一种汽车驾驶舱氧气调节系统

技术领域

本发明属于车载制氧机技术领域，具体涉及一种汽车驾驶舱氧气调节系统。

背景技术

随着汽车在人们生活中越来越普及，汽车技术的发展与人们的生活需要紧密相连。2020年上半年的新冠疫情提高了人们对环境空气质量的进一步关注，车内空气含量中氧气浓度是体现车内空气指标的重要参数。车载制氧设备是车载制取氧气的一类机器，人们通常使用车载制氧机释放氧气提高驾驶舱内氧气含量。提高驾驶舱内氧气含量对驾驶员健康有利，特别是对于长途车驾驶司机，能有效帮助其驱散困意，保持清新头脑驾驶车辆，避免车祸的发生。

当人们驾驶汽车出行时，现有的车内空气净化系统均仅对PM2.5或一氧化碳等其他有害颗粒或气体进行检测并启动空气净化功能。然而对车内氧气含量进行检测，通过计算车内氧分压直接反应驾驶员或乘客的血氧饱和度，进而判断驾驶状态安全与否仍处于空白。同时，在高海拔地区，实时监控和智能控制车内氧气浓度能有效缓解高海拔地区行车时车内人员高原反应，特别地，对我国边境驻防的解放军战士高海拔作战时提供更多的防护。

发明内容

本发明的目的在于提供一种驾驶舱氧气调节系统，解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种汽车驾驶舱氧气调节系统，包括车内氧气浓度传感器、空气压力计、血氧检测仪、车载行车电脑、CAN线控制器、电子显示模块、人机交互模块、制氧执行模块；所述氧气浓度传感器和空气压力计用于对车内空气压力和氧气浓度进行实时监测；所述氧气浓度传感器和空气压力计通过CAN线电性连接于车载行车电脑，并将监测到的数据信息发送至车载行车电脑；所述血氧检测仪通过CAN线电性连接于车载行车电脑，用于直接测量车内人员血氧饱和度和心跳速率；所述电子显示模块通过CAN线电性连接于车载电脑，用于显示车内氧气含量和人体生理指标参数；所述人机交互模块通过CAN线控制器电性连接于车载行车电脑，用于给车内人员提供可操作界面、按键以及警示信号；所述制氧执行模块通过CAN线电性连接于车载电脑，用于接收控制信号后制取氧气并释放至车内。

优选的，所述车载行车电脑内设有数据计算模块，所述数据计算模块将氧气浓度传感器和空气压力计检测数据进行计算、转换和对比，并将输出结果发送至所述电子显示模块。

优选的，所述血氧检测仪检测项包括血氧饱和度和心跳速率。

优选的，所述电子显示模块显示内容包括氧气浓度、氧分压值、海拔高度、血氧饱和度和心跳速率，以及上述内容的标准参考数值。

优选的，所述电子显示模块显示内容包含但不限于以下可选择的不同氧气浓度预设模式，即富氧模式、标准模式、自定义模式和一键开启模式。

优选的，所述人机交互模块包括可操作性界面、按键以及警示信号，所述警示信号包括视觉信号和听觉信号。

优选的，所述制氧执行模块进行补氧作业包括主动调节和被动调节两种方式。

优选的，所述制氧执行模块主动调节是指由车内人员提前设置氧气浓度预设模式（P0 , t0），氧气浓度传感器和空气压力计实时检测车内氧气含量，车载行车电脑接收氧气浓度传感器和空气压力计数据计算出当前氧分压Pi与预设氧分压P0进行对比，当Pi < P0时，制氧执行模块启动制氧；进行一段时间补氧作业后，当车内氧分压持续提高，即Pi ≥P0，且持续时长tΔ 到达设定时间阈值t0时，制氧执行模块停止制氧进入休眠状态。

优选的，所述制氧执行模块被动调节是指由车内人员通过操作界面即时开启制氧作业，进行一段时间补氧作业后，当车内氧分压持续提高，即Pi 达到氧分压最大安全值Pmax时，制氧执行模块即停止制氧进入休眠状态。

本发明的技术效果和优点：

本发明通过车内氧气浓度传感器和空气压力计，可以对车内的氧气含量进行实时监控，通过车载行车电脑内置的数据计算模块对采集数据进行计算、转换和对比，当车内氧气含量低于车载行车电脑中设置的阈值时，判断车内氧气含量低，将对比结果输出至车载电子显示屏上，有助于提醒驾驶员安全驾驶。驾驶员可以通过血氧检测仪实时测量当前状态下的血氧饱和度和心跳速率，检测结果亦可通过车载电子显示屏显示。当低氧环境持续时间超过设定阈值时，人机交互模块将发出警示信号提醒驾驶员进行补氧作业。制氧执行模块可直接接受驾驶员的操作指令进行制氧输氧作业，亦可接受车载行车电脑设定的预设模式中触发条件主动开启制氧输氧作业。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解。本发明的附图与具体实施例只是共同构成对技术方案的进一步描述，而不能作为本发明保护范围的一种限制。

图1是本发明的系统结构示意框图；图2是本发明制氧执行模块主动调节控制逻辑图；图3是本发明制氧执行模块被动调节控制逻辑图；图4是本发明可选的不同氧气浓度预设模式与调节方式关系图。

具体实施方式

以下结合附图1对本发明的一些实施方式进行详细介绍，以清楚地描述本发明的技术特征及其实现方法，但本发明有多种不同的方式实现，而不仅仅限于下述的优选实施例。

一种汽车驾驶舱氧气调节系统，其系统结构示意框图如图1所示，包括车内氧气浓度传感器、空气压力计、血氧检测仪、车载行车电脑、CAN线控制器、电子显示模块、人机交互模块、制氧执行模块。氧气浓度传感器和空气压力计用于对车内氧气浓度和空气压力进行实时监测；氧气浓度传感器和空气压力计通过CAN线电性连接于车载行车电脑，并将监测到的数据信息发送至车载行车电脑；血氧检测仪通过CAN线电性连接于车载行车电脑，用于直接测量车内人员血氧饱和度和心跳速率；电子显示模块通过CAN线电性连接于车载电脑，用于显示车内氧气含量和人体生理指标参数；人机交互模块通过CAN线控制器电性连接于车载行车电脑，用于给车内人员提供可操作界面、按键以及警示信号；制氧执行模块通过CAN线电性连接于车载电脑，用于接收控制信号后制取氧气并释放至车内。

车载行车电脑内设有数据计算模块，数据计算模块将氧气浓度传感器和空气压力计检测数据进行计算、转换和对比，并将输出结果发送至电子显示模块。

血氧检测仪检测项包括血氧饱和度和心跳速率。

电子显示模块显示内容包括氧气浓度、氧分压值、海拔高度、血氧饱和度和心跳速率，以及上述内容的标准参考数值。

电子显示模块显示内容包含但不限于以下可选择的不同氧气浓度预设模式，即富氧模式、标准模式、自定义模式和一键开启模式。

人机交互模块包括可操作性界面、按键以及警示信号，警示信号包括视觉信号和听觉信号。

制氧执行模块进行补氧作业包括主动调节和被动调节两种方式。制氧执行模块主动调节逻辑图如图2所示，是指由车内人员提前设置氧气浓度预设模式（P0 , t0），氧气浓度传感器和空气压力计实时检测车内氧气含量，车载行车电脑接收氧气浓度传感器和空气压力计数据计算出当前氧分压Pi与预设氧分压P0进行对比，当Pi < P0时，制氧执行模块启动制氧；进行一段时间补氧作业后，当车内氧分压持续提高，即Pi ≥ P0，且持续时长tΔ到达设定时间阈值t0时，制氧执行模块停止制氧进入休眠状态。制氧执行模块被动调节逻辑图如图3所示，是指由车内人员通过操作界面即时开启制氧作业，进行一段时间补氧作业后，当车内氧分压持续提高，即Pi 达到氧分压最大安全值Pmax时，制氧执行模块即停止制氧进入休眠状态。

本发明的驾驶舱氧气调节系统包含主动调节和被动调节两种方式。主动调节模式一般指富氧模式、标准模式和自定义模式。当驾驶员已设定某一主动调节预定模式后，氧气调节系统已开始工作。当经过一段时间的行车后，车内氧气浓度传感器和空气压力计将检测数值发送至行车电脑计算出当前氧分压低于设定值时，行车电脑向制氧执行模块发出指令启动制氧。氧气释放至车内使车内氧气浓度升高，当车内氧气浓度超过预定值并持续一段时间后，制氧系统进入休眠。当再次检测到氧分压低于设定值时，制氧系统再次启动，此循环步骤可使车内氧分压维持在特定动态区间。被动调节一般指一键开启模式，驾驶员通过一键开启按键可即时启动制氧，制氧过程仅当当前氧分压达到最大安全值才停止。本发明同时配有血氧检测仪直接接入CAN线，可以实时获取车内人员生理机能指标，以便合理选择供氧模式。本发明为车载制氧机终端应用提供了可行的人机交互解决方案，符合汽车技术智能化发展趋势，本发明亦可同步应用于乘用车、商用车、客车和军用车辆等不同场景，特别对于高原地区行车工况有着重要意义。

掌握本发明所述技术领域普通知识的人员将能够理解，可以在不改变本发明的技术思想或必备特征的情况下以其他具体方式实施本发明的技术方案。因此，应当理解，以上说明的实施例在任何方面都是举例性的，而不是限制性的。本发明的真正的保护范围应当由所附的权利要求书确定，而非以上详细说明，在解释本发明的保护范围时，应将权利要求范围以及从等同概念出发导出的所有对本发明进行的修改及修改而成的形式包括在内。