二氧化碳人体危害评估预警装置及方法与流程

1.本发明涉及一种人体危害预警装置，尤其是一种二氧化碳人体危害评估预警装置及方法。


背景技术：

2.二氧化碳是空气构成成分之一，正常空气中二氧化碳含量在400ppm（0.04%）左右，低浓度二氧化碳对人体无害，但其超过一定范围时会影响人的呼吸，使人体血液中的碳酸浓度增大，酸性增强，并产生酸中毒。当二氧化碳浓度达10000ppm（1%）会使人感到气闷、头昏、心悸，达到40000ppm-50000ppm（4%-5%）时人会感到气喘、头痛、眩晕，而达到100000ppm（10%）的时候，会使人体机能严重混乱，使人丧失知觉、神志不清、呼吸停止而死亡。现有的空调产品可以检测二氧化碳浓度，并能够通过通风方式降低二氧化碳浓度，但都没有关注二氧化碳对人体危害的评估和量化。例如：，公告号为cn218179160u的中国实用新型专利，公开了“一种室内空气净化装置”，其通过二氧化碳传感器检测室内二氧化碳浓度，使用置于外墙上的抽风机通风换气保持室内空气质量。再例如：公告号为cn115540285a的中国发明专利，公开了“一种空调控制方法、装置、计算机可读存储介质及空调”，其通过检测室内空气质量控制空调启动新风-健康协同模式保持室内空气质量。
3.对有的不具备通风条件或者不允许通风的场所，如冬季的会议室、卧室、生产温室等场所，以及无菌无尘实验室等特殊场所，通过监测环境的二氧化碳含量及相关参数，准确评估对人体造成的危害，并且对危害程度进行量化和预警，可督促各方面重视二氧化碳的危害，并采取适当的措施降低危害。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术产品中重通风换气、轻危害评估、无危害预警功能等问题，本发明提供了一种评估和预警人体健康危害的二氧化碳人体危害评估预警装置及方法，通过监测人体所处环境的二氧化碳浓度及相关参数，结合人体生物学反应数据，对非正常含量的二氧化碳对人体造成的危害进行评估和量化，并对中长期危害进行预警，让人们对这个日常生活中忽视的问题产生正确的认识并重视起来，从而采取正确的解决办法保证人体健康。
5.本发明解决技术问题所采取的技术方案是：一种二氧化碳人体危害评估预警装置及方法，包括核心处理单元、数据采集部分的双二氧化碳传感器和氧气传感器、数据定义及计算和预警部分、数据显示和危害警示部分；核心处理单元对获取的数据进行分析处理后，通过数据显示和危害警示部分现场表达给用户；根据人体所处环境的特点、作息规律、监测的历史数据和实时数据，提出危害短期预警、中长期预警，并根据实测历史数据统计累计危害；通过移动通讯网络提供远程数据服务方便统一管理；用户可以通过语音识别对话方式了解二氧化碳对人体危害的科普知识，从而开始重视日常生活中二氧化碳造成的危害。
6.上述的二氧化碳人体危害评估预警装置及方法，数据采集部分的二氧化碳传感器
采用双传感器方式，在含量低的时候发挥小量程高精度400ppm
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2000ppm（0.04%
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0.2%）的特点，在含量高的时候发挥大量程宽覆盖范围2000-50000（0.2%
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5%）的特点,全监测范围准确获取二氧化碳浓度数据。
7.上述的二氧化碳人体危害评估预警装置及方法，数据采集部分还包括氧气传感器，用以采集密闭环境情况下氧气含量情况，通过二氧化碳含量数据和氧气含量数据相结合的综合分析，提高评估和预警的准确性。
8.上述的二氧化碳人体危害评估预警装置及方法，根据危害程度定义了不同二氧化碳浓度梯度范围对应的危害系数hc：350-400ppm（0.035%-0.04%）：无危害，hc=0，空气清新，呼吸顺畅；400-1000ppm（0.04%-0.1%）：轻微危害，hc=（m-400）/400，略感空气浑浊，呼吸基本顺畅；1000-2000ppm（0.1%-0.2%）：轻度危害，hc=2*（m-400）/400，感觉空气浑浊，开始觉得昏昏欲睡；2000-5000ppm（0.2%-0.5%）：中度危害，hc=5*（m-400）/400，感觉头疼、嗜睡、心跳加速、恶心；5000-10000ppm（0.5%-1%）：重度危害，hc=10*（m-400）/400，感到气闷、头昏、心悸、昏迷；10000-50000ppm（1%
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5%）：极度危害，hc=20*（m-400）/400，可造成永久性脑损伤、甚至死亡。
9.上述的二氧化碳人体危害评估预警装置及方法，定义了健康危害值vc的计算方法：vc = hc * t，t为在对应浓度环境中所处的时间长度（分钟数）。
10.上述的二氧化碳人体危害评估预警装置及方法，对一些特殊场合，不但考虑高浓度二氧化碳造成的危害，而且协同考虑同步的低浓度氧含量加剧了二氧化碳造成的危害。
11.上述的二氧化碳人体危害评估预警装置及方法，根据实时数据计算的危害值，并通过图形表示方法在oled显示单元动态实时显示。
12.上述的二氧化碳人体危害评估预警装置及方法，在现场通过oled显示单元显示实时数据，通过led闪烁警示灯表示预警情况。
13.上述的二氧化碳人体危害评估预警装置及方法，根据所处场合性质预测二氧化碳浓度的变化曲线和所处时间长度（例如：20平米小会议室15人的一次2小时会议，或90平米住房一家4口7小时睡眠），对短期危害进行预警。
14.上述的二氧化碳人体危害评估预警装置及方法，根据个人的工作和生活习惯（例如：白领每天在100平米12人办公室工作8小时 或 厨师每天在厨房工作7小时），对中长期危害进行预测预警。
15.上述的二氧化碳人体危害评估预警装置及方法，根据实测的二氧化碳历史数据统计累计危害值。
16.上述的二氧化碳人体危害评估预警装置及方法，除了现场的数据显示和警示提醒外，还提供远程数据服务，以满足幼儿园、养老院等场所责任人、家属的统一管理和远程监控。
17.上述的二氧化碳人体危害评估预警装置及方法，通过离线语音识别互动方式输出二氧化碳危害的科普知识，使用户不但知其然而且知其所以然。
18.本发明的有益效果是，本发明对二氧化碳的危害进行了定义、定量化计算和评估，在同时监测人体所处环境的二氧化碳浓度和氧气浓度的基础上，对实时危害进行警示，对中短期危害和长期危害进行预警，促使人们重视起一直被忽视的二氧化碳对人体危害问题，为人体健康提供保障。
附图说明
19.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
20.图1为本发明功能结构示意图。
21.图中1.核心处理单元，2.双二氧化碳传感器，3.氧气传感器，4.oled显示单元，5.led闪烁警示灯，6.远程数据服务，7.语音识别单元，8.二氧化碳科普知识库，10.定义部分，11.危害系数定义，12.危害值计算方法定义，20.计算部分，21.实时数据危害性计算，22.危害性图形表示方法，30.预警部分，31.短期危害预警，32.中长期危害预警，33.累计危害判定。
实施方式
22.【实施例1】
23.二氧化碳人体危害评估预警装置及方法，包括核心处理单元1、二氧化碳传感器2、氧气传感器3，核心处理单元1首先对二氧化碳的危害系数11和危害值计算方法12进行定义，在接收双二氧化碳传感器2和氧气传感器3监测的数据后，进行实时数据危害性计算，并通过危害性图形表示方法22在oled显示单元4上进行显示，如果实时数据超标造成对人体有危害则使用led闪烁警示灯5进行提醒；预警部分根据人体所处环境的特点、作息规律、监测的历史数据和实时数据，提出危害短期预警31、中长期预警32，并根据实测数据统计累计危害33。
24.为了满足幼儿园、学校、养老院等场所统一管理、远程监控的需求，装置通过gprs方式提供远程数据服务6，用户可通过手机、电脑等方式使用和管理数据；语音识别单元7采用离线语音识别技术提供语音互动功能，开机时以语音方式主动引导用户使用设备，并通过问答方式向用户输出二氧化碳危害科普知识库8的知识。
25.【实施例2】
26.在不易观察但允许有声音的场所，警示部分也可以使用蜂鸣器或者警笛提醒用户，或者使用语音输出方式提醒用户。
27.【实施例3】
28.电源部分也可以使用充电电池以适应车用、便携使用等移动场合。

技术特征：
1.一种二氧化碳人体危害评估预警装置及方法，包括核心处理单元1、双二氧化碳传感器2、氧气传感器3、oled显示单元4、 led闪烁警示灯5、远程数据服务6、语音识别单元7、二氧化碳科普知识库8、定义部分10、计算部分20、预警部分30，其特征在于：定义了不同梯度二氧化碳浓度对人体的的危害系数11及危害值计算方法12；使用双二氧化碳传感器2准确监测人体所处环境不同梯度范围的二氧化碳浓度，同步使用氧气传感器3监测的氧气浓度辅助判断；核心处理单元1根据监测的数据进行实时数据危害性计算21，通过危害性图形表示方法22在oled显示单元上4显示结果，并使用led闪烁警示灯5对超标数据进行提醒警示；根据人体所处环境的特点、作息规律、监测的历史数据和实时数据，进行危害短期预警31、中长期预警32，并根据实测历史数据统计累计危害33；具有远程数据服务6功能，用户可通过手机、电脑等使用和管理数据；语音识别单元7采用离线语音识别功能引导用户使用设备，并通过问答方式向用户输出二氧化碳危害科普知识8。2.根据权利要求1所述的一种二氧化碳人体危害评估预警装置及方法，其特征在于，采用双二氧化碳传感器方式，在浓度低的时候发挥小量程高精度的特点，在浓度高的时候发挥大量程宽覆盖的特点,全范围准确获取二氧化碳浓度数据。3.根据权利要求1、2所述的一种二氧化碳人体危害评估预警装置及方法，其特征在于，同步监测二氧化碳浓度和氧气浓度，综合考虑高二氧化碳浓度和低氧气浓度同步出现、相互影响的情况，从而提高评估和预警的准确性。4.根据权利要求1所述的一种二氧化碳人体危害评估预警装置及方法，其特征在于，根据无危害、轻微危害、轻度危害、中度危害、重度危害、极度危害等六种危害程度，定义了与之对应的二氧化碳浓度梯度的危害系数hc。5.根据权利要求1、4所述的一种二氧化碳人体危害评估预警装置及方法，其特征在于，定义了健康危害值vc的计算方法：vc = hc
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t（分钟）。6.根据权利要求1、4、5所述的一种二氧化碳人体危害评估预警装置及方法，其特征在于，根据实时计算的危害值vc，通过动态图形表示方法在oled显示单元实时显示，并通过led闪烁警示灯警示危害程度。7.根据权利要求1所述的一种二氧化碳人体危害评估预警装置及方法，其特征在于，根据人体所处场合的性质预测二氧化碳浓度变化曲线和所处时间长度，对短期危害进行预警。8.根据权利要求1所述的一种二氧化碳人体危害评估预警装置及方法，其特征在于，根据个人的工作类型和生活习惯，对中长期危害进行预测预警。9.根据权利要求1所述的一种二氧化碳人体危害评估预警装置及方法，其特征在于，根据实测的二氧化碳历史数据统计累计危害值，对危害情况进行评估。10.根据权利要求1所述的一种二氧化碳人体危害评估预警装置及方法，其特征在于，提供远程数据服务，满足集中管理、远程监控等需求。11.根据权利要求1所述的一种二氧化碳人体危害评估预警装置及方法，其特征在于，通过离线语音识别方式互动输出二氧化碳危害的科普知识，使用户不但知其然而且知其所以然。

技术总结
本发明公开了一种二氧化碳人体危害评估预警装置及方法，首先定义不同梯度二氧化碳浓度对人体的的危害系数和危害值计算方法；然后使用不同量程的双二氧化碳传感器准确监测人体所处环境不同梯度范围的二氧化碳浓度，同步使用氧气传感器监测的氧气浓度；核心处理单元根据监测的数据进行实时数据危害性计算，通过危害性图形表示方法在OLED显示单元上显示，如果实时数据超标对人体有危害则使用LED闪烁警示灯进行提醒警示；本发明根据人体所处环境的特点、作息规律、监测的历史数据和实时数据等，提出危害短期预警、中长期预警，并根据实测历史数据统计累计危害；具有远程数据服务功能，用户可通过手机、电脑等方式使用和管理数据；离线语音识别功能开机时以语音方式主动引导用户使用设备，并通过问答方式向用户输出二氧化碳人体危害科普知识。化碳人体危害科普知识。化碳人体危害科普知识。


技术研发人员：王子畅
受保护的技术使用者：王子畅
技术研发日：2023.01.30
技术公布日：2023/7/12