(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202111432795.X (22)申请日 2021.11.29 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114186401 A (43)申请公布日 2022.03.15 (73)专利权人 中国矿业大 学 地址 221116 江苏省徐州市铜山区大 学路1 号 (72)发明人 朱金佗　荆鹏俐　何新建　杨进　 桂长庚　王亮　滕广平　李欣雨　 郝雅馨　陈梦林　 (74)专利代理 机构 南京经纬专利商标代理有限 公司 32200 专利代理师 张鹏(51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) (56)对比文件 EP 3444013 A1,2019.02.20 CN 209251803 U,2019.08.16 审查员 刘姝晗 (54)发明名称 人体有效吸程区开放式多孔风束送风角度 与风量确定方法 (57)摘要 本发明公开了一种人体有效吸程区开放式 多孔风束送 风角度与风量确定方法， 属于呼吸 防 护技术领域。 包括如下步骤： S10、 针对使用者， 根 据其吸气时口鼻处负压值变化与空间坐标的关 系， 建立三维负压图谱， 并确定使用者的个体有 效吸程区； S2 0、 设定送风点， 根据三维负压图谱， 确定该送风点的最大负压点送风角度αM、 最大 送风距离送风角度αF、 最高送风位置送风角度 αH和最低送风位置送风角度αL四种送风角度； S30、 建立送风量计算模型， 计算各送风角度下的 送风量。 本发 明能基于人体有效吸程区时变三维 负压图谱精准量化多孔风束的最佳送风角度及 最低送风量， 并最终实现基于翼点动脉压监测的 多孔风束送风角度及风 量实时调控。 权利要求书2页 说明书8页 附图3页 CN 114186401 B 2022.08.19 CN 114186401 B 1.一种人体有效吸程区开放式多孔风束送风角度与风量确定方法， 其特征在于， 包括 如下步骤： S10、 针对使用者， 根据其吸气时口鼻处负压值变化与空间坐标的关系， 建立三维负压 图谱， 并确定使用者的个 体有效吸程区； S20、 设定送风点， 根据三维负压图谱， 确定该送风点的最大负压点送风角度αM、 最大送 风距离送风角度αF、 最高送风 位置送风角度αH和最低送风 位置送风角度αL四种送风角度； S30、 建立送风 量计算模型， 计算各送风角度下的送风 量。 2.根据权利要求1所述的人体有效吸程区开放式多孔风束送风角度与风量确定方法， 其特征在于， 所述 步骤S10具体包括： S11、 在使用者口鼻前方均匀分布i个空间网格节点， 并以鼻中隔中点处为原点O， 建立 三维笛卡尔直角坐标系， 并标定各空间 网格节点的坐标(xi， yi， zi)； S12、 测量使用者在吸气过程中各空间 网格节点产生的负压值ΔPi； S13、 将各空间网格节点的坐标(xi， yi， zi)及各空间网格节点的负压值ΔPi代入有限元 进行分析反演， 获取三维负压图谱ΔP＝h(xi， yi， zi， ti)， 其中负压为0的图谱边界即为使用 者个体有效吸程区的边 缘， t为时间。 3.根据权利要求2所述的人体有效吸程区开放式多孔风束送风角度与风量确定方法， 其特征在于， 所述 步骤S20具体包括： S21、 在三维负压图谱中设定送风 点坐标(xs， ys， zs)， 记为点S； S22、 根据三维负压图谱， 确定最大负压值ΔPmax所在的坐标(x1， y1， z1)， 记为点M； 根据三维负压图谱边界及送风点S， 确定最大送风距离所在的坐标(x2， y2， z2)， 记为点 F； 过送风点S作xOz平面的平行面， 并将该平行面与三维负压图谱边界相交的最高位置处 的切点坐 标(x3， y3， zmax)， 记为点H， 将该平行面与三维负压图谱边界相交的最低位置处的切 点坐标(x4， y4， zmin)， 记为点L； S23、 过送风点S作xOy平面的平行面为辅助面， 分别连接点S与点M、 点F、 点H以及点L， 即 SM、 SF、 SH以及SL， 在辅助面上作SM、 SF、 SH及SL的投影， 通过各点坐标值建立各线段与辅助 面夹角的正切表达式tanα ＝g(x， y， z)； S24、 通过反正切表达式获取送风 点S的四种送风角度， 4.根据权利要求3所述的人体有效吸程区开放式多孔风束送风角度与风量确定方法， 其特征在于， 所述 步骤S30中， 送风 量计算模型为：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114186401 B 2其中， Qi为各送风角度αM、 αF、 αH或αL的送风量； r0为送风点的孔口半径； β 为紊流系数； si 为SM、 SF、 SH或S L的长度； ΔPi为在点M、 点F、 点H或点L 处三维负压图谱的负压值； 空气密度ρ 取40℃条件下饱和空气密度1.097kg/m3。 5.根据权利要求4所述的人体有效吸程区开放式多孔风束送风角度与风量确定方法， 其特征在于： 紊流系数β 的取值范围为0.0 66～0.240 。 6.根据权利要求5所述的人体有效吸程区开放式多孔风束送风角度与风量确定方法， 其特征在于， 还 包括步骤： S14、 监测使用者翼点动脉压随时间的变化， 构建时变曲线t＝f(R)， 其中t为时间， R为 使用者翼点动脉压； S15、 根据时变曲线与三维负压图谱， 构建基于翼点动脉压的三维负压图谱ΔP0＝h(xi， yi， zi， f(R))； 所述步骤S20和步骤S3 0根据步骤S15构建的基于翼点动脉压的三维负压图谱ΔP0进行。 7.根据权利要求6所述的人体有效吸程区开放式多孔风束送风角度与风量确定方法， 其特征在于： 所述步骤S14中翼点动脉压的测定， 通过使用者佩戴卡扣式头带， 在头带左右 内侧紧贴人体翼点处各设置一高精度微压传感器实现。 8.根据权利要求7所述的人体有效吸程区开放式多孔风束送风角度与风量确定方法， 其特征在于： 当实时翼点动脉压变化时， 基于三维负压图谱ΔP0计算的送风量也进行相应 的更新。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114186401 B 3