一种防护服温度控制方法及实现该方法的防护服

本发明涉及防护服，具体为一种防护服温度控制方法及实现该方法的防护服。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、防护服是为了保护穿戴者，避免被作业环境伤害的安全防护用品，根据不同的作业任务具有多种类型，例如消防防护服、工业用防护服和医疗款防护服等，这类防护服为了保证外界环境中的有害因素(例如，细菌、高温和辐射等)不侵入防护服内部的穿戴者，往往具有一定的密封性，而过高的密封性会导致穿戴者在穿戴防护服执行作业任务时，体内的热量难以释放，长期作业时不透气容易出汗，一些防护服虽然具有温度调节的功能，例如气冷服和液冷服，但这类防护用品通常以设定的温度阈值作为控制参数，简单的通过防护服内的当前温度与阈值之间的大小差异来控制温度变化，没有考虑到温度变化伴随着防护服内的湿度变化，以及穿戴者的舒适度变化，从而影响穿戴者执行作业任务的效率。

技术实现思路

1、为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种防护服温度控制方法及实现该方法的防护服，以穿戴防护服的穿戴者生理信息得到代谢率，结合环境中的温度、湿度和空气流速等参数，计算出穿戴者穿戴防护服时的pmv(预测平均评价指数)指标，以pmv指标处于舒适区范围为控制目标，改变防护服内的温度，相较于传统的以温度阈值点控制的方式而言，控制过程更加科学，并且能够根据穿戴者自身的状态做出不同的控制过程。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明的第一个方面提供一种防护服温度控制方法，包括以下步骤：

4、获取穿戴者的心率和呼吸率并根据环境大气压，确定穿戴者的摄氧量；

5、获取穿戴者的身高和体重确定人体表面积；

6、根据得到的摄氧量与人体表面积确定穿戴者的代谢率；

7、根据穿戴者的代谢率，环境参数，空气温湿度、环境辐射温度、空气流速以及穿戴者的服装热阻，得到预测平均评价指数，以预测平均评价指数处于设定范围为控制目标，改变防护服内的温度。

8、进一步的，获取穿戴者的心率和呼吸率并根据环境大气压，确定穿戴者的摄氧量，如下式所示：

9、

10、式中，为摄氧量；f为呼吸频率；vt为潮气量；vic为解剖无效腔；为氧气利用率；p为环境大气压；pwater为饱和水蒸气分压力；t为呼出气体的温度；hr为心率；a为比例调节因子。

11、进一步的，获取穿戴者的身高和体重确定人体表面积，如下式所示：

12、

13、式中，ad为人体表面积，wb为体重；hb为身高。

14、进一步的，根据得到的摄氧量与人体表面积确定穿戴者的代谢率，如下式所示：

15、

16、式中，m为代谢率；rq为呼吸熵，国际标准取值为0.85；ad为人体表面积；为摄氧量。

17、进一步的，根据穿戴者的代谢率，环境参数，空气温湿度、环境辐射温度、空气流速以及穿戴者的服装热阻，得到预测平均评价指数，如下式所示：

18、pmv＝[0.303e-0.036m+0.0275]{m-w-0.305[5.733-0.007(m-w)-pa]-0.42(m-w-58.15)-0.0173m(5.867-pa)-0.0014m(34-ta)-3.96×10-8fcl[(tcl+273)4-(ts+273)4]-fclhc(tcl-ta)}；

19、式中，pmv为预测平均值模型；m为代谢率；w为人体做功率；pa为环境空气中水蒸气分压力；ta为环境空气温度；fcl为穿衣人体与裸体表面积之比；ts为平均辐射温度；tcl为穿衣人体外表面平均温度；hc为对流热交换系数。

20、进一步的，以预测平均评价指数处于设定范围为控制目标，改变防护服内的温度，具体为：

21、当预测平均评价指数的数值处于-1～1范围区间内，维持当前温度；

22、当预测平均评价指数的数值大于1时，温度下降；

23、当预测平均评价指数的数值小于-1时，温度上升。

24、本发明的第二个方面提供实现上述方法的防护服，包括：

25、防护服本体，具有容纳冷却管路的夹层，冷却管路分布在防护服本体上，并通过管路连接微型制冷模块，防护服本体上设有心率与呼吸率监测模块和环境监测模块；

26、微型制冷模块，包括信号处理模块、冷源制冷模块和微型电动泵，信号处理模块与心率与呼吸率监测模块和环境监测模块通信，根据得到的心率、呼吸率和环境参数确定预测平均评价指数，并基于预测平均评价指数控制冷源制冷模块和微型电动泵，改变冷却管路内介质的温度。

27、进一步的，防护服本体上设有香味释放模块，包括容纳香味片状固体的香片袋、微型振动模块和显示屏；香片袋布置在防护服本体的衣领内衬，微型振动模块布置在衣领夹层，与香片袋相连接，显示屏位于领口表面，通过控制微型振动模块启停状态，控制香气释放的持续时间和释放速度。

28、进一步的，防护服本体由外侧向内侧依次排列设置为红外反射涂层、功能层、隔热层、吸水层和冷却管路夹层。

29、进一步的，冷源制冷模块包括微型压缩机、冷凝器、蒸发器和节流装置，通过蒸发器吸收冷却管路中冷却介质热量实现制冷。

30、与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

31、1、以穿戴者自身的身高、体重等基本信息得到代谢率，结合环境中的温度、湿度和空气流速等参数，计算出穿戴者穿戴防护服时的pmv指标，以pmv指标处于舒适区范围为控制目标，改变防护服内的温度，相较于传统的以温度阈值点控制的方式而言，控制过程更加科学，能够适应不同穿戴者的感受并提升穿戴者的舒适度。

32、2、防护服在实现温度控制的基础上，增加了香味释放模块，利用该模块缓解穿戴者的压力，提升作业效率。

33、3、防护服在基本的功能层基础上，增加红外反射涂层、隔热层，可减少室内照明光线照射在冷却服表面的累计热量，同时隔绝外界和服装内部的热量交换，进一步降低穿戴者的热感觉，提高舒适度。

技术特征：

1.一种防护服温度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种防护服温度控制方法，其特征在于，获取穿戴者的心率和呼吸率并根据环境大气压，确定穿戴者的摄氧量，如下式所示：

3.如权利要求1所述的一种防护服温度控制方法，其特征在于，获取穿戴者的身高和体重确定人体表面积，如下式所示：

4.如权利要求1所述的一种防护服温度控制方法，其特征在于，根据得到的摄氧量与人体表面积确定穿戴者的代谢率，如下式所示：

5.如权利要求1所述的一种防护服温度控制方法，其特征在于，根据穿戴者的代谢率，环境参数，空气温湿度、环境辐射温度、空气流速以及穿戴者的服装热阻，得到预测平均评价指数，如下式所示：pmv＝[0.303e-0.036m+0.0275]{m-w-0.305[5.733-0.007(m-w)-pa]-0.42(m-w-58.15)-0.0173m(5.867-pa)-0.0014m(34-ta)-3.96×10-8fcl[(tcl+273)4-(ts+273)4]-fclhc(tcl-ta)}；

6.如权利要求1所述的一种防护服温度控制方法，其特征在于，以预测平均评价指数处于设定范围为控制目标，改变防护服内的温度，具体为：

7.实现权利要求1-6任一项所述温度控制方法的防护服，其特征在于，包括：

8.如权利要求7所述的一种防护服，其特征在于，所述防护服本体上设有香味释放模块，包括容纳香味片状固体的香片袋、微型振动模块和显示屏；香片袋布置在防护服本体的衣领内衬，微型振动模块布置在衣领夹层，与香片袋相连接，显示屏位于领口表面，通过控制微型振动模块启停状态，控制香气释放的持续时间和释放速度。

9.如权利要求7所述的一种防护服，其特征在于，防护服本体由外侧向内侧依次排列设置为红外反射涂层、功能层、隔热层、吸水层和冷却管路夹层。

10.如权利要求7所述的一种防护服，其特征在于，所述冷源制冷模块包括微型压缩机、冷凝器、蒸发器和节流装置，通过蒸发器吸收冷却管路中冷却介质热量实现制冷。

技术总结
本发明涉及一种防护服温度控制方法及实现该方法的防护服，以穿戴防护服的穿戴者生理信息得到代谢率，结合环境中的温度、湿度和空气流速等参数，计算出穿戴者穿戴防护服时的PMV(预测平均评价指数)指标，以PMV指标处于舒适区范围为控制目标，改变防护服内的温度，相较于传统的以温度阈值点控制的方式而言，控制过程更加科学，并且能够根据穿戴者自身的状态做出不同的控制过程。

技术研发人员：张晓霞,胡松涛,杨阳,方筱,王刚,刘国丹
受保护的技术使用者：青岛理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11