專利名稱：通風櫥管理系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種在本地排出諸如研究場所、工廠或醫(yī)院之類環(huán)境中產(chǎn)生的、對工作人員或產(chǎn)品有害的有毒氣體的通風櫥，更具體地，涉及一種能夠獲取與工作人員安全有關的數(shù)據(jù)的通風櫥管理系統(tǒng)。
背景技術：
在化學實驗中，在實驗工作過程中經(jīng)常會產(chǎn)生對人體有害的氣體或塵埃。通風櫥是一種防止這種有害物質在房間中擴散并防止人體污染的設備。通常，通風櫥有帶有窗葉(sash)門的外罩(排氣罩)，該外罩能夠被垂直或水平打開/關閉。實驗室的工作人員可以通過該窗葉門進入外罩。
為了避免在通風櫥中工作的工作人員暴露于有害氣體或塵埃中，將外罩與用于去除有害物質的排氣設備相連。
作為用于這種具有通風櫥和排氣設備的氣流控制系統(tǒng)的排氣控制方法，VAV(可變空氣量)法是已知的，該方法根據(jù)窗葉的孔徑比改變通風櫥中的排出氣流。此外，已知的還有UBC(基于使用的控制(Usage Based Controls)(商品名))，該方法檢測工作人員的在場或缺席，只有當工作人員在場時增加排出氣流，并如果沒有工作人員在場時，則減少排出氣流。
在近來的氣流控制系統(tǒng)中，提出了“多樣性(diversity)”作為技術用于系統(tǒng)優(yōu)化。“多樣性”是一種基于統(tǒng)計值的系統(tǒng)設計概念，即，隨著通風櫥數(shù)目的增加，通風櫥的同時使用比(正在使用的通風櫥的數(shù)目和通風櫥的總數(shù)之比)收斂于一個預定值的情況。
根據(jù)“多樣性”概念，設計最大排氣量，即該排氣設備能夠排出的最大氣流會根據(jù)該統(tǒng)計值而減小。因此，在安全操作實驗室的同時，能夠有效地減少能量成本。
不過，傳統(tǒng)的氣流控制系統(tǒng)沒有在實際操作中測量同時使用比的裝置。因此在設計階段不能確定實際操作時間的同時使用比的余量。
實際操作時間的同時使用比根據(jù)安裝了通風櫥的場所而變化。實際上，同時使用比根據(jù)場所與工作人員數(shù)目的比例而變化。因此，如果系統(tǒng)的設計僅根據(jù)統(tǒng)計的同時使用比，則不能確定該設計是否合理。為了保證足夠的安全，設計余量必須較大。
此外，傳統(tǒng)流量控制系統(tǒng)既沒有用于測量最大排出氣流的裝置，最大排出氣流即瞬時排出氣流之和，也沒有測量安全余量的裝置，安全余量即設計最大排出氣流與最小排出氣流之間的差值。因此，不能確定安全程度或場所的容差。
結果，在傳統(tǒng)氣流控制系統(tǒng)中，不能獲取包括實際操作時間中同時使用比的、與工作人員安全相關的數(shù)據(jù)。因此，難以估計系統(tǒng)的安全性。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠獲取與工作人員安全相關的數(shù)據(jù)的通風櫥管理系統(tǒng)。
為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種通風櫥管理系統(tǒng)，包括采集裝置，用于從多個通風櫥采集表示操作狀態(tài)的數(shù)據(jù)；以及服務器設備，該服務器設備包括運算裝置，用于根據(jù)同時使用的櫥數(shù)目以及通風櫥的總數(shù)計算同時使用比，使用的櫥數(shù)目通過采集裝置采集的數(shù)據(jù)得到，且該數(shù)目表示了正在被使用的通風櫥數(shù)目。
圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的通風櫥管理系統(tǒng)設置的框圖；圖2A是根據(jù)本發(fā)明實施例的通風櫥管理系統(tǒng)中通風櫥的設置框圖；圖2B是根據(jù)本發(fā)明實施例的通風櫥管理系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集模塊的設置框圖；
圖2C是根據(jù)本發(fā)明實施例的通風櫥管理系統(tǒng)中服務器設備的設置框圖；圖2D是根據(jù)本發(fā)明實施例的通風櫥管理系統(tǒng)中終端設備的設置框圖；以及圖3所示為顯示于圖1所示終端設備屏幕的數(shù)據(jù)示例。
具體實施例方式
下面將參考附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明。
如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的通風櫥管理系統(tǒng)包括多個通風櫥1；用作采集裝置的數(shù)據(jù)采集模塊2，用于從每一個通風櫥1采集表示了操作狀態(tài)的現(xiàn)場數(shù)據(jù)；以及用作運算裝置的服務器裝置3，用于根據(jù)采集到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)計算同時使用比或安全余量。
根據(jù)本實施例的通風櫥管理系統(tǒng)還包括多個顯示從服務器設備3發(fā)送來數(shù)據(jù)的終端設備4、將所述通風櫥1與網(wǎng)絡相連的路由器5以及將網(wǎng)絡與所述數(shù)據(jù)采集模塊2相連的網(wǎng)關設備6。
根據(jù)此實施例的通風櫥管理系統(tǒng)還包括與終端設備4相連的內聯(lián)網(wǎng)7以及將服務器設備3與內聯(lián)網(wǎng)7相連的路由器8。
如圖2A所示，每一個通風櫥1包括發(fā)送/接收表示操作狀態(tài)的現(xiàn)場數(shù)據(jù)的發(fā)送/接收部分1a以及與該發(fā)送/接收部分1a相連并控制各個部分的控制部分1d。
通風櫥1還包括孔徑比傳感器部分1b，該部分與控制部分1d相連，并檢測及監(jiān)視在排氣罩1c(隨后進行說明)預備的窗葉門孔徑比。通風櫥1還包括排氣罩1c，該排氣罩1c與孔徑比傳感器部分1b相連，且具有帶有例如可移動窗葉門的外罩。通風櫥1還包括操作員檢測部分1e，該部分與控制部分1d相連并檢測通風櫥1前面的工作人員(操作員)?？刂撇糠诌€與氣流調節(jié)閥12相連。
作為檢測部分1e，可以使用諸如紅外傳感器或攝像機之類的各種裝置。
為了確定窗葉是否打開，可以使用使窗葉孔徑比傳感器直接檢測窗葉孔徑比的方法?？蛇x地，可以通過運算上根據(jù)已知窗葉的最大高度以及附于預定位置的窗葉位置傳感器檢測到的窗葉位置得到窗葉的孔徑比，從而確定窗葉的開啟狀態(tài)。
當通風櫥排氣閥控制信號的值等于或大于預定的設置值(在此值處應當排出預定或更多氣流)，或者是當附于預定位置的氣流傳感器測量值超出預定最小排出氣流時，也可以確定窗葉是開啟的。
至少一個孔徑比傳感器1b和檢測部分1e就足夠了。
在本發(fā)明中，“安全余量”指工作人員的安全程度以及場所容差。
如圖2B所示，數(shù)據(jù)采集模塊2包括接收表示操作狀態(tài)的現(xiàn)場數(shù)據(jù)的發(fā)送/接收部分2a；控制部分2b，該部分具有與發(fā)送/接收部分2a相連并采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集部分2d；以及與控制部分2b相連并存儲接收數(shù)據(jù)的存儲部分2c。
如圖2C所示，服務器設備3包括接收來自通風櫥1和數(shù)據(jù)采集模塊2的數(shù)據(jù)的發(fā)送/接收部分3a，以及與發(fā)送/接收部分3a相連并控制各個部分的控制部分3b。服務器設備3還包括與控制部分3b相連并存儲運算結果的存儲部分3c。服務器設備3還包括與控制部分3b相連的運算部分3d，該部分包括計算同時使用比的同時使用比計算部分3e(隨后進行說明)、計算最大排出氣流的最大排出氣流計算部分3f以及計算安全余量的安全余量計算部分3g。
終端設備4包括接收來自服務器設備3的數(shù)據(jù)的發(fā)送/接收部分4a以及與發(fā)送/接收部分4a相連并控制各個部分的控制部分4b。終端設備4還包括與控制部分4b相連并顯示接收數(shù)據(jù)的顯示部分4d，以及存儲接收數(shù)據(jù)的存儲部分4c。
下面對通風櫥管理系統(tǒng)的操作進行說明。
當將VAV方法用作排氣控制方法時，每一個通風櫥1的控制部分(控制單元)1d通過根據(jù)窗葉11的孔徑比調節(jié)氣流控制閥12來改變排出氣流。例如，當窗葉11的孔徑比是20％或更小時，控制部分1d設置最小排出氣流。當孔徑比是50％時，將排出氣流設為50％。當孔徑比是100％時，將排出氣流設為100％。
當使用UBC方法作為排氣控制方法時，每一個通風櫥1的控制部分(控制單元)1d使得安裝于通風櫥1中的檢測部分1e(檢測傳感器)確定是否有工作人員(操作員)出現(xiàn)在通風櫥1的前面。當出現(xiàn)工作人員(操作員)時，通過調節(jié)氣流控制閥12增大排出氣流。當沒有出現(xiàn)工作人員時，將排出氣流減小到安全備用級別。
數(shù)據(jù)采集模塊2周期性地通過網(wǎng)關設備6和路由器5從通風櫥1的控制單元采集表示了每一個通風櫥1操作狀態(tài)的現(xiàn)場數(shù)據(jù)。
現(xiàn)場數(shù)據(jù)可以只包括瞬時排出氣流，或包括瞬時排出氣流和窗葉孔徑比，或包括瞬時排出氣流、窗葉孔徑比以及檢測傳感器的檢測結果(出現(xiàn)/或不出現(xiàn)工作人員)。可采集的現(xiàn)場數(shù)據(jù)根據(jù)通風櫥1的形式而變化。
服務器設備3將數(shù)據(jù)采集模塊2采集的現(xiàn)場數(shù)據(jù)存儲于內部存儲部分3c(存儲設備)中。服務器設備3還根據(jù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)，在每一個預定時刻計算同時被使用的櫥數(shù)目、同時使用比、最大排出氣流以及安全余量。
圖1所示的所有通風櫥1均與單個的排氣系統(tǒng)9相連，從而執(zhí)行排氣。排氣扇10附于排氣系統(tǒng)9的端部。
同時被使用的櫥的數(shù)目是總數(shù)為n的、與排氣系統(tǒng)9相連的通風櫥1中正在被使用的通風櫥1的數(shù)目。
確定每一個通風櫥1是否正在被使用的方法根據(jù)能夠從通風櫥1采集到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)的類型而改變?？梢源_定其窗葉11的孔徑比等于或大于設定值的櫥1正在被使用。可選地，可以確定其排出氣流等于或大于設定值的櫥1正在被使用。
通過將同時被使用櫥的數(shù)目除以通風櫥1的總數(shù)n，可以得到同時使用比。
最大排出氣流是與排氣系統(tǒng)9相連的通風櫥1的瞬時排出氣流總和。安全余量是最大排氣量與設計最大排氣量之間的差值，其中設計最大排氣量是排氣系統(tǒng)9所能排出氣流的最大值。
照例，設計最大排出氣流是個已知值。
服務器設備3將計算得到的同時使用櫥數(shù)目、同時使用比、最大排出氣流以及安全余量作為實際值存儲于內部存儲部分3c(存儲設備)。
服務器設備3連同實際值一起還計算理想值并將該理想值存儲于內部存儲部分3c(存儲設備)中。當每一個通風櫥有類似檢測傳感器之類的檢測部分1e時，能夠得到該理想值。
盡管檢測部分檢測到?jīng)]有工作人員，在設定窗葉11打開的櫥是沒有被使用的櫥且具有最小排出氣流的同時，通過計算同時使用櫥的數(shù)目、同時使用比、最大排出氣流以及安全余量得到理想值。
服務器設備3通過路由器8和內聯(lián)網(wǎng)7，將設計最大排排出氣流、最大排出氣流的實際值和理想值、安全余量的實際值和理想值、同時使用櫥數(shù)目的實際值和理想值以及同時使用比的實際值和理想值發(fā)送到終端設備4。
服務器設備3還通過路由器8和內聯(lián)網(wǎng)7，將預先作為設計最大排出氣流減小目標值設置的目標排出氣流、預先作為安全余量的目標值設置的目標安全余量的實際值和理想值以及預先作為同時使用櫥數(shù)目目標值設置標同時使用櫥目標數(shù)目的實際值和理想值發(fā)送到終端設備4。
如上所述，通過定義其窗葉孔徑比等于或大于設定值的通風櫥1或那些排出氣流等于或大于設定值的通風櫥是正在被使用的，可以得到目標安全余量的實際值(同時使用櫥的目標數(shù)目)。
盡管檢測傳感器檢測到?jīng)]有工作人員，通過定義其窗葉11是開啟的櫥1具有最小排出氣流，可以得到理想值。
操作如圖1所示通風櫥管理系統(tǒng)的管理員或使用通風櫥1的工作人員使用每一個與內聯(lián)網(wǎng)7相連的終端設備4。每一個終端設備4將從服務器設備3接收的數(shù)據(jù)顯示于顯示部分4d。圖3示出了顯示于終端設備4的數(shù)據(jù)示例。
在圖3所示的示例中，顯示了設計最大排出氣流、最大排出氣流的實際值和理想值、安全余量的實際值和理想值、同時使用櫥數(shù)目的實際值和理想值、同時使用比的實際值和理想值、目標排出氣流、目標安全余量的實際值和理想值以及同時使用櫥目標數(shù)目的實際值和理想值，作為表示安全指數(shù)的數(shù)值。
在每一個預定時刻，服務器設備3計算并發(fā)送最大排出氣流、安全余量、同時使用櫥的數(shù)目以及同時使用比。出于此原因，始終要對其顯示值進行更新。
在圖3所示的示例中，用圖形表示每一次變化的最大排出氣流的實際值和理想值。當安全余量的實際值超出目標安全余量的實際值時，服務器設備3計算從超出開始到結束耗用的時間作為目標安全余量超出時間的實際值。當安全余量的理想值超出目標安全余量的理想值時，與實際值的情況相同，服務器設備3計算超出耗用的時間，作為目標安全余量超出時間的理想值。
當同時使用櫥數(shù)目的實際值超過由同時使用櫥目標數(shù)目的實際值得到的目標同時使用比的實際值時，服務器設備3計算從超出開始到結束耗用的時間，作為目標同時使用比超出時間的實際值。
當同時使用櫥數(shù)目的理想值超過由同時使用櫥目標數(shù)目的理想值得到的目標同時使用比的理想值時，與實際值的情況相同，服務器設備3計算超出耗用的時間，作為目標同時使用比超出時間的理想值。
服務器設備3將計算得到的目標安全余量超出時間的實際值和理想值以及目標同時使用比超出時間的實際值和理想值發(fā)送到終端設備4。每一個終端設備4顯示接收到的數(shù)據(jù)。
在本實施例中，分離設置了數(shù)據(jù)采集模塊2和服務器設備3。不過，可以將它們集成到一個管理設備中。路由器5、網(wǎng)關設備6以及路由器8不是始終必需的。根據(jù)每一個場所的網(wǎng)絡條件而適當?shù)馗淖冊O置。
如上所述，在本實施例中，從每一個通風櫥1采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，并得到同時使用比和安全余量。因此，能夠獲取與工作人員安全相關的量化數(shù)值數(shù)據(jù)，并能夠估計系統(tǒng)的安全性。
此外，根據(jù)這些數(shù)據(jù)能夠確定關于排氣扇10目前速率的系統(tǒng)余量。因此，可以適當?shù)卮_定可以添加多少通風櫥改建場所，或當需要添加通風櫥時是否還必須增加排氣扇的數(shù)目。根據(jù)本發(fā)明，從每一通風櫥1采集表示了操作狀態(tài)的數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)計算同時使用櫥的數(shù)目，即，正在被使用櫥的數(shù)目。當將同時使用櫥的數(shù)目除以通風櫥總數(shù)時，可以計算同時使用比。能夠獲取用于確定設計是否合理或與工作人員安全相關的量化數(shù)值數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)值數(shù)據(jù)可以確定每一個通風櫥是否操作安全。
能夠量化地掌握安全操作必需的測量，并且可以將量化的數(shù)值數(shù)據(jù)作為安全教育的基礎呈現(xiàn)給工作人員和使用通風櫥的類似人員。此外，可以將計算得到的同步使用比用作改建場所的基本數(shù)據(jù)。
利用確定其檢測傳感器檢測到?jīng)]有工作人員的那些通風櫥以及窗葉開啟的那些通風櫥是沒有被使用的通風櫥，計算同時使用比。通過使用這種計算得到的同時使用比作為理想值，能夠確定當工作人員關閉未使用通風櫥的窗葉時，同時使用比下降，并將量化數(shù)值數(shù)據(jù)作為安全教育的基礎呈現(xiàn)給工作人員及類似。
從每一個通風櫥1采集表示了操作狀態(tài)的數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)計算最大排出氣流，即，這些通風櫥瞬時排出氣流的總和。因此，能夠計算安全余量，即，設計最大排出氣流和最大排出氣流之間的差值，并能夠獲取與工作人員安全相關的量化數(shù)值數(shù)據(jù)。此外，從這些數(shù)值數(shù)據(jù)可以確定每一個通風櫥是否操作安全。
此外，能夠量化地掌握更安全的操作必需的測量，并且可以將量化的數(shù)值數(shù)據(jù)作為安全教育的基礎呈現(xiàn)給工作人員和使用通風櫥的類似人員。此外，可以將計算得到的同步使用比用作改建場所的基本數(shù)據(jù)。
通過設定其檢測傳感器檢測到?jīng)]有工作人員的那些通風櫥以及那些窗葉開啟的通風櫥的排出氣流等于預定最小排出氣流，可以計算安全余量。通過使用這樣計算得到的安全余量作為理想值，能夠確定當工作人員關閉未使用通風櫥的窗葉時，安全余量增大，并將量化數(shù)值數(shù)據(jù)作為安全教育的基礎呈現(xiàn)給工作人員及類似。
權利要求
1.一種通風櫥管理系統(tǒng)，包括采集裝置(2d)，用于從多個通風櫥(1)采集表示操作狀態(tài)的數(shù)據(jù)；以及服務器設備(3)，該服務器設備包括運算裝置(3d)，用于根據(jù)同時使用的櫥數(shù)目以及通風櫥的總數(shù)計算同時使用比，同時使用的櫥數(shù)目通過所述采集裝置(2d)采集的數(shù)據(jù)得到，且該數(shù)目表示了正在被使用的通風櫥數(shù)目。
2.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于還包括多個通風櫥(1)，其中每一個通風櫥包括用于監(jiān)視操作狀態(tài)的監(jiān)視裝置(1b，1e)。
3.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述運算裝置(3d)通過同時使用櫥的數(shù)目除以通風櫥的總數(shù)，計算同時使用比。
4.根據(jù)權利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于所述監(jiān)視裝置(1b，1e)包括用于檢測操作員出現(xiàn)的操作員檢測裝置(1e)，以及所述運算裝置(3d)通過定義其操作員檢測裝置(1e)檢測到?jīng)]有工作人員的那些通風櫥以及窗葉開啟的那些通風櫥是未被使用的通風櫥，計算同時使用比，并將該計算得到的同時使用比設置為理想值。
5.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述運算裝置(3d)包括最大排出氣流計算裝置(3f)，用于根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)，計算作為所述通風櫥(1)瞬時排出氣流總和的最大排出氣流，以及安全余量計算裝置(3g)，用于計算作為所述最大排出氣流和設計最大排出氣流之間差值的安全余量，所述設計最大排出氣流表示與所述多個通風櫥(1)相連的排氣系統(tǒng)(9)所能排出的最大排出氣流。
6.根據(jù)權利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于所述運算裝置(3d)通過設定其操作員檢測裝置(1e)檢測到?jīng)]有工作人員的那些通風櫥以及那些窗葉開啟的通風櫥的排出氣流等于預定最小排出氣流，計算安全余量，并將該安全余量設置為理想值。
7.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于還包括通過通信網(wǎng)絡(7)與所述服務器設備(3)相連的終端設備(4)，所述終端設備(4)包括顯示裝置(4d)，用于顯示所述運算裝置(3d)運算結果。
8.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述服務器設備(3)包括所述數(shù)據(jù)采集設備(2)和所述運算裝置(3d)。
9.根據(jù)權利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于所述通風櫥(1)包括具有可移動窗葉的排氣罩(1c)，以及孔徑比傳感器(1b)，用于檢測窗葉的孔徑比。
全文摘要
一種通風櫥管理系統(tǒng)，包括采集部分和服務器設備。該采集部分從多個通風櫥采集表示操作狀態(tài)的數(shù)據(jù)。該服務器設備包括運算部分。該運算部分根據(jù)同時使用的櫥數(shù)目以及通風櫥的總數(shù)，計算同時使用比。使用的櫥數(shù)目通過所述采集裝置采集的數(shù)據(jù)得到，且該數(shù)目表示了正在被使用的通風櫥數(shù)目。
文檔編號B08B15/00GK1660514SQ20041000707
公開日2005年8月31日 申請日期2004年2月27日 優(yōu)先權日2004年2月27日
發(fā)明者齋藤英彌, 相磯義宏, 松村昭男, 山田昌太, 本田暢秀, 甘利健 申請人:株式會社山武