专利名称：通风橱管理系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在本地排出诸如研究场所、工厂或医院之类环境中产生的、对工作人员或产品有害的有毒气体的通风橱，更具体地，涉及一种能够获取与工作人员安全有关的数据的通风橱管理系统。
背景技术：
在化学实验中，在实验工作过程中经常会产生对人体有害的气体或尘埃。通风橱是一种防止这种有害物质在房间中扩散并防止人体污染的设备。通常，通风橱有带有窗叶(sash)门的外罩(排气罩)，该外罩能够被垂直或水平打开/关闭。实验室的工作人员可以通过该窗叶门进入外罩。
为了避免在通风橱中工作的工作人员暴露于有害气体或尘埃中，将外罩与用于去除有害物质的排气设备相连。
作为用于这种具有通风橱和排气设备的气流控制系统的排气控制方法，VAV(可变空气量)法是已知的，该方法根据窗叶的孔径比改变通风橱中的排出气流。此外，已知的还有UBC(基于使用的控制(Usage Based Controls)(商品名))，该方法检测工作人员的在场或缺席，只有当工作人员在场时增加排出气流，并如果没有工作人员在场时，则减少排出气流。
在近来的气流控制系统中，提出了“多样性(diversity)”作为技术用于系统优化。“多样性”是一种基于统计值的系统设计概念，即，随着通风橱数目的增加，通风橱的同时使用比(正在使用的通风橱的数目和通风橱的总数之比)收敛于一个预定值的情况。
根据“多样性”概念，设计最大排气量，即该排气设备能够排出的最大气流会根据该统计值而减小。因此，在安全操作实验室的同时，能够有效地减少能量成本。
不过，传统的气流控制系统没有在实际操作中测量同时使用比的装置。因此在设计阶段不能确定实际操作时间的同时使用比的余量。
实际操作时间的同时使用比根据安装了通风橱的场所而变化。实际上，同时使用比根据场所与工作人员数目的比例而变化。因此，如果系统的设计仅根据统计的同时使用比，则不能确定该设计是否合理。为了保证足够的安全，设计余量必须较大。
此外，传统流量控制系统既没有用于测量最大排出气流的装置，最大排出气流即瞬时排出气流之和，也没有测量安全余量的装置，安全余量即设计最大排出气流与最小排出气流之间的差值。因此，不能确定安全程度或场所的容差。
结果，在传统气流控制系统中，不能获取包括实际操作时间中同时使用比的、与工作人员安全相关的数据。因此，难以估计系统的安全性。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够获取与工作人员安全相关的数据的通风橱管理系统。
为了实现上述目的，根据本发明，提供了一种通风橱管理系统，包括采集装置，用于从多个通风橱采集表示操作状态的数据；以及服务器设备，该服务器设备包括运算装置，用于根据同时使用的橱数目以及通风橱的总数计算同时使用比，使用的橱数目通过采集装置采集的数据得到，且该数目表示了正在被使用的通风橱数目。
图1是根据本发明实施例的通风橱管理系统设置的框图；图2A是根据本发明实施例的通风橱管理系统中通风橱的设置框图；图2B是根据本发明实施例的通风橱管理系统中数据采集模块的设置框图；
图2C是根据本发明实施例的通风橱管理系统中服务器设备的设置框图；图2D是根据本发明实施例的通风橱管理系统中终端设备的设置框图；以及图3所示为显示于图1所示终端设备屏幕的数据示例。
具体实施例方式
下面将参考附图对本发明的实施例进行详细说明。
如图1所示，根据本发明的通风橱管理系统包括多个通风橱1；用作采集装置的数据采集模块2，用于从每一个通风橱1采集表示了操作状态的现场数据；以及用作运算装置的服务器装置3，用于根据采集到的现场数据计算同时使用比或安全余量。
根据本实施例的通风橱管理系统还包括多个显示从服务器设备3发送来数据的终端设备4、将所述通风橱1与网络相连的路由器5以及将网络与所述数据采集模块2相连的网关设备6。
根据此实施例的通风橱管理系统还包括与终端设备4相连的内联网7以及将服务器设备3与内联网7相连的路由器8。
如图2A所示，每一个通风橱1包括发送/接收表示操作状态的现场数据的发送/接收部分1a以及与该发送/接收部分1a相连并控制各个部分的控制部分1d。
通风橱1还包括孔径比传感器部分1b，该部分与控制部分1d相连，并检测及监视在排气罩1c(随后进行说明)预备的窗叶门孔径比。通风橱1还包括排气罩1c，该排气罩1c与孔径比传感器部分1b相连，且具有带有例如可移动窗叶门的外罩。通风橱1还包括操作员检测部分1e，该部分与控制部分1d相连并检测通风橱1前面的工作人员(操作员)。控制部分还与气流调节阀12相连。
作为检测部分1e，可以使用诸如红外传感器或摄像机之类的各种装置。
为了确定窗叶是否打开，可以使用使窗叶孔径比传感器直接检测窗叶孔径比的方法。可选地，可以通过运算上根据已知窗叶的最大高度以及附于预定位置的窗叶位置传感器检测到的窗叶位置得到窗叶的孔径比，从而确定窗叶的开启状态。
当通风橱排气阀控制信号的值等于或大于预定的设置值(在此值处应当排出预定或更多气流)，或者是当附于预定位置的气流传感器测量值超出预定最小排出气流时，也可以确定窗叶是开启的。
至少一个孔径比传感器1b和检测部分1e就足够了。
在本发明中，“安全余量”指工作人员的安全程度以及场所容差。
如图2B所示，数据采集模块2包括接收表示操作状态的现场数据的发送/接收部分2a；控制部分2b，该部分具有与发送/接收部分2a相连并采集现场数据的采集部分2d；以及与控制部分2b相连并存储接收数据的存储部分2c。
如图2C所示，服务器设备3包括接收来自通风橱1和数据采集模块2的数据的发送/接收部分3a，以及与发送/接收部分3a相连并控制各个部分的控制部分3b。服务器设备3还包括与控制部分3b相连并存储运算结果的存储部分3c。服务器设备3还包括与控制部分3b相连的运算部分3d，该部分包括计算同时使用比的同时使用比计算部分3e(随后进行说明)、计算最大排出气流的最大排出气流计算部分3f以及计算安全余量的安全余量计算部分3g。
终端设备4包括接收来自服务器设备3的数据的发送/接收部分4a以及与发送/接收部分4a相连并控制各个部分的控制部分4b。终端设备4还包括与控制部分4b相连并显示接收数据的显示部分4d，以及存储接收数据的存储部分4c。
下面对通风橱管理系统的操作进行说明。
当将VAV方法用作排气控制方法时，每一个通风橱1的控制部分(控制单元)1d通过根据窗叶11的孔径比调节气流控制阀12来改变排出气流。例如，当窗叶11的孔径比是20％或更小时，控制部分1d设置最小排出气流。当孔径比是50％时，将排出气流设为50％。当孔径比是100％时，将排出气流设为100％。
当使用UBC方法作为排气控制方法时，每一个通风橱1的控制部分(控制单元)1d使得安装于通风橱1中的检测部分1e(检测传感器)确定是否有工作人员(操作员)出现在通风橱1的前面。当出现工作人员(操作员)时，通过调节气流控制阀12增大排出气流。当没有出现工作人员时，将排出气流减小到安全备用级别。
数据采集模块2周期性地通过网关设备6和路由器5从通风橱1的控制单元采集表示了每一个通风橱1操作状态的现场数据。
现场数据可以只包括瞬时排出气流，或包括瞬时排出气流和窗叶孔径比，或包括瞬时排出气流、窗叶孔径比以及检测传感器的检测结果(出现/或不出现工作人员)。可采集的现场数据根据通风橱1的形式而变化。
服务器设备3将数据采集模块2采集的现场数据存储于内部存储部分3c(存储设备)中。服务器设备3还根据现场数据，在每一个预定时刻计算同时被使用的橱数目、同时使用比、最大排出气流以及安全余量。
图1所示的所有通风橱1均与单个的排气系统9相连，从而执行排气。排气扇10附于排气系统9的端部。
同时被使用的橱的数目是总数为n的、与排气系统9相连的通风橱1中正在被使用的通风橱1的数目。
确定每一个通风橱1是否正在被使用的方法根据能够从通风橱1采集到的现场数据的类型而改变。可以确定其窗叶11的孔径比等于或大于设定值的橱1正在被使用。可选地，可以确定其排出气流等于或大于设定值的橱1正在被使用。
通过将同时被使用橱的数目除以通风橱1的总数n，可以得到同时使用比。
最大排出气流是与排气系统9相连的通风橱1的瞬时排出气流总和。安全余量是最大排气量与设计最大排气量之间的差值，其中设计最大排气量是排气系统9所能排出气流的最大值。
照例，设计最大排出气流是个已知值。
服务器设备3将计算得到的同时使用橱数目、同时使用比、最大排出气流以及安全余量作为实际值存储于内部存储部分3c(存储设备)。
服务器设备3连同实际值一起还计算理想值并将该理想值存储于内部存储部分3c(存储设备)中。当每一个通风橱有类似检测传感器之类的检测部分1e时，能够得到该理想值。
尽管检测部分检测到没有工作人员，在设定窗叶11打开的橱是没有被使用的橱且具有最小排出气流的同时，通过计算同时使用橱的数目、同时使用比、最大排出气流以及安全余量得到理想值。
服务器设备3通过路由器8和内联网7，将设计最大排排出气流、最大排出气流的实际值和理想值、安全余量的实际值和理想值、同时使用橱数目的实际值和理想值以及同时使用比的实际值和理想值发送到终端设备4。
服务器设备3还通过路由器8和内联网7，将预先作为设计最大排出气流减小目标值设置的目标排出气流、预先作为安全余量的目标值设置的目标安全余量的实际值和理想值以及预先作为同时使用橱数目目标值设置标同时使用橱目标数目的实际值和理想值发送到终端设备4。
如上所述，通过定义其窗叶孔径比等于或大于设定值的通风橱1或那些排出气流等于或大于设定值的通风橱是正在被使用的，可以得到目标安全余量的实际值(同时使用橱的目标数目)。
尽管检测传感器检测到没有工作人员，通过定义其窗叶11是开启的橱1具有最小排出气流，可以得到理想值。
操作如图1所示通风橱管理系统的管理员或使用通风橱1的工作人员使用每一个与内联网7相连的终端设备4。每一个终端设备4将从服务器设备3接收的数据显示于显示部分4d。图3示出了显示于终端设备4的数据示例。
在图3所示的示例中，显示了设计最大排出气流、最大排出气流的实际值和理想值、安全余量的实际值和理想值、同时使用橱数目的实际值和理想值、同时使用比的实际值和理想值、目标排出气流、目标安全余量的实际值和理想值以及同时使用橱目标数目的实际值和理想值，作为表示安全指数的数值。
在每一个预定时刻，服务器设备3计算并发送最大排出气流、安全余量、同时使用橱的数目以及同时使用比。出于此原因，始终要对其显示值进行更新。
在图3所示的示例中，用图形表示每一次变化的最大排出气流的实际值和理想值。当安全余量的实际值超出目标安全余量的实际值时，服务器设备3计算从超出开始到结束耗用的时间作为目标安全余量超出时间的实际值。当安全余量的理想值超出目标安全余量的理想值时，与实际值的情况相同，服务器设备3计算超出耗用的时间，作为目标安全余量超出时间的理想值。
当同时使用橱数目的实际值超过由同时使用橱目标数目的实际值得到的目标同时使用比的实际值时，服务器设备3计算从超出开始到结束耗用的时间，作为目标同时使用比超出时间的实际值。
当同时使用橱数目的理想值超过由同时使用橱目标数目的理想值得到的目标同时使用比的理想值时，与实际值的情况相同，服务器设备3计算超出耗用的时间，作为目标同时使用比超出时间的理想值。
服务器设备3将计算得到的目标安全余量超出时间的实际值和理想值以及目标同时使用比超出时间的实际值和理想值发送到终端设备4。每一个终端设备4显示接收到的数据。
在本实施例中，分离设置了数据采集模块2和服务器设备3。不过，可以将它们集成到一个管理设备中。路由器5、网关设备6以及路由器8不是始终必需的。根据每一个场所的网络条件而适当地改变设置。
如上所述，在本实施例中，从每一个通风橱1采集现场数据，并得到同时使用比和安全余量。因此，能够获取与工作人员安全相关的量化数值数据，并能够估计系统的安全性。
此外，根据这些数据能够确定关于排气扇10目前速率的系统余量。因此，可以适当地确定可以添加多少通风橱改建场所，或当需要添加通风橱时是否还必须增加排气扇的数目。根据本发明，从每一通风橱1采集表示了操作状态的数据。根据这些数据计算同时使用橱的数目，即，正在被使用橱的数目。当将同时使用橱的数目除以通风橱总数时，可以计算同时使用比。能够获取用于确定设计是否合理或与工作人员安全相关的量化数值数据。根据这些数值数据可以确定每一个通风橱是否操作安全。
能够量化地掌握安全操作必需的测量，并且可以将量化的数值数据作为安全教育的基础呈现给工作人员和使用通风橱的类似人员。此外，可以将计算得到的同步使用比用作改建场所的基本数据。
利用确定其检测传感器检测到没有工作人员的那些通风橱以及窗叶开启的那些通风橱是没有被使用的通风橱，计算同时使用比。通过使用这种计算得到的同时使用比作为理想值，能够确定当工作人员关闭未使用通风橱的窗叶时，同时使用比下降，并将量化数值数据作为安全教育的基础呈现给工作人员及类似。
从每一个通风橱1采集表示了操作状态的数据。根据这些数据计算最大排出气流，即，这些通风橱瞬时排出气流的总和。因此，能够计算安全余量，即，设计最大排出气流和最大排出气流之间的差值，并能够获取与工作人员安全相关的量化数值数据。此外，从这些数值数据可以确定每一个通风橱是否操作安全。
此外，能够量化地掌握更安全的操作必需的测量，并且可以将量化的数值数据作为安全教育的基础呈现给工作人员和使用通风橱的类似人员。此外，可以将计算得到的同步使用比用作改建场所的基本数据。
通过设定其检测传感器检测到没有工作人员的那些通风橱以及那些窗叶开启的通风橱的排出气流等于预定最小排出气流，可以计算安全余量。通过使用这样计算得到的安全余量作为理想值，能够确定当工作人员关闭未使用通风橱的窗叶时，安全余量增大，并将量化数值数据作为安全教育的基础呈现给工作人员及类似。
权利要求
1.一种通风橱管理系统，包括采集装置(2d)，用于从多个通风橱(1)采集表示操作状态的数据；以及服务器设备(3)，该服务器设备包括运算装置(3d)，用于根据同时使用的橱数目以及通风橱的总数计算同时使用比，同时使用的橱数目通过所述采集装置(2d)采集的数据得到，且该数目表示了正在被使用的通风橱数目。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于还包括多个通风橱(1)，其中每一个通风橱包括用于监视操作状态的监视装置(1b，1e)。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述运算装置(3d)通过同时使用橱的数目除以通风橱的总数，计算同时使用比。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于所述监视装置(1b，1e)包括用于检测操作员出现的操作员检测装置(1e)，以及所述运算装置(3d)通过定义其操作员检测装置(1e)检测到没有工作人员的那些通风橱以及窗叶开启的那些通风橱是未被使用的通风橱，计算同时使用比，并将该计算得到的同时使用比设置为理想值。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述运算装置(3d)包括最大排出气流计算装置(3f)，用于根据采集到的数据，计算作为所述通风橱(1)瞬时排出气流总和的最大排出气流，以及安全余量计算装置(3g)，用于计算作为所述最大排出气流和设计最大排出气流之间差值的安全余量，所述设计最大排出气流表示与所述多个通风橱(1)相连的排气系统(9)所能排出的最大排出气流。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于所述运算装置(3d)通过设定其操作员检测装置(1e)检测到没有工作人员的那些通风橱以及那些窗叶开启的通风橱的排出气流等于预定最小排出气流，计算安全余量，并将该安全余量设置为理想值。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于还包括通过通信网络(7)与所述服务器设备(3)相连的终端设备(4)，所述终端设备(4)包括显示装置(4d)，用于显示所述运算装置(3d)运算结果。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述服务器设备(3)包括所述数据采集设备(2)和所述运算装置(3d)。
9.根据权利要求2所述的系统，其特征在于所述通风橱(1)包括具有可移动窗叶的排气罩(1c)，以及孔径比传感器(1b)，用于检测窗叶的孔径比。
全文摘要
一种通风橱管理系统，包括采集部分和服务器设备。该采集部分从多个通风橱采集表示操作状态的数据。该服务器设备包括运算部分。该运算部分根据同时使用的橱数目以及通风橱的总数，计算同时使用比。使用的橱数目通过所述采集装置采集的数据得到，且该数目表示了正在被使用的通风橱数目。
文档编号B08B15/00GK1660514SQ20041000707
公开日2005年8月31日 申请日期2004年2月27日 优先权日2004年2月27日
发明者斋藤英弥, 相矶义宏, 松村昭男, 山田昌太, 本田畅秀, 甘利健 申请人:株式会社山武