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戰(zhàn)場環(huán)境模擬系統(tǒng)

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一、設(shè)備概述   

 1.1 、主要技術(shù)指標

建設(shè)一臺內(nèi)部高度不低于  2.5  米、面積約  20平方米的密閉訓(xùn)練方艙,墻體不少于1側(cè)設(shè)置可透視窗(共不小于2平方米)和不少于2個出入口,艙外可與內(nèi)部進行電子信息聯(lián)系(具備視頻、通話、文字功能),內(nèi)設(shè)移動式基礎(chǔ)力量、速度、耐力、柔韌、靈敏類體能訓(xùn)練設(shè)備及基礎(chǔ)生理指標采集儀器,能采集、分析訓(xùn)練、生理數(shù)據(jù)并即時指導(dǎo)體能訓(xùn)練,可承訓(xùn)不少于一個建制步兵班的人員(10人)在不同溫度不同氣壓、不同濕度、不同音噪等復(fù)雜特殊環(huán)境下進行體能訓(xùn)練。


戰(zhàn)場環(huán)境模擬.jpg

風速:≤40m/s(變頻可控)。出風口尺寸:直徑800mm。

溫度范圍:-40℃~60℃。

1.2、主要功能作用

1.3、特殊環(huán)境模擬:

環(huán)境視頻音頻仿真功能,模擬風聲、水流聲、蟲鳴鳥叫聲、雨聲、雷聲等特殊環(huán)境中的常見聲音;環(huán)境嗅感仿真功能,仿真一種或多種混合嗅感,包含血腥味硝煙味、尸臭味、樹葉腐爛變質(zhì)味、海腥

味等;環(huán)境觸感仿真功能,仿真相應(yīng)的風力體感、濕度體感、氣味體感等。模擬風(1~8級)、冷(-10~0℃)、熱(0~40℃)、氧濃度變化。


二、設(shè)備組成

2.1、方艙

2.2、特殊環(huán)境模擬

2.3、體能訓(xùn)練與放松

2.4、數(shù)據(jù)采集分析


三、方艙 

采用現(xiàn)場拼裝式結(jié)構(gòu);

試驗箱箱體采用冷庫保溫板拼裝式結(jié)構(gòu);

庫板拼裝處為凹凸形,掛鉤鏈接,打上密封膠,*使用密封條密封,以保證良好的密封性。

3.1、箱體材料

內(nèi)箱材質(zhì):SUS304不銹鋼,1mm厚。使用精密激光切割設(shè)備切割及數(shù)控折床彎折成型,再用氬弧焊接,打磨拋光制作而成。

內(nèi)部裝修材料采用航空鋁板,1mm厚,顏色可以自由搭配。

部裝飾墻面:外箱材質(zhì):航空鋁板,1mm厚,外觀白色。使用精密激光切割設(shè)備切割及數(shù)控折床彎折成型,再用氬弧焊接進行焊接、打磨拋光制作成;鋼板表面進行整體酸洗除銹后,表面高溫烤漆處理,與通常的外表噴涂處理相比外觀更加美觀大方及增強了其防腐防生銹性能;

3.2、保溫材料

保溫材質(zhì):聚氨酯發(fā)泡(添加阻燃劑)(保溫層厚  100 mm)。

密度40kg/m3,導(dǎo)熱系數(shù)0.024W/㎡/℃,防火等級B1級。

聚氨酯泡沫是以異氰酸酯和聚醚為主要原料發(fā)泡劑、催化劑、阻燃劑等多種助劑,通過專用設(shè)備混合經(jīng)過高壓100kg打壓發(fā)泡而成的高分子保溫材料,發(fā)泡密度高承重保溫性能更好。

3.3、內(nèi)部循環(huán)風道

箱體內(nèi)設(shè)計隔離不銹鋼壁板,隔離出單獨一個空間,作為循環(huán)風道,起到空氣調(diào)節(jié)作用。

循環(huán)風道內(nèi)包含:蒸發(fā)器、加熱器、加濕口、循環(huán)風機(離心式風機,長軸外置電機驅(qū)動)、出風口、進風口。

原理:循環(huán)空氣在循環(huán)風道內(nèi)調(diào)和好溫度,通過頂部出風口,風均勻的從頂部吹出,散發(fā)到測試空間,再從底部回風口回流至循環(huán)風道內(nèi),形成閉環(huán)風循環(huán)。從而達到均勻的控制溫度的目的。

循環(huán)風機位于設(shè)備試驗箱頂部。

3.4、底板

地面:厚度3mm的SUS304防滑花紋不銹鋼板。

單位均布承重能力:≥500kg/m2(均勻負載)。

組成:從下到上分別為外壁板、保溫層(內(nèi)含不銹鋼支撐)、防滑不銹鋼板。

外壁板:同庫板。保溫隔熱層:厚度200mm

防滑鋼板:厚度3mm,不銹鋼花紋鋼板,有防滑、防銹,同時也有分散重力的作用。

地板排水設(shè)計:

地板四周設(shè)置有排水溝及地漏,防止艙內(nèi)冷凝水積聚。

兩個地漏在設(shè)備底板拐角處,排水溝在設(shè)備立板壁面處

具有工作室冷凝水和機組凝結(jié)水的引出孔(冷凝出水孔),溢流孔,以便于冷凝水的流出;工作室排水溝水以及機組底部接水盤的水均可流出。

3.5、箱門

手動雙開鉸鏈門,機械鎖,每扇門開一個觀察窗。

門洞尺寸:2000mm(W)×2000mm(H)

大門材料、厚度、顏色同箱體庫板一致,強度可靠,不易變形,外觀白色。

密封:硅膠條密封。大門內(nèi)側(cè)邊沿設(shè)置兩道硅橡膠密封條。倉門嚴密無泄漏,隔熱隔音。

門框內(nèi)嵌加熱絲,防止外部結(jié)霜凝露,系統(tǒng)自動開啟電熱裝置除霜功能。

安全大門,內(nèi)外均可打開。

3.6、觀察窗

面積:≥1000mm×2000mm。

數(shù)量:1個,設(shè)置于艙體。

多層導(dǎo)電膜鋼化中空防爆玻璃   (即在外動玻璃表面噴涂導(dǎo)電發(fā)熱材料,經(jīng)高溫燒結(jié)后固化,通電后即后產(chǎn)生熱能),當工作室溫度低于環(huán)境溫度時系統(tǒng)自動開啟觀察窗除霧功能,保證可清晰觀察。

3.7、照明

內(nèi)部設(shè)置防爆照明LED燈,保證艙內(nèi)照明亮度;

控制開關(guān)在箱體外部控制面板上及艙內(nèi)開關(guān),具有延時自動關(guān)閉功能。


四、特殊環(huán)境模擬    

4.1、加熱系統(tǒng)

采用電加熱絲P.I.D加熱。

原理

 應(yīng)用寬帶壓迫平衡調(diào)溫系統(tǒng),通過快速收斂的PID自適應(yīng)算法實現(xiàn)溫度的快速控制。為實現(xiàn)溫度的快速收斂,我公司自助開發(fā)了專用的、適用于本公司的PID自適應(yīng)算法,該控制方式在控制過程中根據(jù)溫度情況不斷修正控制,達到收劍快,溫度過沖小,穩(wěn)定性高的控制目的。

加熱器

采用裸露的螺旋鎳鉻加熱絲和絕緣陶瓷支架制作加熱器,表面負荷小,具有控溫靈敏、溫度滯后小的特點。

執(zhí)行元件

 SSR,固態(tài)繼電器進行無觸點過零觸發(fā)驅(qū)動加熱器工作,無接觸火花和噪音,使用壽命長。

加熱子系統(tǒng)校核計算

功率的計算選擇應(yīng)考慮以下三條:

a.從初始狀態(tài),按規(guī)定時間要求實現(xiàn)加熱介質(zhì)至設(shè)定溫度(工作溫度);

b.在工況條件下,發(fā)熱量足以維持介質(zhì)溫度;

c.應(yīng)有一定的安全裕度,一般取1.2;

d.從第a)、b)條選擇功率的較大者,乘以安全裕度就是應(yīng)選的功率。

P 其中1.2為系統(tǒng)設(shè)計余量

4.2、制冷系統(tǒng)

采用壓縮機組制冷。

制冷方式

為了保證試驗室降溫速率和*溫度的要求,本試驗室采用一套單級制冷系統(tǒng),熱量交換通過蒸發(fā)冷凝器實現(xiàn)。

制冷組成

制冷系統(tǒng)包括冷凝器、蒸發(fā)器、壓縮機、冷卻設(shè)備等

壓縮機工作原理

壓縮機吸入從蒸發(fā)器出來的較低壓力的介質(zhì),使之壓力升高后送入冷凝器,在冷凝器中冷凝成壓力較高的液體,經(jīng)膨脹閥,成為壓力較低的液體后,送入蒸發(fā)器,在蒸發(fā)器中吸熱蒸發(fā)而成為壓力較低的介質(zhì),再送入壓縮機的入口,從而完成制冷循環(huán)。

制冷壓縮機

采用先進的德國比澤爾壓縮機。

各機組為獨立制冷方式,壓縮機組方便拆卸和維修。

具有溫度、壓力高低警告和報警功能、具有調(diào)整并合理分配壓縮機運行時間功能、壓縮機具有不同比例的加載模式功能、合理分配進回氣管路,做到對稱、均衡;   

壓縮機電機可直接啟動,并具有過載保護功能;

壓縮機具有油箱加熱器、干燥過濾器、手動閥門、壓力調(diào)節(jié)器和制冷劑視鏡。油氣分離器,其上需配備玻璃視窗,便于觀察油位;

壓縮機底部有接水盤,能夠?qū)⒔Y(jié)霜產(chǎn)生的凝露水收集起來,與排水相連。

制冷系統(tǒng)管路

易耗件采用易維護維修設(shè)計,充分考慮檢修空間。

蒸發(fā)器

翅片式蒸發(fā)器。      

換熱裝置

采用高效釬焊板式換熱器。           

冷卻方式

風冷。

冷凝器

風冷冷凝器

壓縮機冷凝水

壓縮機系統(tǒng)及冷凝管路全部配置承水托盤,排水口處放置接水盒

節(jié)流裝置

熱力膨脹閥、加厚毛細管

全進口制冷配件


油分離器

將壓縮機排出的高溫高壓制冷劑氣體混有的冷凍油滴分離下來,并返回到壓縮機曲軌腔供壓縮機潤滑和降溫用

干燥過濾器

吸收制冷系統(tǒng)制冷劑中的殘留水分、酸性物質(zhì),和過濾掉系統(tǒng)中的固休雜質(zhì)顆粒、銅削等,保護膨脹閥和毛細管的正常工作,不至于發(fā) 生冰堵和臟堵

制冷劑

采用臭氧耗損指數(shù)為0的環(huán)保制冷劑R404a/R23   HFC型非共沸環(huán)保制冷劑,一級制冷機組采用 R404A。

減震、降噪

帶彈簧減震墊。

 機組架:采用鋼板整體成型,減少拼接及焊樓點,避免共振的發(fā)生。機組室:采用蜂窩狀的特種消音海綿吸音。

4.3、濕度系統(tǒng)

采用電熱不銹鋼加熱器蒸汽加濕。

冷凍除濕方式,蒸發(fā)器冷凝除濕。配備凈水器過濾加濕用水。

原理

 采用蒸汽加濕法,將水從水箱抽到加濕鍋爐,中間用水位杯控制加濕鍋爐水位,將低壓蒸汽注入艙內(nèi),實現(xiàn)加濕。

 采用機械制冷除濕,將蒸發(fā)器冷卻到漏點溫度以下,使大于飽和含濕量的水蒸氣凝結(jié)析出,從而降低濕度,P.I.D控制加濕量達到所需要的濕度。

組成

通過箱內(nèi)傳感器實時監(jiān)測濕度,反饋至控制系統(tǒng),控制加濕子系統(tǒng),實現(xiàn)設(shè)定濕度;

水箱位置有透明水位顯示,有手動加水口;

水質(zhì):純凈水。

水位杯有浮球控制自動注水。

供水

直接采用自來水供水。設(shè)備內(nèi)部安裝RO純水機對自來水進行水源過濾和軟化,以確保經(jīng)過處理后的水滿足國家加濕用水(電阻率≥500Ω·m)的要求。

純水機為RO膜逆滲透工作原理,RO膜可定期進行反沖再生。過濾軟化后的純凈水自動送入加濕系統(tǒng)進行使用。

安全保障

防干燒保護、斷水保護器、水位自動控制器、自動上水系統(tǒng)。

4.4、吹風系統(tǒng)

配備單獨變頻風機,模擬吹風,通過變頻器控制風速(1~8級風)。

4.5、氧濃度系統(tǒng)

采用制氧機與制氮機產(chǎn)生氧氣與氮氣,配合氧濃度傳感器和氮氣濃度傳感器,實時監(jiān)測與控制艙內(nèi)氧氣濃度。

4.5.1制氧設(shè)備 

供氧量:制氧量10m3/h,含氧濃度93%±3%,供氧壓力0.3MPa。

 制氧機基本參數(shù)一覽表

PSA制氧機

項目名稱

技術(shù)參數(shù)

備注

型號

CAPO-10

中成航宇變壓吸附(PSA)制氧機

氧氣產(chǎn)量

10m3/h


氧氣純度

93%±3%


出口供氣壓力

0.1-0.4Mpa

表壓,可調(diào)

制氮機基本參數(shù)一覽表

PSA制氮機

項目名稱

技術(shù)參數(shù)

備注

型號

CAPN HP-50

中成航宇變壓吸附(PSA)制氮機

氮氣產(chǎn)量

200m3/h


氮氣純度

≥95%

國標中規(guī)定的非氧含量,既氧含量≤5%

出口供氣壓力

0.1-0.6Mpa

表壓,可調(diào)

4.6、聲音仿真功能

作用:可模擬風聲、水流聲、蟲鳴鳥叫聲、雨聲、雷聲等特殊環(huán)境中的常見聲音。

在艙內(nèi)四角安裝音響系統(tǒng),可通過控制系統(tǒng)輸入不同聲音播放。

4.7、嗅感仿真功能

作用:仿真一種或多種混合嗅感,包含血腥味硝煙味、尸臭味、樹葉腐爛變質(zhì)味、海腥味等;

通過釋放仿真味道源,實現(xiàn)所模擬的味道。

4.8、視頻仿真功能

可配合音頻及嗅感,顯示所模擬場景的畫面如雷雨、沙漠等等。

在艙內(nèi)四周墻壁設(shè)置顯示器。可隨時播放所需的畫面,或根據(jù)音頻或嗅感,自動變換畫面。

4.9、VR戰(zhàn)場訓(xùn)練集成系統(tǒng)

配備VR系統(tǒng),可通過vr進行多種戰(zhàn)場場景模擬訓(xùn)練,可以訓(xùn)練戰(zhàn)士適應(yīng)各種作戰(zhàn)環(huán)境,提升戰(zhàn)士在各種環(huán)境作戰(zhàn)中的心里和生理情況的適應(yīng)性。

2.1.3.11.1 降雨系統(tǒng)

可實現(xiàn)4小時累計降雨量劃分為小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨和特大暴雨六個等級,降雨等級劃分見下表:

降雨等級劃分=單位:mm

降雨等級

小雨

中雨

大雨

暴雨

大暴雨

特大暴雨

24小時

降雨量

0.1~9.9

10~24.9

25~49.9

50~99.9

100~250

>250

12小時

降雨量

0.1~4.9

5~14.9

15~29.9

30~69.9

70~140

>140


五、體能訓(xùn)練與放松

5.1、訓(xùn)練

主要用于對參訓(xùn)人員訓(xùn)練期間的身體生理心理有關(guān)指標進行監(jiān)控,可顯示心率、呼吸率、血氧飽和度、血壓、體溫等數(shù)據(jù)趨勢圖,可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測、報警、分析;可進行心率失常、心率變異性分析,進行血氧飽和度、血壓等趨勢分析,可打印報告。一套監(jiān)測系統(tǒng)可同時運行十套傳感器裝置。


六、數(shù)據(jù)采集分析     攝像監(jiān)控

實時監(jiān)控艙內(nèi)情況并保存錄像,隨時查看記錄。

組成:由艙內(nèi)攝像頭和艙外監(jiān)控設(shè)備組成。能夠在電腦上進行圖像顯示、錄像存儲等功能;


七、控制系統(tǒng)

作用:用于試驗室設(shè)備控制。包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分。

收集儲存數(shù)據(jù),發(fā)布命令,集成控制系統(tǒng)。

7.1、硬件系統(tǒng)

組成:PLC控制系統(tǒng),工業(yè)控制計算機。

控制器

偉思自主研發(fā)10寸真彩顯示屏幕。PLC+觸摸屏控制器+工控機控制系統(tǒng)等。

可實時監(jiān)控設(shè)備運行狀態(tài)、電容觸摸屏控制器、操作方便、反應(yīng)靈敏

控制精度高等優(yōu)點。

配電柜

(1)開關(guān)柜由完整的電器部分組成,包含保險絲,熔斷保護,開關(guān)控制和其他常規(guī)元件,  主要電氣元件如總線模塊,電源模塊,變壓器,繼電器,控制器等。  (2)配電柜接線和電氣系統(tǒng)由新技術(shù)來設(shè)計并嚴格遵照安全規(guī)程進行安裝和材料選取,  并符合國內(nèi)電氣相關(guān)規(guī)定。  (3)電氣接地監(jiān)控,符合國內(nèi)電氣相關(guān)標準要求。 (4)電量計量:電器柜內(nèi)增加智能電表,電表有通訊功能,可以讀取耗電量數(shù)據(jù)。

7.2、軟件系統(tǒng)

人機界面

采用二維視角表征(形象地表征環(huán)境倉內(nèi)所有設(shè)備、管路、電氣等,查看及設(shè)置),可分各個子系統(tǒng)實時顯示環(huán)境倉及各設(shè)備運行指標參數(shù):包含但不限于風速、溫度、濕度、流量等指標參數(shù)項;

通訊及遠程控制

開放協(xié)議,可與測試臺架主控軟件集成兼容,實現(xiàn)與電機或底盤測功機系統(tǒng)同步控制、數(shù)據(jù)采集、通訊、聯(lián)動報警與記錄;

節(jié)能優(yōu)勢

節(jié)能優(yōu)勢:區(qū)別于冷熱平衡恒溫方式,采用國際先進的熱氣旁通調(diào)節(jié)技術(shù),可以實現(xiàn)制冷輸出的無級調(diào)節(jié),低溫恒溫無需開啟加熱系統(tǒng)??梢燥@著的提高制冷系統(tǒng)的效率,節(jié)能降耗。

畫面顯示功能

.溫濕度設(shè)定(SV)實際(PV)值直接顯示

.可顯示執(zhí)行程序號碼,段次,剩余時間及循環(huán)次數(shù), 運轉(zhuǎn)時間顯示

.程序編輯以及圖形曲線顯示

.具單獨程序編輯畫面,每頁可輸入4個段次溫濕度,時間

.定點或程序動作狀態(tài)顯示

.語言轉(zhuǎn)換可以切換中文/英文

 設(shè)備具有年、月、日及時間顯示,設(shè)備總的運行時間(0~99999小時、不可復(fù)零)、程序段運行時間顯示。可查看實時運行曲線。

程序容量及

控制功能

可使用的程序量:*120組,1個程序可由1~100段次組合而成,可使用的記憶容量:1200   SEGMENTS,可重復(fù)執(zhí)行命令:每一個命令可達999次;程序斜率設(shè)定可由時間軸來設(shè)定,程序間每段*可設(shè)定99小時99分鐘,最小一分鐘,可設(shè)定聯(lián)結(jié)使用;

.具有編輯,清除,插入等功能,4組時間信號輸出控制(可控制待測物ON/OFF動作),具有9組PID參數(shù)設(shè)定,程序執(zhí)行中具有跳段,保持功能;熒幕可作背光調(diào)整,可設(shè)定背光時間;熒幕顯示保護功能可做定時或手動關(guān)閉設(shè)定;程序復(fù)制,COPY,  連接功能,編輯實驗標題等程序編輯功能;

  .PID自動演算和FUZZY控制功能;具有斷電程序記憶,復(fù)電后自動啟動并接續(xù)執(zhí)行程序功能;具有預(yù)約啟動及關(guān)機功能;具有日期,時間調(diào)整功能;按鍵及畫面鎖定(LOCK)功能

接口

1、控制器接口:10M/100M以太網(wǎng)絡(luò)接口、USB2.0(或以上)接口;接口:RS232接口、RS485接口。

2、USB接口:用戶可通過U盤對環(huán)境箱歷史數(shù)據(jù)進行拷貝

網(wǎng)絡(luò)接口

試驗系統(tǒng)(設(shè)備)需具有網(wǎng)絡(luò)接口。用于對試驗系統(tǒng)(設(shè)備)實時監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集。網(wǎng)絡(luò)   接口滿足如下協(xié)議:設(shè)備需提供以太網(wǎng)或串口端口,免費開放系統(tǒng)訪問端口的通訊協(xié)議,不需   要單獨額外增加硬件設(shè)備,授權(quán)并允許第三方調(diào)用、讀取檢測數(shù)據(jù)結(jié)果。

SD存儲卡

用于存儲試驗資料及試驗曲線,標準存儲量為2G,可擴充至4G

自動化

設(shè)備運行自動化程度高,只須設(shè)置目標溫濕度或預(yù)設(shè)設(shè)備運行程序,啟動運行按鈕后系統(tǒng)可自動判斷是否開啟制冷機組及其數(shù)量、加熱器,同時自動對加熱、制冷輸出量進行調(diào)節(jié),無須過多操作或監(jiān)控,可得到理想的試驗過程曲線。PID分區(qū)和自動整定。

設(shè)定方式

中/英文界面、觸摸式輸入

運行方式

程序方式  / 定值方式

斷電記憶功能

可設(shè)定斷電恢復(fù)模式為:熱起/冷起/停止

預(yù)約開機功能

可隨意設(shè)定開機時間,打開電源后時間到機臺自動運行

曲線記錄功能

具有帶電池保護的RAM,可保存設(shè)備的設(shè)定值、采樣值及采樣時刻的時間;*記錄時間為60天。

數(shù)據(jù)記錄

 可保存溫濕度、光照、風速等數(shù)據(jù),可自動存儲數(shù)據(jù);可隨時調(diào)取查詢所存儲記錄中某一時段的數(shù)據(jù),可用EXCEL等軟件可以直接打開處理。

試驗過程可記錄、存儲、可回放和編輯處理,即對試驗中所采集的數(shù)據(jù)(溫度、濕度等)能夠?qū)崟r顯示、存盤,可實時操作、監(jiān)測、超差報警,控制環(huán)境艙安全有效運行。輸出文件應(yīng)能在Microsoft   Office或Microsoft  Access系列軟件中進行編輯和處理;

故障信息

設(shè)備出現(xiàn)故障時自動報警并切斷電源,在控制器上顯示出現(xiàn)的故障、可能原因分析。

超溫保護器

數(shù)字型可調(diào)超溫保護器×1:帶獨立報警溫度傳感器

安全&保護

1)   主、控電路獨立短路和過流保護

2)   過溫和低溫保護

3)   加熱器超溫保護

4)   風機過流保護

5)   壓縮機超壓保護

6)   壓縮機過熱保護

7)   壓縮機過流保護

8)   壓縮機缺油保護

9)   加濕器缺水保護

10)  加濕器過熱保護

11)  急停開關(guān)

報警

在環(huán)境箱或電控柜上醒目位置至少安裝1套三色LED指示燈,分別對應(yīng)運行、停止、報警三種狀態(tài),報警狀態(tài)同時提供警鈴聲音。






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