾驶舱采用的所述第一浓度阈值为9ppm，第二浓度阈值为40ppm；所述客舱采用的所述第一浓度阈值为9ppm，第二浓度阈值为50ppm。

本发明还涉及了一种飞机座舱一氧化碳浓度的监测系统，其包括：

测量系统，其包括用于测量一氧化碳浓度以获取一氧化碳浓度值的浓度传感器，所述浓度传感器分别设置于飞机座舱和通往所述飞机座舱的送风管路中；

控制报警系统，其包括警报器以及分别与所述浓度传感器、所述警报器连接的控制器；其中，

所述控制器设有第一浓度阈值和第二浓度阈值，并能够将测量系统获取的所述一氧化碳浓度值与第一浓度阈值和第二浓度阈值进行比较，，其中所述第一浓度阈值小于所述第二浓度阈值，且

当所述一氧化碳浓度值≤第一浓度阈值时，系统不发出警报，

当所述一氧化碳浓度值≥第二浓度阈值时，系统发出警报，当第一浓度阈值<一氧化碳浓度值<第二浓度阈值，且持续时间超过规定时间时，系统发出警报。

较佳地，当第一浓度阈值<一氧化碳浓度值<第二浓度阈值，且持续时间未达到规定时间时，系统不发出警报。

较佳地，所述浓度传感器设有防尘组件和防潮过滤组件。

较佳地，所述测量系统还包括温度传感器和压力传感器，所述温度传感器和所述压力传感器均设置于所述飞机座舱、送风管路。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：

本发明的飞机座舱一氧化碳浓度的监测方法及其系统设有第一浓度阈值和第二浓度阈值，并设有一规定时间。只有测量得到的浓度值所处的区间值大于第二浓度阈值时，系统直接发出警报；浓度值处于第一浓度阈值和第二浓度阈值区间时，只有浓度值处于上述区间超过规定时间时，监测系统才发出警报。以此可以实现智能检测到一氧化碳浓度，同时避免出现频繁报警的情况。

附图说明

图1为本发明一较佳实施例的飞机座舱一氧化碳浓度的监测系统示意图。

图2示本发明一最佳实施例的飞机座舱一氧化碳浓度的监测方法的流程图。

具体实施方式

下面结合说明书附图，进一步对本发明的优选实施例进行详细描述，以下的描述为示例性的，并非对本发明的限制，任何的其他类似情形也都落入本发明的保护范围之中。

在以下的具体描述中，方向性的术语，例如“左”、“右”、“上”、“下”、“前”、“后”、“横向”、“纵向”等，参考附图中描述的方向使用。本发明的实施例的部件可被置于多种不同的方向，方向性的术语是用于示例的目的而非限制性的。此外，需要说明的是，针对可选的区间值，如未特殊说明，其应包括对应的端点值。

以下结合图1-2详细说明根据本发明一较佳实施例的一种飞机座舱一氧化碳浓度的监测方法及其监测系统。监测方法包括测量步骤和判断报警步骤。其中在测量步骤中，通过浓度传感器分别测量飞机座舱、通往所述飞机座舱的送风管路的空气的一氧化碳浓度以获取一氧化碳浓度值。监测方法设有第一浓度阈值a和第二浓度阈值b，其中第一浓度阈值a小于第二浓度阈值b。在判断报警步骤中，利用所获取的一氧化碳浓度值与第一浓度值a、第二浓度值进行比较并给予比较的结果判断是否进行报警。具体地，当一氧化碳浓度值c≤第一浓度阈值a时，系统不发出警报；当一氧化碳浓度值c≥第二浓度阈值b时，系统发出警报；当第一浓度阈值a<一氧化碳浓度值c<第二浓度阈值b，且持续时间超过规定时间时，系统发出警报。以此，针对人体对不同的一氧化碳浓度的承受能力，监测系统在一氧化碳浓度处于不同的区间内做出合理的动作。特别是，人体处于临危状态下，监测方法以及系统设置的持续时间可以保证不频繁地触发告警信号。

对于第一浓度阈值a<一氧化碳浓度值c<第二浓度阈值b，且持续时间未达到规定时间的情况，系统可以不执行动作，也即不发出警报。

系统可通过设置警报器，以诸如警示灯闪动、发出警告声等方式进行警报。在发出警报时，针对乘客，可提醒其佩戴氧气罩；针对驾驶员，可提醒其佩戴氧气罩，并将飞机下降到安全高度打开应急通风等。测试的一氧化碳浓度可以通过显示器进行显示。

在座舱或送风管路处于临危状态时，也即“第一浓度阈值a<一氧化碳浓度值c<第二浓度阈值b”时，根据设置不同的第一浓度阈值a和第二浓度阈值b，对应地，规定时间可选取自5-10小时中的任一时间。第二浓度阈值b取值越小，可相应地选取较大的规定时间。优选地，可将规定时间设定为8小时。

在一优选实施例中，监测方法进一步在测量步骤前还设有预处理步骤。在以往的一氧化碳浓度的测量技术中，其并不会考虑到空气中灰尘、水分等杂质对测量结果的影响，而本发明的预处理步骤借助集合在浓度传感器或独立于浓度传感器的防尘组件和防潮过滤组件对空气进行除尘、除湿，从而避免空气中存在的杂质对一氧化碳浓度的测量造成影响，提高了测量的准确度。

在一优选实施例中，第一浓度阈值a可取自5ppm-10ppm(ppm：partspermillio，表示“百万分之”)间的任意值(含5ppm、10ppm)；第二浓度阈值c可选自20ppm-60ppm区间的任意值。更优选地，飞机座舱(或者座舱中的客舱)采用的第一浓度阈值a设为9ppm，第二浓度阈值b设为50ppm。而在座舱或客舱的第一浓度阈值a设为9ppm，第二浓度阈值b设为50ppm的情况下，作为最优选择，将规定时间取值设为8小时，在此情况下，监测方法及系统保证在满足空气满足人们生存环境需求的前提下，可以保证不频繁出现警报而造成机内乘客等恐慌，从而利于飞机稳定飞行。

由于各舱室的空气均由送风管路提供，且管路内气体流速较高，一方面，在送风主管路内检测到其已达到相应阈值(例如超过第二浓度阈值50ppm)，监测系统发出警报时，超过相应一氧化碳阈值的空气已经快速、大量进入座舱，对乘客或驾驶员身体造成影响；另一方面，即使送风管路内一氧化碳浓度满足阈值要求(例如，处于9-50ppm)，但是在其一氧化碳浓度处于临近上限阈值(例如临近50ppm)时，由于座舱的某一区域内可能发生泄露等涌入一氧化碳的意外情况，倘若该较小区域内未设有第一浓度传感器，而该较小区域内可能出现一氧化碳浓度超过阈值，而系统不会发出告警通知的情况，此时，该区域的乘客或驾驶员可能在一段时间内持续吸入具有较高一氧化碳浓度的空气，使其发生一氧化碳中毒。针对此，本发明还可优选地将飞机座舱所采用的第一浓度阈值a设置成大于送风管路所采用的第一浓度阈值a，且飞机座舱采用的第二浓度阈值b大于送风管路采用的第二浓度阈值b，从而对送风管路设定更高要求，以避免局部区域可能发生的一氧化碳浓度超标而无法被检测出的情况。例如，针对座舱，第一浓度传感器对应的第一浓度阈值a取值9ppm，第二浓度阈值b取值50ppm。而针对送风管路，其内部的第二浓度传感器的对应浓度阈值被设定得较小，例如第一浓度阈值a取值7ppm，第二浓度阈值b取值25ppm。

在一更优选的实施例中，针对不同的座舱，其各自的浓度传感器也设置不同的浓度阈值，具体地，可将飞机座舱中的驾驶舱和客舱，飞机座舱中的客舱所采用的第二浓度阈值b设置成大于驾驶舱所采用的第二浓度阈值b。例如，驾驶舱采用的第一浓度阈值a可设为9ppm，第二浓度阈值b为40ppm；客舱采用的第一浓度阈值a可设为9ppm，第二浓度阈值b为50ppm。以此可以为决定整体乘员生命的驾驶人员限定更严要求的空气，在离警戒阈值尚有差距时，即提醒系统调节一氧化碳浓度，保证驾驶人员适应于更高的工作强度。

监测方法和检测系统可采用不同的测量及判断报警策略。例如，在一优选实施例中，在飞机座舱内的不同舱室测量一氧化碳浓度，并且针对各个舱室进行判断报警步骤。在不同的舱室中，至少一个舱室内设有多个用于检测一氧化碳浓度的第一浓度传感器，且将多个第一浓度传感器所测得的最高值作为所在舱室的一氧化碳浓度值以在判断报警步骤中进行判断。在诸如客舱的较大舱室中，可在不同区域分别设置第一浓度传感器，以此对该区间的不同区域进行检测报警。而在较小的舱室，诸如驾驶舱内，为了避免一个浓度传感器出现故障，可以设置适当冗余数量的第一浓度传感器。驾驶舱的第一浓度传感器优先设置在靠近送风管路的出口处。

在另一可选实施例中，在飞机座舱内的不同舱室测量一氧化碳浓度，并且将所有舱室内测量到的最高值取作一氧化碳浓度值以在判断报警步骤中进行判断，在此情况下，针对所有舱室的第一浓度传感器的一次测量数据，仅需要进行一次判断报警步骤。在此实施例中，第一浓度传感器的数量可以依据舱室大小、是否需要考虑冗余设置等进行设置。

类似地，针对送风管路的一氧化碳浓度检测，监测方法和系统可采用不同的测量及判断报警策略。例如，在一优选实施例中，送风管路设有多个用于检测一氧化碳浓度的第二浓度传感器，且将所测得的最高值作为一氧化碳浓度值以在判断报警步骤中进行判断。在另一可选实施例中，将不同的第二浓度传感器测得的值均作为一氧化碳浓度值进行判断报警步骤。

在一优选实施例中，监测方法进一步设置自检步骤。自检步骤用于检测监测系统内的电路是否正常导通，具体地，可通过设置电路检测回路确定在接通电源的情况下，判断检测系统内各回路是否正常导通，系统能否正常运行。自检步骤的自检周期优选地设置成小于或等于规定时间，以此确保在自检周期内提前检测出监测系统本身是否出现故障，避免因为监测系统本身的故障，而导致出现误报警的情况。自检周期优选地设置为5-8小时，更优选地，设置成8小时。

作为一种信号处理方式，本发明中，浓度传感器、温度传感器、压力传感器中的任意一组或机组传感器所采集到的离散信号可依次通过前级放大、主放大、自动增益agc、信号分离及线性化校正的处理过程形成连续的信号。

图2示出了最优实施例的监测方法的流程图，其中，作为示意性实施例，其规定时间和自检时间均定为8小时。监测系统开机后，先进行初始化，此后开始进行自检。自检结果不正常立即进行故障告警并进行相应处理，自检结果正常，则自检系统开始计时，监测系统开始调用信号采集与处理程序，对浓度传感器采集的一氧化碳浓度值信号进行处理得到初值。而后，系统进一步利用温度传感器和压力传感器采集的数据对初值进行温度和压力补偿得到精确的一氧化碳浓度值。此后基于所得到的一氧化碳浓度值进行判断报警步骤。在此过程中，倘若得到一氧化碳浓度值低于第一一氧化碳浓度值，自检系统会判断是否超过8小时，在超过8小时的情况下，自检系统再次进行自检；在未超过8小时的情况下，则继续进行测量、判断报警步骤。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。