装甲车辆舱室湿度调节系统设计与研制

2019-01-29张伟王学友武海明刘晓峰吴亚楠李毅柴渭莉

装备环境工程 2019年1期

张伟，王学友，武海明，刘晓峰，吴亚楠，李毅，柴渭莉

（兵器工业卫生研究所，西安 710065）

装甲车辆舱室是未来战争中最主要作业场所和作战环境，其突出特征是空间有限，供乘员作业和活动空间狭小。装甲车辆在野外作训时，舱内常出现高温和高湿的情况，湿度影响着皮肤表面汗液的蒸发，进而影响到人体的能量代谢。因此，高温条件下，高湿对人体的影响更加明显[1-3]。如果人长时间地处于高温高湿环境之中，其认知能力会受到明显的干扰和损害，从而出现短时间记忆容量变小、注意力分散且稳定性差、思维想象困难、警觉水平降低等问题[4-6]。

针对上述问题，结合人体热舒适性的相关研究，文中设计研制了一套适用于装甲车辆舱内湿度调节系统。该系统可通过软件控制加湿装置和除湿装置，来实现对装甲车辆舱内湿度的调节，为进行装甲车辆舱室热舒适性测试与评价研究提供研究手段。

1 系统设计

1.1 组成与功能

该系统主要由加湿装置、除湿装置、PLC控制器、检测传感器、控制计算机和配套的供电设备与管道组成，总体布局如图1所示。

1.2 加湿装置

系统选用瑞士产电热式加湿器Condair Mk5，该加湿器利用热传导的原理，当电热丝通电发热后水被加热直到产生蒸汽，对空间加湿。这种加湿器可用于直接加湿，也可用于空调系统的加湿。在不同水质的工况下，都有较好使用效果。其控制精度可达±1%，并具有较高的可靠性。

1.3 除湿装置

该系统选用美国Munters公司生产的除湿装置，可对舱体进行整体除湿，在舱内自然条件下除湿到目标值的时间小于2 h。

1.4 控制系统

控制系统上位机和下位机之间采用 RS485通讯组网，进行数据的交互。如图2所示。整个系统软件分为上位机软件和下位机软件两部分，上位机软件采用美国NI公司的LabVIEW软件开发平台，下位机采用PLC编程平台，上下位机接口采用OPC模式。控制软件设计考虑了以下问题：湿度 LED显示；湿度数据采集，非正常数据滤波；参数超过阈值时的报警和处理。系统软件组成如图3所示，软件控制界面如图4所示。接近目标值时，控制系统对加湿机和除湿机进行动态控制，最终达到目标湿度

图2 控制系统接口关系

2 实验测试

图3 软件模块组成

图4 湿度控制界面

实验条件：舱体积为 15 m3，温度为 19.5～21.4 ℃，相对湿度为65.4%。开启湿度调节系统，通过控制计算机分别设定为20%和95%。利用三个舱内湿度传感器测试湿度，如图5和图6所示。实验证明，相对湿度从 65%降至 20%大概需要 60 min，从 65%升至95%，需要约50 min。