專利名稱：氣瓶的測量方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及測量技術領域，尤其涉及一種對于氣瓶的測量方法和裝置。
背景技術：
潛水員在水下進行查勘、打撈、修理和水下工程等作業時通常會攜帶潛水裝具，所述潛水裝具中包括供潛水員呼吸使用的氣瓶。潛水員在水下作業中會不斷消耗氣瓶中的氧氣。潛水員需知道所述氣瓶中的氧氣可供其進行水下作業的時間，以保證在氧氣用盡之前返回水面，以防止發生潛水事故。現有技術中，潛水員根據氣瓶的氣壓對所述氣瓶可使用的時間進行估計，但是，由于作業項目的不同、潛水員個人體質的差異對氧氣的消耗會有所不同，所述基于氣瓶的氣壓進行估計獲得的數據準確度不高，會增大潛水事故發生的幾率。
發明內容
本發明解決的技術問題是提供一種氣瓶的測量方法和裝置，基于實時測量的氣瓶余壓的數據，估計氣瓶還可以使用的時間，以提高氣瓶使用的安全性。為了解決上述問題，本發明提供一種氣瓶的測量方法，包括測量氣瓶余壓；從氣瓶開始使用時開始計時；基于第一時間內氣瓶余壓的變化量，獲得用氣量；基于所述用氣量與所述第一時間的商，獲得用氣速率；基于所述用氣速率以及當前氣瓶余壓，估計氣瓶還能使用的時間；提示所述氣瓶還能使用的時間。可選地，還包括基于用氣速率，評估勞動強度等級，并顯示所述勞動強度等級。可選地，所述提示所述氣瓶還能使用的時間的步驟包括通過潛水面罩或潛水表顯示所述氣瓶還能使用的時間。可選地，所述測量方法還包括在所述氣瓶還能使用的時間小于或等于時間閾值時，進行報警。可選地，所述進行報警的步驟包括通過聲音或信號燈進行報警。可選地，所述獲得用氣量步驟包括按照預設的時間間隔獲得用氣量。可選地，所述測量氣瓶余壓的步驟包括實時測量氣瓶余壓。相應地，本發明還提供一種氣瓶的測量裝置，包括氣瓶；與氣瓶相連的壓力傳感器，用于測量氣瓶余壓；計時器，用于從氣瓶開始使用時開始計時；與所述壓力傳感器和計時器相連的用氣量估計單元，用于根據第一時間內氣瓶余壓的變化量，獲得用氣量；與所述計時器和所述用氣量估計單元相連的用氣速率估計單元，用于根據用氣量估計單元獲得的用氣量與所述第一時間的商，獲得用氣速率；、與所述壓力傳感器和所述用氣速率估計單元相連的使用時間估計單元，用于根據用氣速率估計單元獲得的用氣速率以及當前氣瓶余壓，估計氣瓶還能使用的時間；與使用時間估計單元相連的提示單元，用于提示所述氣瓶還能使用的時間。可選地，所述測試裝置還包括用于存儲用氣速率、與用氣速率相對應勞動強度等級的存儲器；與所述存儲器和用氣速率估計單元相連的勞動強度評估單元，用于根據用氣速率估計單元獲得的用氣速率從所述存儲器中獲取相對應的勞動強度等級；所述提示單元還與所述勞動強度評估單元相連，用于提示所述勞動強度等級。可選地，所述提示單元為潛水面罩或潛水表，用于顯示所述氣瓶還能使用的時間。可選地，所述測量裝置還包括用于設置時間閾值的閾值單元；報警裝置；與所述閾值單元、報警裝置和所述使用時間估計單元相連的比較單元，用于比較氣瓶還能使用的時間與所述時間閾值的大小，在所述氣瓶還能使用的時間小于或等于所述時間閾值時，觸發報警裝置進行報警。可選地，所述報警裝置為報警燈或報警鈴。可選地，用氣量估計單元包括觸發器和估算器，所述觸發器用于在被觸發時控制所述估算器從所述壓力傳感器處獲取氣瓶的余壓，從所述計時器處獲取第一時間，并基于 所述余壓和所述第一時間計算出用氣量。可選地，所述觸發器為時鐘觸發器，能按照預設的時間間隔控制所述估算器，以獲
得用氣量。可選地，所述壓力傳感器用于實時測量氣瓶余壓。與現有技術相比，本發明具有以下優點本發明氣瓶的測量方法和裝置所獲得的氣瓶還能使用的時間是基于氣瓶內氣體的實際消耗情況(例如基于潛水員在水下作業的實際勞動強度)獲得的，所述數據更加真實地反映氣瓶內氣體的消耗程度，更具有針對性，可以提高氣瓶使用的安全性。
圖I是本發明氣瓶的測量方法一實施方式的流程示意圖；圖2是本發明氣瓶的測量裝置一實施方式的示意圖；圖3是本發明氣瓶的測量裝置第一實施例的示意圖；圖4是本發明氣瓶的測量裝置第二實施例的示意圖；圖5是本發明氣瓶的測量裝置第三實施例的示意圖。
具體實施例方式在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本發明。但是本發明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似推廣，因此本發明不受下面公開的具體實施的限制。其次，本發明利用示意圖進行詳細描述，在詳述本發明實施例時，為便于說明，所述示意圖只是實例，其在此不應限制本發明保護的范圍。為了解決現有技術的問題，本發明提供一種氣瓶的測量方法，參考圖1，示出了本發明氣瓶的測量方法一實施方式的流程示意圖，所述測量方法大致包括以下步驟步驟SI，測量氣瓶余壓；步驟S2，從氣瓶開始使用時開始計時；步驟S3，基于第一時間內氣瓶余壓的變化量，獲得用氣量；步驟S4，基于所述用氣量與所述第一時間的商，獲得用氣速率；
步驟S5，基于所述用氣速率以及當前氣瓶余壓，估計氣瓶還能使用的時間；步驟S6，提示所述氣瓶還能使用的時間。下面結合具體實施例對本發明技術方案做進一步說明。執行步驟SI，測量氣瓶余壓。本實施例中，通過與氣瓶相連的壓力傳感器測量所述氣瓶余壓，所述壓力傳感器可以實時地測量所述氣瓶余壓，從而及時反饋氣瓶內氣體余量的情況。但是本發明對測量氣瓶余壓的裝置和方式不做限制。執行步驟S2，從氣瓶開始使用時開始計時。具體地，以潛水為例，由于潛水員在入水之前可能會對氣瓶進行測量或檢查，因此在入水之前會使用氣瓶，但是只有潛水員入水后開始消耗氣瓶中的氧氣進行水下作業，才 是對氣瓶的有效使用，這個有效使用氣瓶的過程與水下作業的勞動強度相關，是估計氣瓶還能使用的時間所需要的。相應地，潛水時，所述計時步驟從入水開始計時，用于獲得潛水員進行水下作業的時間，即獲得潛水員有效使用氣瓶的時間。執行步驟S3，基于第一時間內氣瓶余壓的變化量，獲得用氣量。此處，所述第一時間是從入水開始直至獲得用氣量這個步驟的時間。具體地，可以按照預設時間間隔獲得用氣量。例如潛水員下水時間預計為30分鐘，可以每隔3分鐘獲得一次用氣量，也就是說，第一次獲得用氣量是潛水員從下水開始3分鐘內的用氣量，第二次獲得用氣量是從下水開始6分鐘內的用氣量，第三次獲得用氣量是從下水開始9分鐘內的用氣量等等。在其他實施例中，還可以根據潛水員的操作命令獲得用氣量，本發明對此不做限制。例如，潛水員下水時間預計為30分鐘，在下水大約15分鐘的時候時打開測量裝置中設置的開關，以獲得用氣量。此時，所述用氣量是潛水員從下水開始15分鐘內的用氣量。此處所述用氣量指的是在所述第一時間內消耗的標準大氣壓氣體的體積，基于第一時間內氣瓶余壓的變化量可以獲得所述消耗的標準大氣壓氣體的體積。具體地，以Pl表示入水計時的氣瓶余壓，以P2表示入水時間為第一時間t時測得的氣瓶余壓，由于隨著氣瓶內氣體不斷被潛水員消耗，氣瓶內的氣壓逐漸減小，因此氣瓶余壓的變化量AP =P1-P2。以VO表不氣瓶體積，PO表不標準大氣壓，A V表不用氣量,則有如下關系式A P VO = PO AV因此，用氣量AV= (P1-P2)V0/P0由于V0、P0和Pl為定值，P2可以實時測量，因此，可以按照一定頻率獲得所述P2，
進而按照相應地頻率獲得所述用氣量。執行步驟S4，基于所述用氣量與所述第一時間的商，獲得用氣速率。以V表示用氣速率，那么V = A V/t，此處所述用氣速率為第一時間內的用氣速率平均值。以潛水員在第一時間內的用氣速率為參考，可以獲知潛水員進行水下作業的勞動強度。基于水下作業標準，不同的用氣速率范圍與不同的勞動強度等級相對應，可以根據所述用氣速率與水下作業標準相比對，獲知與其相對應的勞動強度等級。執行步驟S5，基于所述用氣速率以及當前氣瓶余壓，估計氣瓶還能使用的時間。在步驟S4中獲得的用氣速率是基于潛水員在第一時間內的氧氣消耗量而獲得的平均值，對潛水員后續進行的水下作業具有一定的參考意義。預計后續潛水員的勞動強度與第一時間t內的勞動強度大致相當，假定潛水員在后續水下作業中的用氣速率與步驟S4中用氣速率相同，均為v，實時測量到的氣瓶余壓為P2，當氣瓶氣體余壓為標準大氣壓PO時，氣瓶不能再被使用，因此，氣瓶還能使用的時間tO滿足以下關系式tO = A Vx/v = [ (P2-P0) V0/P0] /v其中，A Vx表示氣瓶從當前余壓至不能再被使用時的余壓變化量。由于P0、V0為定值，P2可以實時測量，V在步驟S4中已經獲知，因此可以估計出氣瓶還能使用的時間tO。氣瓶還能使用的時間tO對潛水員而言非常重要，潛水員可根據所述氣瓶還能使用的時間to選擇繼續潛水還是返回水面。本發明獲得的氣瓶還能使用的時間tO是基于潛水員在水下作業的實際勞動強度獲得的，所述數據更加真實地反映潛水員對氣瓶內氣體的消耗程度，更具有針對性，可以提高氣瓶使用的安全性。
執行步驟S6，提示所述氣瓶還能使用的時間。具體地，可以通過潛水面罩或潛水表顯示所述氣瓶還能使用的時間。潛水面罩或潛水表中設置有顯示屏，可以通過顯示屏顯示所述氣瓶還能使用的時間，以便于潛水員獲知所述時間。在其他實施例中，除了提示所述氣瓶還能使用的時間，所述測量方法還可以在所述氣瓶還能使用的時間小于或等于時間閾值時，進行報警。所述時間閾值可以預先由潛水員根據從水下作業點返回至水面所花費的時間進行設置。例如從水下作業點返回至水面所花費的時間為3分鐘，那么，時間閾值設置為6分鐘，當氣瓶還能使用的時間小于或等于6分鐘時進行報警，提示潛水員盡快返回水面。具體地，可以通過聲音或信號燈進行報警，使潛水員及時獲知氣瓶還能使用的時間已經等于或低于時間閾值。本發明對報警的方式不做限制。此外，對于可評估出勞動強度等級的測量方法的實施例，所述方法還包括提示所述勞動強度等級，以備潛水員進行參考。相應地，本發明還提供了一種氣瓶的測量裝置，參考圖2，示出了本發明用氣量測量裝置一實施方式的示意圖。如圖2所示，所述用氣量測量裝置包括氣瓶100 ；壓力傳感器101，與氣瓶100相連，用于測量氣瓶100余壓；計時器102，用于從氣瓶100開始使用時開始計時；用氣量估計單元103，與所述壓力傳感器101和計時器102相連，根據第一時間內
氣瓶余壓的變化量，獲得用氣量；用氣速率估計單元104，與所述計時器102和所述用氣量估計單元103相連，用于根據所述用氣量與所述第一時間的商，獲得用氣速率；使用時間估計單元105，與所述壓力傳感器101和所述用氣速率估計單元104相連，用于根據所述用氣速率以及當前氣瓶余壓，估計氣瓶100還能使用的時間；提示單元106，與所述使用時間估計單元105相連，用于提示所述氣瓶還能使用的時間。本發明氣瓶100的測量裝置中，使用時間估計單元105估計的氣瓶還能使用的時間是基于壓力傳感器101測量到的氣瓶余壓獲得的，所述數據更加真實地反映潛水員對氣瓶100內氣體的消耗程度，更具有針對性，通過將所述氣瓶100還能使用的時間通過提示單元106提示給潛水員，使潛水員對返回水面的時間有所掌控，可以提高氣瓶100使用的安全性。下面結合具體實施例，對本發明技術方案做進一步說明。參考圖3，示出了本發明氣瓶的測量裝置第一實施例的示意圖。本實施例以對潛水時用的氣瓶進行用氣量測量的裝置為例，但是本發明對此不做限制。具體地，所述氣瓶的測量裝置包括氣瓶100，貯存有一定氣壓的氧氣，用于向潛水員供給水下作業時所需要的氧氣。氣瓶100中的氧氣隨著潛水員的消耗而逐漸減少,相應地,氣瓶100的余壓逐漸減小。壓力傳感器101，與所述氣瓶100相連，可以實時測量氣瓶100余壓。計時器102，用于從入水開始計時。潛水員入水后開始消耗氣瓶100中的氧氣進行水下作業時，開始進行與水下作業勞動強度相關的、對氣瓶的有效使用，因此，本實施例中所述計時器102從入水時開始計時。具體地，所述計時器102可以在入水時由潛水員觸發開始計時。用氣量估計單元103，包括觸發器1031和估算器1032 ；觸發器1031被觸發時，控制所述估算器1032從所述壓力傳感器101處獲取氣瓶100的余壓，從所述計時器102處獲取第一時間，并基于所述余壓和所述第一時間計算出用氣量。具體地，所述觸發器1031可以是時鐘觸發器，能按照預設的時間間隔控制所述估算器1032獲得用氣量，進而實現用氣量估計單元103能按照一定頻率測量氣瓶余壓；所述觸發器1031還可以是開關觸發器，所述開關觸發器能基于潛水員的控制獲得用氣量。本發明對觸發器1031的類型不做限制。本實施例中，此處所述第一時間是計時器102獲得的從入水開始直至觸發器1031被觸發時所花費的時間，但是本發明對此不做限制。以t表示所述第一時間。所述氣瓶100的余壓為觸發器1031觸發時壓力傳感器101所測量到的氣瓶100的 余壓。以P2表示此時氣瓶100的余壓，此時氣瓶100余壓小于氣瓶100入水時的余壓Pl。所述估算器1032獲得的用氣量指的是在所述第一時間t內所消耗的標準大氣壓氣體的體積。具體地，基于AV= (P1-P2)V0/P0獲得用氣量A V。其中，VO表示氣瓶100的體積，PO表示標準大氣壓，所述VO和PO為預先設置于估算器1032中的定值。需要說明的是，可以通過減法器、乘法器等硬件單元的組合實現所述估算器1032，也可以通過集成于硬件中的具有同等功能的軟件形成所述估算器1032。用氣速率估計單元104，與所述計時器102和所述用氣量估計單元103相連，用于根據所述用氣量與所述第一時間的商，獲得用氣速率；具體地，以V表示用氣速率，以t表示從計時器102處獲得的第一時間，以A V表示估算器1032輸出的用氣量，所述用氣速率估計單元104根據廠AV/t獲得用氣速率，此處所述用氣速率為第一時間t內的用氣速率平均值。使用時間估計單元105，與所述壓力傳感器101和所述用氣速率估計單元104相連，用于根據所述用氣速率以及當前氣瓶余壓，估計氣瓶100還能使用的時間。
具體地，所述使用時間估計單元105從壓力傳感器101處獲取氣瓶100的余壓P2，從用氣速率估計單元104處接收用氣速率V，基于tO = [(P2-P0)V0/P0]/v的關系式，估計出氣瓶100還能使用的時間tO。其中，VO表示氣瓶100的體積，PO表示標準大氣壓，所述VO和PO為預先設置于使用時間估計單元105中的定值。需要說明的是，可以通過減法器、乘法器等硬件單元的組合實現所述使用時間估計單元105，也可以通過集成于硬件中的具有同等功能的軟件形成所述使用時間估計單元105，本發明對此不做限制。提示單元106，與所述使用時間估計單元105相連，用于提示所述氣瓶100還能使用的時間。具體地，所述提示單元106可以是潛水面罩或潛水表，所述潛水面罩或潛水表上設置有顯示器，用于顯示使用時間估計單元105獲得的所述氣瓶100還能使用的時間。潛水員可以通過所述潛水面罩或潛水表獲知氣瓶100還能使用的時間，從而在時間不夠充裕 時及時返回水面以保證潛水安全。參考圖4，示出了本發明氣瓶的測量裝置第二實施例的示意圖，本實施例與第一實施例的相同之處不再贅述，本實施例與第一實施例的不同之處，所述氣瓶的測量裝置還包括用于存儲用氣速率、與用氣速率相對應勞動強度等級的存儲器107 ;具體地，所述存儲器107存儲有基于國家標準的勞動強度等級、以及與所述勞動強度等級相對應的用氣速率的范圍。與所述存儲器107和用氣速率估計單元104相連的勞動強度評估單元108，用于根據用氣速率估計單元104獲得的用氣速率從所述存儲器107中獲取相對應的勞動強度等級；。所述提示單元106還與所述勞動強度評估單元108相連,用于提示所述勞動強度等級。所述提示單元106可以是潛水面罩或潛水表，所述潛水面罩或潛水表上設置有顯示器，用于顯示所述勞動強度評估單元108獲得的勞動強度等級，從而使潛水員較為準確地獲悉自己水下作業的勞動強度等級。參考圖5，示出了本發明氣瓶的測量裝置第三實施例的示意圖，本實施例與第一實施例的相同之處不再贅述，本實施例與第一實施例的不同之處，所述測量裝置還包括用于設置時間閾值的閾值單元109 ；報警裝置111;與所述閾值單元109、報警裝置111和所述使用時間估計單元105相連的比較單元110，用于比較使用時間估計單元105獲得的氣瓶還能使用的時間與所述時間閾值的大小，在所述氣瓶還能使用的時間小于或等于所述時間閾值時，觸發報警裝置111進行報警。具體地，所述閾值單元109為可編輯存儲器，可以由潛水員對時間閾值進行設置。潛水員在進行水下作業之前可預先估計從水下作業點返回至水面的時間，以設置所述時間閾值。所述報警裝置111可以是報警燈，通過醒目的燈光信號提醒潛水員，所述報警裝置111可以是報警鈴，通過聲音提醒潛水員，使潛水員及時獲知氣瓶還能使用的時間已經等于或低于時間閾值，需盡快返回水面以保證安全。
需要說明的是，在上述實施例中，均已潛水用的氣瓶為例說明氣瓶的測量方法和裝置的技術方案，但是本發明對此不做限制，還可以應用于醫學領域中，對氣瓶進行氣瓶的測量。本領域技術人員可以根據上述實施例對本發明技術方案進行修改、替換和變形。本發明雖然已以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發明，任何本領域 技術人員在不脫離本發明的精神和范圍內，都可以利用上述揭示的方法和技術內容對本發明技術方案做出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本發明技術方案的保護范圍。
權利要求
1.一種氣瓶的測量方法，其特征在于，包括 測量氣瓶余壓； 從氣瓶開始使用時開始計時； 基于第一時間內氣瓶余壓的變化量，獲得用氣量； 基于所述用氣量與所述第一時間的商，獲得用氣速率； 基于所述用氣速率以及當前氣瓶余壓，估計氣瓶還能使用的時間； 提示所述氣瓶還能使用的時間。
2.如權利要求I所述的測量方法，其特征在于，還包括 基于用氣速率，評估勞動強度等級，并顯示所述勞動強度等級。
3.如權利要求I所述的測量方法，其特征在于，所述提示所述氣瓶還能使用的時間的步驟包括通過潛水面罩或潛水表顯示所述氣瓶還能使用的時間。
4.如權利要求I所述的測量方法，其特征在于，所述測量方法還包括在所述氣瓶還能使用的時間小于或等于時間閾值時，進行報警。
5.如權利要求4所述的測量方法，其特征在于，所述進行報警的步驟包括 通過聲音或信號燈進行報警。
6.如權利要要I所述的測量方法，其特征在于，所述獲得用氣量步驟包括 按照預設的時間間隔獲得用氣量。
7.如權利要求I所述的測量方法，其特征在于，所述測量氣瓶余壓的步驟包括實時測量氣瓶余壓。
8.一種氣瓶的測量裝置，其特征在于，包括 氣瓶； 與氣瓶相連的壓力傳感器，用于測量氣瓶余壓； 計時器，用于從氣瓶開始使用時開始計時； 與所述壓力傳感器和計時器相連的用氣量估計單元，用于根據第一時間內氣瓶余壓的變化量，獲得用氣量； 與所述計時器和所述用氣量估計單元相連的用氣速率估計單元，用于根據用氣量估計單元獲得的用氣量與所述第一時間的商，獲得用氣速率； 與所述壓力傳感器和所述用氣速率估計單元相連的使用時間估計單元，用于根據用氣速率估計單元獲得的用氣速率以及當前氣瓶余壓，估計氣瓶還能使用的時間； 與使用時間估計單元相連的提示單元，用于提示所述氣瓶還能使用的時間。
9.如權利要求8所述的測量裝置，其特征在于，還包括 用于存儲用氣速率、與用氣速率相對應勞動強度等級的存儲器； 與所述存儲器和用氣速率估計單元相連的勞動強度評估單元，用于根據用氣速率估計單元獲得的用氣速率從所述存儲器中獲取相對應的勞動強度等級； 所述提示單元還與所述勞動強度評估單元相連，用于提示所述勞動強度等級。
10.如權利要求8所述的測量裝置，其特征在于，所述提示單元為潛水面罩或潛水表，用于顯示所述氣瓶還能使用的時間。
11.如權利要求8所述的測量裝置，其特征在于，所述測量裝置還包括 用于設置時間閾值的閾值單元；報警裝置； 與所述閾值單元、報警裝置和所述使用時間估計單元相連的比較單元，用于比較氣瓶還能使用的時間與所述時間閾值的大小，在所述氣瓶還能使用的時間小于或等于所述時間閾值時，觸發報警裝置進行報警。
12.如權利要求11所述的測量裝置，其特征在于，所述報警裝置為報警燈或報警鈴。
13.如權利要求8所述的測量裝置，其特征在于，用氣量估計單元包括觸發器和估算器，所述觸發器用于在被觸發時控制所述估算器從所述壓力傳感器處獲取氣瓶的余壓，從所述計時器處獲取第一時間，并基于所述余壓和所述第一時間計算出用氣量。
14.如權利要求13所述的測量裝置，其特征在于，所述觸發器為時鐘觸發器，能按照預設的時間間隔控制所述估算器，以獲得用氣量。
15.如權利要求8所述的測量裝置，其特征在于，所述壓力傳感器用于實時測量氣瓶余壓。
全文摘要
一種氣瓶的測量方法和裝置，方法包括測量氣瓶余壓；從氣瓶開始使用時開始計時；基于第一時間內氣瓶余壓的變化量，獲得用氣量；基于用氣量與第一時間的商，獲得用氣速率；基于用氣速率以及當前氣瓶余壓，估計氣瓶還能使用的時間；提示氣瓶還能使用的時間。裝置包括氣瓶；用于測量氣瓶余壓的壓力傳感器；計時器，用于從氣瓶開始使用時開始計時；用于根據第一時間內氣瓶余壓的變化量獲得用氣量的用氣量估計單元；用于根據用氣量與第一時間的商，獲得用氣速率的用氣速率估計單元；用于根據用氣速率以及當前氣瓶余壓，估計氣瓶還能使用的時間的使用時間估計單元；用于提示氣瓶還能使用的時間的提示單元。本發明可以提高氣瓶使用的安全性。
文檔編號F17C13/02GK102679147SQ20121013865
公開日2012年9月19日 申請日期2012年4月26日 優先權日2012年4月26日
發明者姚健, 張師, 方以群, 柳初萌, 王映紅, 袁恒榮, 閆碩, 陳杰, 霍文軍 申請人:中國人民解放軍海軍醫學研究所