【技术实现步骤摘要】
一种防护服系统
[0001]本专利技术涉及一种空气调节技术，特别是涉及一种防护服系统。
技术介绍
[0002]自信冠肺炎疫情爆发以来，医疗一线医护人员的工作强度、防护情况引发社会的密切关注。特别是，由于医护人员与新冠肺炎病人之间不可避免的密切接触，导致部分医护人员被感染，甚至死亡。目前，医护人员的防护服存在两种结构：分体式与连体式。分体式防护服包括头罩、上衣、裤子三部分，相互之间无法实现无缝连接。连体式防护服的上衣、裤子为一体结构，头罩与上衣为分体结构。无论是分体式防护服，还是连体式防护服，其均由密度非常大且不透气的无纺布制作而成，成本很高；而且，还须额外佩戴护目镜。防护服材料密度大是为了防止细菌透过材质缝隙接触到人体，但也导致了一系列关键问题：第一，透气性与舒适度非常差，防护服内外无法进行正常的气体交换；第二，头套内温度高，医护人员在高强度工作的情况下，常常是大汗淋漓，这导致护目镜、近视镜上雾气浓厚；第三，头套与上衣无法无缝连接；第四，成本高昂。疫情以及未来可能出现的类似情形，本项目能避免医护人员不必要的伤亡，且能在比较舒适的环境下连续工作，具有重要的实际意义。
[0003]由此可见，现在尚无一种能集交换空气、制冷、排湿、消毒于一体的、为医护人员提供舒适工作环境的医用防护服。
技术实现思路
[0004]有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种集交换空气、制冷、排湿、消毒于一体的、为医护人员提供舒适工作环境的防护服系统。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术提出的技术方案为：
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种防护服系统，所述防护服系统包括防护服，其特征在于，所述防护服系统还包括安装在防护服上的二氧化碳检测与调理单元、挥发性气体检测与调理单元、温湿度检测单元、参数设置与显示单元、控制单元、空气调节单元以及直流电源；其中，二氧化碳检测与调理单元，用于将控制单元发送的二氧化碳计算浓度信号由数字量转换为模拟量，并在转换后的二氧化碳计算浓度信号、二氧化碳实时浓度对应的PWM信号的控制下，将从防护服内检测得到的二氧化碳实时浓度由物理信号转变为模拟电信号后进行调理，并将该二氧化碳实时浓度调理信号发送至控制单元；挥发性气体检测与调理单元，用于将从防护服内检测得到的挥发性气体实时浓度由物理信号转变为模拟电信号后进行调理，并将该挥发性气体实时浓度调理信号发送至控制单元；温湿度检测单元，用于将从防护服内检测得到的实时温度信号、实时湿度信号发送至控制单元；参数设置与显示单元，用于向控制单元发送调整防护服内设定温度或设定湿度的调整指令；还用于显示防护服内二氧化碳实时浓度、挥发性气体实时浓度、实时温度、实时湿度；控制单元，用于预先存储二氧化碳设定浓度、挥发性气体设定浓度、设定温度上限阈值、设定温度下限阈值、设定湿度；上电后开启空气杀菌功能；根据二氧化碳检测与调理单元发送的二氧化碳实时浓度调理信号，生成对应的PWM信号，并按照防护服中的空气容量得到二氧化碳计算浓度，将二氧化碳实时浓度对应的PWM信号、二氧化碳计算浓度信号发送至二氧化碳检测与调理单元；对二氧化碳计算浓度与二氧化碳设定浓度进行比较：当二氧化碳计算浓度大于或等于二氧化碳设定浓度时向空气调节单元发送第一换气启动指令、第一换气调速信号，当二氧化碳计算浓度小于二氧化碳设定浓度时向空气调节单元发送第一换气停止指令；根据挥发性气体检测与调理单元发送的挥发性气体实时浓度调理信号，按照防护服中的空气容量，得到挥发性气体计算浓度，对挥发性气体计算浓度与挥发性气体设定浓度进行比较：当挥发性气体计算浓度大于或等于挥发性气体设定浓度时向空气调节单元发送第二换气启动指令、第二换气调速信号，当挥发性气体计算浓度小于挥发性气体设定浓度时向空气调节单元发送第二换气停止指令；对温湿度检测单元发送的实时温度与设定温度上限阈值、设定温度下限阈值进行比较：当实时温度高于设定温度上限阈值时向空气调节单元发送制冷启动指令、制冷调速信号，当实时温度低于或等于设定温度上限阈值时向空气调节单元发送制热启动指令、制热调速信号；对温湿度检测单元发送的实时湿度与设定湿度进行比较：当实时湿度大于或等于设定湿度时向空气调节单元发送第三换气启动指令、第三换气调速信号，当实时湿度小设定湿度时向空气调节单元发送第三停止换气指令；将显示指令以及二氧化碳实时浓度、挥发性气体实时浓度、实时温度、实时湿度发送至参数设置与显示单元；根据参数设置与显示单元发送的调整指令，调整设定温度的值或设定湿度的值；空气调节单元，用于根据控制单元发送的制冷启动指令、制冷调速信号或制热启动指令、制热调速信号，进行制冷或制热调节；根据控制单元发送的第一换气启动指令、第一换气调速信号或者第二换气启动指令、第二换气调速信号或第三换气启动指令、第三换气调速信号，进行换气；根据控制单元发送的第一换气停止指令、第二换气停止指令或第三换气停止指令，停止换气；
直流电源，用于为二氧化碳检测与调理单元、挥发性气体检测与调理单元、温湿度检测单元、参数设置与显示单元、控制单元、空气调节单元供电。2.根据权利要求1所述的防护服系统，其特征在于，所述控制单元包括：控制器、I/O接口、主电路；其中，控制器包括：单片机、时钟电路、复位电路；其中，单片机采用STC12C5A60S2芯片；单片机，用于预先存储二氧化碳实时浓度调理信号与自然空气中二氧化碳浓度对应关系、挥发性气体实时浓度调理信号与自然空气中挥发性气体浓度对应关系、二氧化碳设定浓度、挥发性气体设定浓度、设定温度上限阈值、设定温度下限阈值、设定湿度；上电后，向主电路发送主电路控制信号；根据所述二氧化碳检测与调理单元发送的二氧化碳实时浓度调理信号，生成对应的PWM信号，并按照二氧化碳实时浓度调理信号与自然空气中二氧化碳浓度对应关系、防护服空气容量，得到二氧化碳计算浓度，将二氧化碳实时浓度对应的PWM信号、二氧化碳计算浓度信号发送至所述二氧化碳检测与调理单元；对二氧化碳计算浓度与二氧化碳设定浓度进行比较：当二氧化碳计算浓度大于或等于二氧化碳设定浓度时向所述空气调节单元发送第一换气启动指令、第一换气调速信号，当二氧化碳计算浓度小于二氧化碳设定浓度时向所述空气调节单元发送第一换气停止指令；根据所述挥发性气体检测与调理单元发送的挥发性气体实时浓度调理信号，按照挥发性气体实时浓度调理信号与自然空气中挥发性气体浓度对应关系、防护服空气容量，得到挥发性气体计算浓度，对挥发性气体计算浓度与挥发性气体设定浓度进行比较：当挥发性气体计算浓度大于或等于挥发性气体设定浓度时向所述空气调节单元发送第二换气启动指令、第二换气调速信号，当挥发性气体计算浓度小于挥发性气体设定浓度时向所述空气调节单元发送第二换气停止指令；对所述温湿度检测单元发送的实时温度与设定温度上限阈值、设定温度下限阈值进行比较：当实时温度高于设定温度上限阈值时向空气调节单元发送制冷启动指令、制冷调速信号，当实时温度低于或等于设定温度上限阈值时向空气调节单元发送制热启动指令、制热调速信号；对所述温湿度检测单元发送的实时湿度与设定湿度进行比较：当实时湿度大于或等于设定湿度时向所述空气调节单元发送第三换气启动指令、第三调速信号，当实时湿度小设定湿度时向所述空气调节单元发送第三换气停止指令；将显示指令以及二氧化碳实时浓度、挥发性气体实时浓度、实时温度、实时湿度发送至所述参数设置与显示单元；根据所述参数设置与显示单元发送的调整指令，调整设定温度的值或设定湿度的值；时钟电路，用于为单片机正常工作提供时钟；时钟电路包括：晶振、第十九电容、第二十电容，晶振一端、第十九电容一端均连接单片机XTAL1引脚，晶振另一端、第二十电容一端均连接单片机XTAL2引脚，第十九电容另一端、第二十电容另一端、单片机GND引脚均接地，单片机VCC端接直流电源+5V端；复位电路，用于使单片机恢复到工作起始状态；复位电路包括：第二十八电阻、第十八电容；其中，单片机RST/P4.7引脚、第二十八电阻一端、第十八电容一端连接在一起，第十八电容另一端连接直流电源+5V端，第二十八电阻另一端接地；I/O接口，用于为单片机提供输入或输出的扩展端口：根据单片机发送的显示指令，将来自单片机的二氧化碳实时浓度、挥发性气体实时浓度、实时温度、实时湿度转发送至所述参数设置与显示单元；根据单片机发送的制冷启动指令或制热启动指令，将来自单片机的
制冷调速信号或者制冷调速信号转发至所述空气调节单元；I/O接口包括：第一扩展芯片、第二扩展芯片、第二十一电容、第二十二电容；其中，第一扩展芯片、第二扩展芯片均为74HC164芯片，第一扩展芯片CLR引脚、第二扩展芯片CLR引脚均连接单片机，第一扩展芯片CP引脚、第二扩展芯片CP引脚、第一扩展芯片AB引脚均连接单片机，第二十一电容一端、第一扩展芯片VCC引脚均连接直流电源+5V端，第二十一电容另一端、第一扩展芯片GND引脚均接地，第二十二电容一端、第二扩展芯片VCC引脚均连接直流电源+5V端，第二十二电容另一端、第二扩展芯片GND引脚均接地；第一扩展芯片8路输出端均连接至所述空气调节单元；第一扩展芯片最高位输出端还连接第二扩展芯片AB引脚，第二扩展芯片的8路输出端均连接至所述所述参数设置与显示单元；主电路包括：紫外线杀菌灯阵列、继电器驱动、第四十电阻；其中，主电路，用于在继电器驱动发送的接通或断开信号的控制下，接通或断开紫外线杀菌灯阵列与所述直流电源之间的通路；继电器驱动，用于在单片机发送的主电路控制信号的作用下，将生成的接通或断开信号发送至继电器驱动；继电器驱动包括：第二三极管、继电器、第九二极管、第二十六电阻；其中，继电器包括：线包、常开触点，第二三极管为NPN型三极管；第二三极管基极连接第二十六电阻一端，第二十六电阻另一端连接单片机，第二三极管集电极连接线包一端、第九二极管阳极，线包另一端、第九二极管阴极均连接直流电源+5V端，第二三极管发射极接地；紫外线杀菌灯阵列为n
×
m个紫外线发光二极管组成的n行、m列的二维阵列；任一行的m个紫外线发光二极管的阴极均连接直流电源地端，任一行的m个紫外线发光二极管的阳极均连接直流电源+5V端；其中，m、n为自然数；紫外线杀菌灯阵列与直流电源串联的线路上，还串接有常开触点、第四十电阻。3.根据权利要求2所述的防护服系统，其特征在于，所述二氧化碳检测与调理单元包括：用于将采集的二氧化碳实时浓度由物理信号转变为模拟电信号，并在温度补偿部分发送的补偿信号作用下，将得到的二氧化碳实时浓度补偿信号发送至信号放大部分的二氧化碳传感器；用于在来自D/A部分的二氧化碳计算浓度模拟信号控制下，对二氧化碳传感器测得的二氧化碳实时浓度信号进行温度补偿，并将补偿信号发送至二氧化碳传感器的温度补偿部分；用于在上电自校正部分发送的校正信号控制下，对二氧化碳传感器输出的二氧化碳实时浓度补偿信号进行信号放大，将得到的二氧化碳实时浓度放大信号发送至所述控制单元的信号放大部分；用于将所述控制单元发送的二氧化碳计算浓度数字信号转换为模拟信号后发送至温度补偿部分的D/A转换部分；用于对所述控制单元发送的二氧化碳实时浓度对应的PWM信号进行校正，并将校正信号发送至信号放大部分的上电自校正部分；其中，二氧化碳传感器为TGS4161传感器；温度补偿部分包括热敏电阻、第二电阻、第一电容；其中，热敏电阻一端、TGS4161传感器第1引脚均连接直流电源+5V端，热敏电阻另一端、第二电阻一端、第一电容一端作为共同端连接D/A转换部分输出端，第二电阻另一端、第一电容另一端均接地；TGS4161传感器第3引脚连接信号放大部分输入端，TGS4161传感器第2引脚、第4引脚均接地；信号放大部分包括：依次串接的第一级放大电路、第二级放大电路；其中，
第一级放大电路包括第一运算放大器、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一可变电阻器、第二可变电阻器、第二电容；其中，第一运算放大器第3引脚作为信号放大部分输入端连接TGS4161传感器第3引脚，第一运算放大器第2引脚连接第三电阻一端、第四电阻一端、第二电容一端，第三电阻另一端接地，第四电阻另一端连接第一可变电阻器一端，第一可变电阻器另一端、第二电容另一端连接第一运算放大器第6引脚；第五电阻一端连接直流电源+5V端，第五电阻另一端、第六电阻一端均连接第二可变电阻器第三端，第六电阻另一端接地，第一运算放大器第5引脚连接第二可变电阻器一端，第一运算放大器第1引脚连接第二可变电阻器另一端；第一运算放大器第4引脚接地，第一运算放大器第7引脚、第8引脚均连接直流电源+5V端；第二级放大电路包括：第三运算放大器、第七电阻、第十一电阻、第十二电阻、第三电容；其中，第七电阻一端连接第一运算放大器第6引脚，第七电阻另一端连接第三运算放大器第6引脚、第十二电阻一端，第十二电阻另一端连接作为信号放大部分输出端的第三运算放大器第7引脚；第十一电阻一端、第三电容一端均连接第三运算放大器第5引脚，第十一电阻另一端连接上电自校正部分输出端，第三电容另一端接地；第三运算放大器第7引脚连接至所述单片机；上电自校正部分包括：第二运算放大器、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第四电容；其中，第二运算放大器为LM324芯片，第八电阻一端、第九电阻一端、第十电阻一端连接在一起作为所述上电自校正部分输入端连接至所述单片机，第八电阻另一端连接直流电源+5V端，第九电阻另一端接地，第十电阻另一端、第四电容一端均连接第二运算放大器第3引脚，第四电容另一端接地；第二运算放大器第4引脚连接直流电源+5V端，第二运算放大器第11引脚接地；第二运算放大器第1引脚作为所述上电自校正部分输出端连接第十一电阻另一端；D/A转换部分包括：数/模转换芯片、第四运算放大器、第三可变电阻器、第四可变电阻器、第五可变电阻器、第十二极管、第十一二极管；其中，第四运算放大器为μA741芯片，数/模转换芯片的第7引脚、第6引脚、第5引脚、第4引脚、第16引脚、第15引脚、第14引脚、第13引脚作为该数/模转换芯片的8位数字输入端依次连接所述单片机，数/模转换芯片的第1引脚、第2引脚、第3引脚、第10引脚、第17引脚、第18引脚均接地，数/模转换芯片的第8引脚、第19引脚、第20引脚均接电源+5V端，数/模转换芯片的第11引脚、第12引脚分别连接第四运算放大器第2引脚、第3引脚，数/模转换芯片的第9引脚通过第三可变电阻器连接作为D/A转换部分输出端的第四运算放大器第6引脚；第十二极管阳极、第十一二极管阴极均连接第四运算放大器第2引脚，第十二极管阴极、第十一二极管阳极均连接第四运算放大器第3引脚，第四运算放大器第1引脚连接第五可变电阻器一端，第四运算放大器第5引脚连接第五可变电阻器另一端，第四运算放大器第4引脚、第五可变电阻器第三端均连接直流电源
‑
15V端，第四运算放大器第7引脚连接直流电源+15V端，第四可变电阻器一端连接第四运算放大器第2引脚，第四可变电阻器另一端连接第四运算放大器第6引脚；第四运算放大器第6引脚连接所述温度补偿部分的输入端。4.根据权利要求2所述的防护服系统，其特征在于，所述挥发性气体检测与调理单元包括：有挥发性气体检测电路、优化部分；挥发性气体检测电路，用于将从防护服内检测得到的挥发性气体实时浓度由物理信号转换为模拟电信号后进行分压处理，并将得到的挥发性气体实时含量分压信号发送至优化
部分；优化部分，用于对挥发性气体实时含量分压信号进行稳压、消除温度漂移处理，将得到的挥发性气体实时浓度调理信号发送至控制单元；挥发性气体检测电路包括：挥发性气体传感器、分压电路，分压电路包括第十三电阻、第六可调电阻器；其中，挥发性气体传感器为TGS2602芯片，挥发性气体传感器第1引脚、第2引脚均接地，挥发性气体传感器第4引脚连接直流电源+5V端，挥发性气体传感器第3引脚连接第十三电阻一端；第十三电阻另一端连接直流电源+5伏端，第十三电阻一端还连接第六可调电阻器一端，第六可调电阻器另一端接地；优化部分包括：电压跟随电路、差动放大电路；其中，电...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱贞卫，张素妍，吕玉珍，刘树利，范冬青，李婷，赵芳，石占荣，
申请(专利权)人：焦作市妇幼保健院焦作市妇女儿童医院，
类型：发明
国别省市：
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