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人體代謝定量模擬系統(國家發明專利)

客戶名稱:哈爾濱工業大學
省    份:哈爾濱
設備型號:人體代謝定量模擬系統(國內首臺,國家發明專利)
項目簡介:根據我國關于航天“三步走”戰略的計劃要求,2020 年我國將建成較大規模的有人照料的空間站, 這就要求空間站用再生式環境控制與生命保障系統 (環控生保系統)需研制成功,為了確保生保系統在空間站長期、穩定、可靠的運行,在正式運行前需在地面進行多次的驗證性實驗,人體代謝模擬系統即為環控生保系統的驗證性系統之一。
根據我國國內環控生保系統的發展速度,綜合國外空間站配套系統的研制情況,提出了全新的人體代謝模擬系統。系統共包括一下四個單元:二氧化碳(CO2)產生功能、加濕功能、加熱功能及耗氧功能單元。本文詳細的闡述了總體和具體分單元的設計方案,同時還根據精度需求設計了合理的控制系統,選擇了合適的硬件執行器。
在控制系統設計方面,上位機采用 LabVIEW,可以發揮其強大的測試測量功能和友好的人機界面功能, 便于實驗員操作。 下位機采用西門子公司的 PLC,可以發揮其穩定、可靠的特點,符合整體設計的要求。系統分為全自動和半自動兩種模式,全自動模式可以定量連續多周期性的模擬人體代謝的各個單元,半自動模式可以單獨操作各個單元,同時還可以滿足拉偏功能的需求。
本次設計的新穎之處在于:利用“分子篩變壓吸附”的原理,設計了全新的耗氧功能單元。利用這種原理的好處為可以避免傳統“抽氣補氮”方式帶走的艙內微量氣體,較大程度上還原艙內環境,更加可靠的驗證環控系統。

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