一种空气呼吸器指针压力表数字化装置及实现数字化操作的方法

摘要

本发明涉及空气呼吸器的附属装置，属于消防装备领域。一种空气呼吸器指针压力表数字化装置，其特征在于包括设置在指针压力表的表面上的反射式光电传感器，用以感应指针位置，所述反射式光电传感器电连接信号处理模块，将感应的指针压力表的指针位置信号传送给信号处理模块，所述信号处理模块电连接通信及声光报警模块，所述通信及声光报警模块包括通信器件和声光报警器件，通过通信器件发送指针位置信号或压力信号，通过声光报警器件发出报警声或报警光。本发明的装置可以直接在传统空气呼吸器压力表上直接加装，显示直观，在达到空气余量阈值时，装置会发出声光报警提醒消防员及时撤出战场，并与后场指挥端通信，具有良好的通用性和较低的成本。

说明书

技术领域

本发明涉及一种消防装备附属装置，尤其涉及一种空气呼吸器指针压力表 数字化装置及实现数字化操作的方法。

背景技术

随着我国经济建设的快速发展，城市化和工业化进程不断加快，大量火 灾安全隐患和风险日益增多，灭火救援任务越来越复杂，对消防员的呼吸防 护装具提出的要求也越来越高。空气呼吸器是每个消防员必配的呼吸防护装 具，对保护灭火救援现场消防员的生命安全起到了重要作用。

目前在消防部队中配备的消防空气呼吸器，其空气压力显示，绝大部分 采用的是指针式压力表。在执行任务过程中，压力表一般悬挂于左肩带的前 方，需要查看空气余量一般需要用手调整仪表角度进行观察，不利于解放双 手。灾害现场由于存在浓烟或者是黑暗环境，这类指针式仪表难以直接读数， 不便于消防员随时查看空气余量。传统指针仪表没有报警功能，无法提醒消 防员在空气余量不足的情况下及时撤出战场。此外，传统指针仪表也无法将 空气余量信息传送至后场指挥机构统一协调指挥。这些情况都可能导致消防 员对空气余量估计不足造成战损事故发生。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种空气呼吸器指针压力表数字化装 置及实现数字化操作的方法，解决现在传统指针仪表不方便观察，没有报警 功能造成消防员和后方不能及时知道空气余量从而引发损伤事故发生，而且 也不利于准确指挥的缺陷。

技术方案

一种空气呼吸器指针压力表数字化装置，其特征在于：包括设置在指针 压力表的表面上的反射式光电传感器，用以感应指针位置，所述反射式光电 传感器电连接信号处理模块，将感应的指针压力表的指针位置信号传送给信 号处理模块，所述信号处理模块电连接通信及声光报警模块，所述通信及声 光报警模块包括通信器件和声光报警器件，通过通信器件发送指针位置信号 或压力信号，通过声光报警器件发出报警声或报警光。

所述反射式光电传感器采用多个阵列设置在所述指针压力表的指针旋转 的弧面上，分别位于不同位置的指针上方。

将所述反射式光电传感器固定在一个与压力表表面形状和大小一致的盘 片上，盘片上对应检测的位置开有检测孔，并将盘片整体覆盖固定于压力表 表面上。

所述声光报警器件中包括LED灯，所述LED灯与所述反射式光电传感器一 一对应。

所述信号处理模块包括信号调理电路和微处理器，所述信号调理电路将反 射式光电传感器感应输出信号调理至合适的电平信号，所述微处理器根据信 号调理电路输出的信号，分析得到压力表的空气余量和状态，将压力表的状 态通过所述通信及声光报警模块发送出去和发出警示。

所述微处理器包括位置信号存储器和比较器，所述位置信号存储器存储由 信号调理电路传送的反射式光电传感器感应的指针位置信号，比较器将前后 传送的位置信号进行比较，得到压力表的空气余量和状态。

所述反射式光电传感器设置有三个，分别设置在额定气量位置、额定气量 一半位置和低压报警气量位置。

一种应用上述的空气呼吸器指针压力表数字化装置对指针压力表实现 数字化操作的方法，其特征在于：对每一个反射式光电传感器位置设置对应 的信号状态标志，当所述信号处理模块接收到压力表指针位置信号时，将现 有位置信号与对应的反射式光电传感器的位置信号指针的前一时刻信号状态 标志对比，同时将现有位置信号与前一位置信号变化对应的反射式光电传感 器信号状态标志进行对比，得到指针压力表的指针旋转方向和停留位置，即 分段数字化的压力值，对现有位置信号进行计时，当时间超过规定时间后， 由所述通信及声光报警模块的声光报警器件显示或警示相对应的压力，同时 由所述通信及声光报警模块的通信器件将压力值发送至后场指挥系统。

有益效果

本发明的空气呼吸器指针压力表数字化控制装置可以直接在公安消防部 队已经列装的传统空气呼吸器压力表上直接加装，实现分段数字化声光指示 和远程通信，使用本发明所述的装置，空气余量显示直观，消防员可以解放 双手，同时空气余量会远程传输到后场指挥机构以便统一协调指挥，在达到 空气余量阈值时，装置会发出声光报警提醒消防员及时撤出战场，而且本发 明不改变已有空气呼吸器的结构，不会影响空气呼吸器的正常功能和安全性 能，移开本发明所述的装置，即可直接从仪表观察空气余量，本发明的装置 还可适用于其它指针式仪表的分段数字化改装，具有良好的通用性和较低的 改装成本。

附图说明

图1为安装了本发明的装置的仪表盘示意图。

图2为本发明的结构示意框图。

其中：1-反射式光电传感器，2-指针压力表。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本发明。

参照图2，本发明由反射式光电传感器阵列、信号处理模块、通信及声光 报警模块组成。其中，反射式光电传感器阵列置于指针式仪表表面，用于检 测压力表指针是否通过检测位置，其安装结构如图1所示。可以将反射式光 电传感器固定于一个与压力表表面形状和大小一致的盘片，盘片对应检测的 位置开有检测孔，并将整体覆盖固定于压力表表面，用于减少环境光对反射 式光电传感器的干扰影响。其中的信号处理模块，根据反射式光电传感器阵 列被指针遮挡的状况，将其检测位置的对应数值分段数字化处理，并将处理 结果传输至通信及声光报警模块，用于通信和声光报警指示。具体过程如下：

1.打开空气呼吸器阀门，压力表指针顺时针旋转，依次通过反射式光 电传感器阵列，直到示值为钢瓶中压力位置时停下。

2.指针顺时针旋转，在遮挡第一个反射式光电传感器时，信号处理模 块得到遮挡时的电平信号，并根据其它反射式光电传感器上一次没有被遮挡 的记录，判断出此时指针是顺时针旋转，记录该反射式光电传感器被顺时针 遮挡的情况，并将发信号给通信与声光报警模块，点亮一个LED指示当前空 气余量。

3.指针继续顺时针旋转遮挡其它反射式光电传感器，信号处理模块根 据处于更低示值位置的反射式光电传感器有过遮挡变化记录和处于更高示值 位置的反射式光电传感器未有被遮挡的记录，判断出指针是顺时针旋转，记 录相应的反射式光电传感器被顺时针遮挡的情况，通信与声光报警模块点亮 相应个数的LED指示当前空气余量。当指针遮挡最高示值位置反射式光电传 感器时，记录最高位反射式光电传感器被顺时针遮挡的情况，通信与声光报 警模块点亮最高位的LED，并发出声音提示空气量满。

4.当指针稳定指示至空气呼吸器最高空气余量一定时间，通信与声光 报警模块向后场指挥单元发送无线电信号，指示该空气呼吸器的当前空气余 量。

5.消防员开始使用空气呼吸器，压力表指针由于空气被消防员消耗使 用而逆时针旋转。

6.指针逆时针旋转，遮挡对应的反射式光电传感器时，信号处理模块 得到遮挡时的电平信号，记录该位置反射式光电传感器被二次遮挡的情况（第 二次遮挡为逆时针过程）。

7.指针继续逆时针旋转，离开该遮挡检测位置，信号处理模块得到未 被遮挡的电平信号，根据该传感器被二次遮挡的记录，并根据处于更低示值 位置反射式光电传感器被顺时针遮挡过的记录以及处于更高示值位置反射式 光电传感器未被遮挡过或有过逆时针遮挡的记录（若当前位置是是最后一个 传感器，则无需考虑更高示值情况），判断此时指针逆时针旋转经过了当前传 感器位置，故关闭对应位置的LED，发出声音提示，并向后场指挥单元发送无 线电信号。

根据消防实战应用的需求，将反射式光电传感器阵列优先安装在有特殊 需求的位置，例如额定气量位置放置最后一个反射式光电传感器，额定气量 一半位置放置一个反射式光电传感器，低压报警区域位置（压力表红色报警 区域）放置一个反射式光电传感器。同时可使用不同颜色的LED区别指示， 例如达到额定气量显示为绿色；降至额定气量的一半显示为橙色，并用急促 的报警声音提示消防员应注意此时气量只剩一半，应及时返回；降至最后的 低压报警区域时，显示为红色闪烁，并用更为急促的报警声音提示消防员应 紧急返回。