确定空气净化呼吸器滤芯的排放浓度分布及使用寿命的制作方法
专利名称：确定空气净化呼吸器滤芯的排放浓度分布及使用寿命的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及用于确定空气过滤器的使用寿命的系统及方法，尤其涉及用于计算空气净化呼吸器滤芯的使用寿命的系统及方法。
背景技术：
在美国，确定空气净化呼吸器的滤芯或滤芯中的滤床的使用寿命是一项监管要求。而且，许多空气净化呼吸器的用户希望改变(changeout)数据和/或计算估计使用寿命。改变数据可包括，例如，何时应当将空气净化呼吸器中的滤芯换掉或用新的滤芯替换的时间表。计算估计使用寿命可包括确定空气净化呼吸器中的滤芯应当维持多久。改变数据和计算估计使用寿命二者均可整体或部分基于其中使用滤芯和呼吸器的输入条件。已知的用于确定空气净化呼吸器滤芯的改变数据和计算使用寿命的方法和系统具有若干缺点。例如，已知的系统和方法不提供排放浓度分布(effluent concentration profile)的图形输出、滤芯的穿透时间(breakthrough time)或使用寿命。并且，这些系统和方法不提供基于来自用户的动态改变输入对排放浓度分布、穿透时间和使用寿命的动态计算。而且，这些系统和方法在一定程度上确定了穿透时间或使用寿命，但穿透时间或使用寿命以之为基础的数学模型没有准确地确定针对许多污染物的穿透时间或使用寿命，所述污染物包括许多具有相对低分子量和/或低沸点的污染物。因此，需要一种针对空气净化呼吸器滤芯来确定改变数据和使用寿命计算的系统和方法，所述系统和方法提供排放浓度分布的图形输出，允许动态计算使用寿命并且基于多个准确的模型。
发明内容
在一个实施方式中，一种用于确定排放浓度分布、穿透时间和滤芯推荐中的至少一个的方法包括接收至少一个输入参数，基于输入参数确定排放浓度分布、穿透时间和的滤芯推荐中的至少一个，以及图形地显示排放浓度分布、穿透时间和滤芯推荐中的至少一个。排放浓度分布包括一种化学物类在一时间段内的浓度绘图。穿透时间包括预定浓度的化学物类穿过滤芯的时间。在另一实施例中，一种计算机可读存储介质包括用于确定排放物浓度分布、穿透时间和滤芯推荐中的至少一个的一组或多组指令，所述指令组包括用于接收至少一个输入参数的指令、用于基于输入参数确定排放浓度分布、穿透时间和滤芯推荐中的至少一个的指令，以及用于图形地显示排放浓度分布、穿透时间和滤芯推荐中的至少一个的指令。排放浓度分布包括一种化学物类在一时间段内的浓度绘图。穿透时间包括预定浓度的化学物类穿透滤芯的时间。在其他实施例中，一种用于确定排放浓度分布、穿透时间和滤芯推荐中至少一个的系统包括用户界面、处理器模块和输出设备。用户界面被配置为输入至少一个输入参数。 处理器模块可与用户界面通信耦联并接收所述输入参数。处理器模块基于输入参数确定排放浓度分布、穿透时间和滤芯推荐中的至少一个。输出设备与处理器模块通信耦联并图形地显示排放浓度分布、穿透时间和滤芯推荐中的至少一个。排放浓度分布包括一种化学物类在一时间段内的浓度绘图。穿透时间包括预定浓度的化学物类穿透滤芯的时间。
图1是根据一个实施例的排放浓度计算系统的框图。图2是根据一个实施例的图形用户界面的图示，该图形用户界面用于将一个或多个参数输入图1所示的系统中并向用户显示图1所示的输出。图3是根据一个实施例的用于将一个或多个参数输入图1所示的系统的图形用户界面的图示。图4是用于确定排放浓度分布、穿透时间和滤芯推荐中的至少一个的方法流程图。图5示出了可将在此描述的一个或多个实施例存储、分配和安装在计算机可读介质上的示意性方式的框图。图6是根据示意性实施例的滤芯分解图。
具体实施例方式当连同附图一起阅读时，将更好地理解前面的简介以及下面对本发明的某些实施例的详细描述。各个附图在一定程度上示出各种实施例的功能块，所述功能块不一定指明硬件电路之间的划分。因此，例如，一个或多个所述功能块(例如处理器或存储器)可在单片硬件中(例如，通用信号处理器或随机存取存储器、硬盘等)实现。类似地，所述程序可以是独立程序、可以合并为操作系统中的子例程、可以是所安装的软件包中的函数等等。应当理解各种实施方式并非限于图中所示的布置和手段。如在此所使用的，以单数叙述和以“a”或“an”开始的元件或步骤应理解为不排除复数个所述元件或步骤，除非明确声明了这种排除。进一步地，参考本发明的“一个实施例” 并非旨在解释为排除同样包含所述特征的其他实施例存在。而且，除非明确相反地声明， “包括”或“具有”一个或多个具有具体属性的元件的实施例可以包括其他不具有该属性的这种元件。应当注意尽管一个或多个实施例可连同用于空气净化呼吸器的滤芯进行描述，但是在此描述的实施例不限于空气净化呼吸器。更具体地，一个或多个实施例可以结合不同类型的过滤系统实现，所述过滤系统例如包括用于建筑物的空气过滤系统。而且，当一个或多个实施例可被描述为使用一个或多个计算机设备或系统实现时，在此描述的实施例不限于基于计算机的系统和方法。更具体地，一个或多个实施例可以结合不基于计算机的设备和方法实施。例如，当一个实施例包括基于由用户输入基于计算机的系统中的一个或多个参数来计算滤芯的穿透时间或使用寿命时，可使用计算尺或轮计算器(wheel calculator) 来计算穿透时间或使用寿命。计算尺或轮计算器可基于各种已知输入提供穿透时间或使用
寿命ο下面详细描述用于计算和显示信息的系统和方法的示意性实施例。更具体地，提供了对用于动态地确定和显示排放浓度分布、穿透时间和滤芯推荐的示意性系统和方法具体描述。一个或多个在此描述的实施例的技术效果包括以下中的至少一个，基于一个或多个由用户输入的参数来图形显示穿透时间和/或排放浓度分布，基于来自用户的变化的参数来动态调整穿透时间和/或排放浓度分布，基于来自用户的输入向用户推荐滤芯，以及基于来自用户的变化的输入动态更改推荐的滤芯。图6是根据示意性实施例的滤芯600的分解图。滤芯600包括容纳滤床606的顶部和底部主体602，604。滤床606例如可包括由一种或多种化学药品浸渍的活性炭。多个额外的滤层608、610每个可包括额外的活性炭层。固位元件612、614可将滤层608、610保持在滤芯600内。格栅616机械地过滤通过滤芯600的浮质颗粒。提供密封元件618和粘合剂620用于以在组装状态下密封滤芯600。在操作中，空气通过底部主体604中的进气口 622并通过滤层608、610和滤床606。当空气穿过滤层608、610和滤床606时，空气中的一种或多种污染物可被滤出或吸附在过滤层608、610和/或滤床606中的材料上。经过滤的空气继续穿过滤芯600并通过顶部主体602中的端口 6 离开滤芯600。接着经过滤的空气可以例如通过一个或多个管或导管传送至用户。滤床606的有效性会随着连续使用而降低。例如，当越来越多的污染空气穿过滤床606以及/或当较高浓度的化学污染物穿过滤床606时，滤床606在滤出化学污染物方面变得不太有效。最终，穿过滤床606的化学污染物浓度可超过最大允许浓度。这发生的时间可称之为滤芯600的穿透时间或使用寿命。一旦经过了滤芯600的穿透时间或使用寿命，滤芯600可能无法再用于保护用户免于化学污染物。图1是根据一个实施例的排放浓度计算系统100的框图。系统100包括处理器模块102，尤其用于接收用户在用户界面106的输104并确定排放浓度分布204 (图2所示)、 穿透时间206(图2所示)以及滤芯推荐MO(图2所示)中的至少一个。排放浓度分布 204包括一个或多个穿过滤芯滤床的化学物类的浓度随时间变化的图示。在一个实施例中， 排放浓度分布204表示位于滤床606 (图6所示)一端的一个或多个化学物类相对于时间的浓度。例如，排放浓度分布204表示最接近滤芯600(图6所示)顶部主体602(图6所示)中端口 624(图6所示)的滤床606 —端的化学物类的浓度。在该例中，排放浓度分布 204表示穿过滤芯600到达滤芯600用户的化学物类的近似浓度。穿透时间206包括给定浓度的一个或多个化学物类从周围环境穿透滤芯并到达滤芯用户的时间。滤芯推荐240包括一个或多个基于由用户提出的标准推荐给用户的滤芯。在另一实施例中，处理器模块102在用户界面106处接收来自用户的输104并确定床分布。床分布是滤床606(图6所示)中一个或多个化学物类浓度相对于滤床606中的位置的图示。例如，床分布可图形地示例在给定时间滤床606中的化学物类相对于滤床 606厚度中不同位置的浓度。处理器模块102在一个实施例中多次确定床分布。然后可通过比较由处理器模块102在增加的时间段生成的多个床分布而将化学物类通过滤床606的运动可视化。处理器模块102和用户界面106由一个或多个有线、无线或网络连接(例如，LAN、 WAN、因特网或内连网)彼此直接地或间接地通信耦联。用户界面106包括能向处理器模块 102传输一个或多个输入参数并传输所述输入参数作为输入104的设备、系统或装置。例如，用户界面106可包括一个或多个键盘、鼠标、指示笔、触摸屏、麦克风等。在另一例中，用户界面106包括单独的计算设备，例如PC、膝上型计算机、智能电话等。在一个实施例中，处理器模块102和用户界面106通过一个或多个网络连接(包括因特网)彼此通信。例如， 系统100可以是使用web浏览器作为用户界面106的基于因特网的系统。在所示实施例中，处理器模块102与计算机可读存储介质110通信耦联。计算机可读存储介质110可包括一个或多个能够存储数据的计算机可读存储器，例如硬盘、RAM、 ROM、闪存、⑶驱动、DVD驱动等。计算机可读存储介质110可通过一个或多个有线、无线或网络连接(例如LAN、WAN、因特网或内连网)直接地或间接地与处理器模块102通信。在另一个实施例中，多个计算机可读存储介质与处理器模块102通信耦联。例如，额外的计算机可读存储介质112可与处理器模块102通信耦联。计算机可读存储介质112可包括存储一个或多个参数的数据库114，所述参数可由处理器模块102使用以确定排放浓度分布 204 (图2所示)、穿透时间206 (图2所示)以及滤芯推荐MO (图2所示)中的至少一个。处理器模块102与输出设备108通信耦联。输出设备108包括一种能够接收排放浓度分布204、穿透时间206、滤芯推荐M0、床分布和/或表示排放浓度分布204、穿透时间 206、滤芯推荐240和/或床分布的数据并将其呈现给用户的设备、系统或装置。例如，输出设备108可以包括CRT显示器，打印机，诸如I^lm Pilot、移动电话、黑莓等的移动显示单元，计算机存储器，液晶显示屏等等。在一个实施例中，处理器模块102和输出设备108通过一个或多个网络连接(包括因特网)彼此通信。例如，系统100可以是使用web浏览器作为输出设备108的基于因特网的系统。处理器模块102将排放浓度分布204、穿透时间 206、滤芯推荐240和/或表示上述各项的数据作为输出120传输至输出设备108。在一个实施例中，多个处理器模块102、用户界面106和输出设备104是系统100的物理分离的部件。作为替换，多个处理器模块102、用户界面106和输出设备104结合成单个部件。例如， 可提供处理器模块102和输出设备104作为一个或多个微处理器以及放置于空气呼吸器中的LCD屏。在一个实施例中，处理器模块102与主动传感器116通信耦联。主动传感器116 包括配置为感测或测量与一个或多个参数相关的数据的加电设备。数据和参数可被处理器模块102用于确定排放浓度分布204、穿透时间206和滤芯推荐240中的至少一个。处理器模块102和主动传感器116可通过一个或多个有线、无线或网络连接(例如，LAN、WAN、因特网或内连网)直接地或间接地连接。主动传感器116可预先向处理器模块102报告测量的或感测的数据作为输入122。例如，主动传感器116可以是能够向处理器模块102传送参数作为输入122的加电传感器。在一个实施例中，处理器模块102与被动传感器118通信耦联。被动传感器118 包括被配置为感测与一个或多个参数相关的数据的非加电设备。数据或参数可被处理器模块102用于确定排放浓度分布204、穿透时间206以及滤芯推荐240中的至少一个。处理器模块102和被动传感器118可通过一个或多个有线、无线或网络连接(例如，LAN、WAN、因特网或内连网)直接地或间接地连接。处理器模块102可测量来自被动传感器118的数据或参数作为输入124。处理器模块102包括多个子模块，包括推荐滤芯子模块126、排放浓度分布子模块 128、穿透时间子模块130，以及输出子模块132。虽然处理器模块102概念地示出为子模块 126至132的集合，但是可利用专用硬件板、DSP、处理器等的任何组合实现。作为替换，处理器模块102和/或子模块1 至132可利用带有单个处理器或多个处理器、带有在各处理器之间分配的函数运算的现货供应的PC来实现。作为再一个选择，子模块1 至132可利用混合配置实现，其中使用专用硬件执行特定的模块功能，同时使用现货供应的PC等执行剩余的模块功能。子模块126至132还可以实现为处理器单元中的软件模块。可通过处理器模块102控制子模块1 至132的操作。例如，子模块1 至132 可执行中程处理器(mid-processor)操作。推荐滤芯子模块1 接收一个或多个输入参数 (如下所述)，访问可用滤芯的列表、表格、数据库等中的任一个，并基于输入参数推荐列表中的一个或多个滤芯。例如，用户可以输入用于滤芯的若干标准作为一个或多个如下描述的输入参数。推荐滤芯子模块126接收这些标准并缩减所有潜在滤芯的列表。基于这些标准和剩余的滤芯，推荐滤芯子模块1 选择一个或多个滤芯以推荐给用户。用于推荐可能滤芯的初始列表可存储在一个或多个计算机可读存储介质110、112中。排放浓度分布(“ECP”)子模块1 接收一个或多个输入参数(如下所述)并计算排放浓度分布或曲线204(图2所示)和/或床分布。例如，用户可输入若干参数以计算滤芯在含一种或多种化学污染物环境中在一个或多个浓度的排放浓度分布。ECP子模块1 接收这些参数并基于所述参数以及一个或多个数学模型计算排放浓度分布204，所述数学模型用于基于所述参数计算排放浓度分布204。在一个实施例中，ECP子模块1 获得一个或多个默认值用于任何由数学模型要求的参数或变量，其中数学模型用于计算排放浓度参数204，而不由用户输入。例如，ECP子模块1 可从一个或多个计算机可读存储介质110、 112获得默认值用于任何不由用户输入的变量。穿透时间子模块130接收一个或多个输入参数(如下所述)并计算穿透时间 206(图2所示)。例如，用户可输入若干参数以计算滤芯在含一种或多种化学污染物的环境中在一个或多个浓度下的使用寿命。穿透时间子模块130接收这些参数并基于所述参数以及一个或多个数学模型计算穿透时间206，所述数学模型用于基于所述参数计算穿透时间206。在一个实施例中，穿透时间子模块130获得一个或多个默认值用于任何由数学模型要求的参数或变量，其中数学模型用于计算穿透时间206，但不由用户输入。例如，穿透时间子模块130可从一个或多个计算机可读储存介质110、112获得默认值用于任何不由用户输入的变量。输出子模块132将子模块1 至132 (如上所述)中的一个或多个的输出作为输出120传输至输出设备108。输出子模块132可使输出120图形地显示输出120、打印输出 120，或以其他方式向系统100的用户传输输出120。在操作中，处理器模块102接收一个或多个参数并使用所述参数产生排放浓度分布204、穿透时间206、在一个或多个时间点的床分布、和/或滤芯推荐M0。在被称为使用寿命计算模式的第一操作模式中，处理器模块102获得或接收一个或多个参数以确定一个或多个排放浓度分布204和穿透时间206。在被称为滤芯选择模式的第二操作模式中，处理器模块102获得或接收一个或多个参数以确定推荐的滤芯。处理器模块102可执行同时或单独地执行寿命计算模式和滤芯选择模式。在使用寿命计算模式中，排放浓度分布204或穿透时间206可用于基于参数表示滤芯的使用寿命。例如，基于输入参数，处理器模块102可确定滤芯在一种或多种化学污染物以不安全水平穿透过滤器并到达用户之前可使用多久。在使用寿命计算模式中由处理器模块102使用的输入参数包括但不限于一个或多个使用条件参数。使用条件参数包括与滤芯正在或将被使用的方式相关的数据或信息。例如，使用条件参数可包括但不限于一个或多个滤芯类型、化学污染物、化学浓度、职业暴露限制、以及现场条件。滤芯类型是正在使用或希望使用的滤芯的类型。例如，用户希望包括在空气呼吸器中的滤芯类型可由用户在用户界面106输入并传输至处理器模块102作为输入104。在另一例中，主动传感器116能够确定用户正在使用何种滤芯并将滤芯类型传输至处理器模块102作为输入122。在另一例中，滤芯类型可由处理器模块102基于用户对特定类型的呼吸器的喜好和/或特定颗粒保护水平来确定。呼吸器的类型可包括其中使用或将使用滤芯的空气呼吸器的厂牌和/或型号。颗粒保护水平可包括用户认为可允许通过滤芯到达用户的化学颗粒的数量。呼吸器的类型和/或颗粒保护水平可由用户使用用户界面106输入并作为输入104传输。作为替换，呼吸器的类型可由一个或多个主动和被动传感器116、118 确定并作为输入122、IM传输至处理器模块102。基于呼吸器的类型和/或颗粒保护水平， 处理器模块102可缩减用户可用的所有潜在滤芯的列表。可用滤芯的列表可存储在一个或多个计算机可读存储介质110、112中。处理器模块102可以访问该列表并移除那些不满足由呼吸器类型和/或颗粒保护水平限定的规则的滤芯。例如，列表中的一些滤芯可能在输入至处理器模块102的呼吸器类型中不工作。基于经缩减的潜在滤芯列表，处理器模块102 可针对经缩减的列表中的一个或多个滤芯确定排放浓度分布204和/或穿透时间206。作为替换，处理器模块102可在输出设备108向用户呈现经缩减的滤芯列表。用户于是能够使用用户界面106在列表中选择一个或多个滤芯。化学污染物是由滤芯过滤的一个或多个化学物类。化学污染物包括由被动和/或主动传感器118、116检测并作为输入124、122传输至处理器模块102的那些化学物类。作为替换，化学污染物可包括这些由用户使用用户界面106输入并作为输入104传输的化学物类。化学浓度是使用或将使用所述滤芯的环境中的一种或多种化学污染物的浓度。例如，化学污染物可以是蒸汽、液体及/或浮质浓度。化学浓度可包括由被动和/或主动传感器118、116检测并作为输入124、122传输至处理器模块102的浓度。作为替换，化学浓度可包括用户使用用户界面106输入并作为输入104传输的那些化学物类的浓度。在另一个实施例中，化学浓度是通过或穿透滤芯的一种或多种化学污染物的最大浓度。该最大浓度可被称为穿透浓度。处理器模块102可获得用于化学浓度参数的默认值。例如，处理器模块102可从一个或多个计算机可读储存介质110、112获得针对用户输入的化学污染物的化学浓度的默认值。针对化学浓度参数的默认值可与用户输入的一个或多个其他参数相关联。例如，针对化学浓度的默认值可随用户输入的化学污染物和/或滤芯类型的不同而不同。针对一个或多个化学浓度参数和来自用户的输入参数的不同默认值之间的关联可被存储在位于计算机可读存储介质110、112的至少一个内的表格、数据库，或其他存储器结构中。职业暴露限度包括在将要使用滤芯的环境中对一种或多种化学污染物的量或浓度的一个或多个限定。例如，职业暴露限度可以是对人类会在特定时间期间暴露于其中的化学污染物的量或浓度的法律要求限定。职业暴露限定可由用户在用户界面106输入并作为输入104传输。作为替换，职业暴露限定可被存储在计算机可读存储介质110和/或112 中并由处理器模块102从中获得。处理器模块102可获得用于职业暴露限定参数的默认值。例如，处理器模块102可从一个或多个计算机可读存储介质110、112处获得职业暴露限定的默认值。职业暴露限定参数的默认值可与用户输入的一个或多个其他参数相关联。 例如，用于职业暴露限定的默认值可随用户输入的化学污染物和/或滤芯类型的不同而不同。用于职业暴露限定参数和一个或多个来自用户的其他输入参数的不同默认值之间的关联可被存储在位于计算机可读存储介质110、112的至少一个的表格、数据库，或其他存储器结构中。现场条件参数包括与滤芯正用于或将要用于的环境相关的一个或多个参数。例如，环境压力、温度和/或相对湿度可作为现场条件参数传输至处理器模块102。在一个实施例中，呼吸速率作为现场条件参数传输至处理器模块102。呼吸速率是用户期望的呼吸速率或者当前正在使用特定滤芯的用户的测得呼吸速率。一个或多个现场条件可由用户在用户界面106输入并作为输入104传输至处理器模块102。在一个实施例中，主动和/或被动传感器116、118测量或感测一个或多个现场条件并且所述现场条件由处理器模块102接收作为输入122和/或124。处理器模块102可获得用于一个或多个现场条件参数的默认值。 例如，处理器模块102可从一个或多个计算机可读存储介质110、112处获得用于环境压力、 温度、相对湿度和/或呼吸速率的默认值。用于现场条件参数的默认值可与用户输入的一个或多个参数相关联。用于一个或多个现场条件参数的不同默认值可与由用户输入的不同化学污染物和/或滤芯类型相关联。例如，用于呼吸速率的默认值可随由用户输入的化学污染物和/或滤芯类型的不同而不同。用于一个或多个现场条件参数的各个默认值和来自用户的输入参数之间的关联可被存储在计算机可读存储介质110、112的至少一个的表格、 数据库或其他存储器结构中。在一个实施例中，用户输入与一个或多个参数相关联的置信水平。例如，用户可对环境压力、呼吸速率、温度、相对湿度，化学浓度等的一个或多个输入5%的置信水平。其他置信水平可由用户输入。总体而言，较大的置信水平表示用户对输入参数数字值较低的置信度。例如，用于华氏80度输入温度参数的5%置信水平表示用户相信温度参数位于华氏 76与84度之间。相比之下，用于华氏80度温度参数的10%置信水平表示用户相信温度参数位于华氏72至88度之间。在使用寿命计算模式中，处理器模块102接收一个或多个使用条件参数，并且基于所述参数以及应用于参数的一个或多个数学模型，生成排放浓度分布204和/或穿透时间206。排放浓度分布204和穿透时间206其中任一个或二者可用于确定特定的滤芯能被用户在通过使用条件参数描述的环境及使用方式下使用多久。例如，通过在含给定浓度的特定化学污染物的环境中使用给定类型的滤芯，排放浓度分布204和/或穿透时间206可用于确定在一种或多种化学污染物穿透滤芯并到达用户之前滤芯在环境中可使用多久。在一个实施例中，在处理器模块102接收到最小数目或数量的使用条件参数前，处理器模块102不确定排放浓度分布204和/或穿透时间206。例如，在处理器模块102接收到滤芯类型、(一种或多种)化学污染物和(一个或多个)化学浓度前，处理器模块102 可以不确定排放浓度分布204和/或穿透时间206。在一个实施例中，处理器模块102获得用于任意其他参数或变量的默认值，所述参数或变量用于产生排放浓度分布204和/或穿透时间206。这些默认值可从计算机可读存储介质110、112中一个或多个获得。处理器模块102将床分布、排放浓度分布204和/或穿透时间206 (或表示其中之一的数据)作为输出120传输至输出设备108。输出设备108向用户提供排放浓度分布204 和/或穿透时间206。例如，输出设备108可显示标绘在图上的排放浓度分布204和/或穿透时间206。作为替换，输出设备108可显示排放浓度分布204和/或穿透时间206作为提供给用户的列表报告。在一个实施例中，处理器模块102确定排放浓度分布204和/或穿透时间206并且输出设备108将其显示给用户。用户随后可以调整、改变或增加输入至处理器模块102的参数。于是处理器模块102确定排放浓度分布204和/或穿透时间206的更新版本并且输出设备108将其显示给用户。例如，用户可改变输入处理器模块102的参数并且作为响应，处理器模块102动态改变或更新排放浓度分布204和/或穿透时间206。 通过更新排放浓度分布204和/或穿透时间206，用户随后能够可视地查看改变一个或多个的参数对排放浓度分布204和/或穿透时间206的影响。在一个实施例中，处理器模块102针对多个化学物类或污染物的每一个确定床分布、排放浓度分布204和/或穿透时间206中的至少一个(或表示床分布、排放浓度分布 204和/或穿透时间206中任一个的数据)并将其作为输出120传输至输出设备108。输出设备108显示多个床分布、排放浓度分布204和/或穿透时间206。例如，多个排放浓度分布204可显示在单图上，其中每个排放浓度分布204表示不同化学物类或污染物的浓度。 作为替换，针对多个参数设定的每一个，处理器模块102确定至少一个床分布、排放浓度分布204和/或穿透时间206并在输出设备108上显示。参数设定包括由用户输入的一组参数。不同的参数设定可包括由用户输入的潜在输入参数的不同排列。例如，不同的参数设定可包括一种或多种不同的化学污染物、不同的化学污染物组、不同的滤芯等。用户随后可以容易地可视地同时比较针对不同的化学污染物和/或参数设定的床分布、排放浓度分布 204和/或穿透时间206。在一个实施例中，多个参数设定被保存并存储在一个或多个计算机可读存储介质中并可由处理器模块102访问。例如，若干参数设定可被存储在计算机可读存储介质110 中。用户可以选择要传输至处理器模块102的一个或多个参数设定。参数设定的参数可被传输至输出设备108并显示给用户。处理器模块102随后可以使用由用户选择的参数设定中的一个或多个参数以确定床分布、排放浓度分布204和/或穿透时间206。在一个实施例中，用户选择由另一用户先前输入并保存的参数设定并在随后修改该参数设定中的一个或多个参数，输入额外的参数至该参数设定和/或从该参数设定中移除一个或多个参数。随后处理器模块102可例如基于修改的参数设定确定排放浓度分布204。在一个实施例中，处理模块102针对输入参数的一个或多个值确定床分布、排放浓度分布204和/或穿透时间206中的至少一个(或表示床分布、排放浓度分布204和/ 或穿透时间206中任一个的数据)，其中所述值位于落在输入参数置信水平内的值范围中。 例如，如果用户输入置信水平为5%的温度参数为华氏80度，处理器模块102于是可针对落
12入华氏80度的5%之内的多个值确定多个床分布、排放浓度分布204和/或穿透时间206。 这些多个床分布、排放浓度分布204和/或穿透时间206可被同时显示在输出设备108上。 作为替换，处理器模块102针对在置信水平内的参数值确定床分布、排放浓度分布204和/ 或穿透时间206，其中所述置信水平提供最安全的，或最保守的通过使用落入置信水平内的参数值范围确定的各种床分布、排放浓度分布204和/或穿透时间206。例如，处理器模块 102可针对置信水平5%的华氏80度或即华氏76至84度的温度参数来确定对位于华氏76 至84之间的多个温度的最短穿透时间出现在华氏84度的温度参数。在该例中，处理器模块102将最短的穿透时间206传输至输出设备108以向用户呈现。处理器模块102因此可基于用户的输入置信水平确定作为安全限定的保守床分布、排放浓度分布204和/或穿透时间206并且在输出设备108呈现。使用任意多个数学模型多次计算排放浓度分布204、穿透时间206和/或一个或多个床分布以确定排放浓度分布204、穿透时间206和/或床分布，所述数学模型使用一个或多个上述输入参数。例如，在一个实施例中，使用用于确定排放浓度分布204的新模型。 被称为Ding模型的这一模型包括对吸附过程的两个假设(a)对于发展完全、恒定供给的吸附过程，无量纲的化学势可随着床位置指数地变化；和(b)当浓度波从床发展而出时波速随时间加速。Ding模型能在几个数量级浓度的大范围内配合实验数据。Ding模型可在给定吸附平衡和两个参数敏感度至特定操作条件时作为预报工具使用。Ding模型也可应用至用于空气净化过程的吸附和反应的过程。Ding模型可用于克服现有模型的若干缺点。 例如，Ding模型可用于计算在不同有毒物水平、不同供给浓度、和不同残余寿命次数下的使用寿命。Ding模型可用于后估计不同次的吸附床分布以帮助设计过滤器。Ding模型可更准确地计算具有相对低分子量和/或沸点的化学污染物的排放浓度分布和/或穿透时间。在一个实施例中，用于计算排放浓度分布和/或穿透时间的数学模型基于由用户输入的参数(如上所述)和设法被过滤的化学污染物的物理性质的组合。如上所述，化学污染物可由用户输入。化学污染物的物理性质可从计算机可读存储介质中获得，例如从计算机可读存储介质110、112中的一个或多个获得。例如，计算机可读存储介质112可包括一个存储与用户输入的化学污染物的相关物理性质的数据库。该数据库还可包括其他相关化学物和化合物的物理性质数据。例如，数据库能存储关于水和大气的物理性质数据。物理性质数据数据库可以是一个或多个公共数据库、私有数据库和自定义数据库。关于公共数据库，该数据库可以是可经因特网公共访问的数据库。私有数据库可以是可由限制数量用户访问的数据库。例如，私有数据库可以是经内连网只可由那些通过登陆和密码程序授权的用户访问的数据库。自定义数据库例如可以是从公共和/或私有数据库获得物理性质信息但以自定义方式组织和/或过滤数据的数据库。例如，数据库可以包括每个由用户选择的化学污染物的一个或多个的性质。这些性质包括但不限于一个或多个化学概要服务(“CAS”)注册号、化学方程式、分子量、液体密度(例如以克每立方厘米)、摩尔极性(例如以Pe)、水溶解性、蒸汽模型(例如模型0 或模型1)、蒸汽模型A，B, C中的一个或多个、化学物名称、昵称或别名、对生命和健康造成直接伤害(“IDLH”)的限定(例如以百万分之)、推荐暴露限定(“REL”)(例如以百万分之)、可允许暴露限定(“PEL”)(例如以百万分之)、阈限值(“TLV”)(例如以百万分之)， 以及评论。所述评论可包括任何额外相关的信息。在一个实施例中，蒸汽模型的模型0可以是Antoine格式的蒸汽模型并由以下方程式描述IoeilP.^''-/;方程式 15)
(-/ , Λ蒸汽模型1可以是Antoine格式的蒸汽模型并由以下方程式描述
B；η Pjon- — A ~ 厂「Γ (方程式 16)
C ‘ 1 . .K化学物的性质可由系统100的管理员输入。在一个实施例中，一个或多个化学性质可从NIST网络书获得，可从http://webb00k. nist. gov/获得。一个或多个化学性质可以从 NIOSH IDLH 指导书或网页中获得，可从 http://www. cdc. gov/niosh/idlh/intridl4. html获得。如果特定的属性不能从数据库中获得并且尚未由用户提供，则系统可向用户发出可听和/或可视警告。Ding模型限定了设法被滤芯过滤的化学污染物的化学势的不同，为Φ 二 -^^一 Ξ(方程式 1)
■Λ 丨丨-r /111 i其中Φ是位于滤芯滤床中化学污染物的局部化学势和化学污染物在供给浓度或使用滤芯的环境中的浓度中的化学势之间的区别；φ是滤床中给定位置处的化学污染物的化学势；(Pf是化学污染物在供给浓度中的化学势；φο是化学污染物在波前的化学势，或当化学污染物穿透滤床时化学污染物的穿透曲线前部。Ctl被定义为化学污染物在穿透曲线前部的浓度。C*和C/被定义为参考基本恒定或恒定供给浓度(Cf)的无量纲变量。化学势 (φ )可如下定义φ = RT In C (方程式 2)在一个实施例中，可任意地定义穿透曲线前部以有效地消除滤床的任何清洁区域或基本没有化学物浓度的区域的影响。在该实施例中，化学污染物的无量纲位置(ζ)以及与滤床中化学污染物的特定位置相关联的无量纲时间(τ )可如下定义S —* ‘(方程式 3)「二厂‘ (方程式 4)其中ζ是滤床中以米表示的位置或定位；^是在滤床中以米表示的穿透曲线前部的位置；Zref是在滤床中用米表示的参考位置；t是以秒表示的时间；、是以秒表示其中穿透曲线前部定位在滤床中的位置^处的时间；以及trf为以秒表示的参考时间。在一个实施例中，在穿透波前，眼镜蛇值ζ和时间τ均为零并且化学污染物在穿透波前的浓度(C) 如上所述是Q。在这个实施例中，在参考点，位置(ζ)和时间(τ)均为1并且浓度(C)为参考浓度(Cref)。当时间(τ )增加并接近无限(-)时，浓度(C)等于参考浓度(Cref)。如果滤芯保留在包括化学污染物的环境中，或当化学污染物的恒定供给继续时， Φ，或即位于滤芯滤床中化学污染物的局部化学势和在供给浓度中化学污染物的化学势之差，随在滤床中的位置而改变。Φ的变化可如下表示ΙηΦ = ζ 1ηΦΓ6 (方程式 5)
其中是位于滤床中参考位置处化学污染物的化学势和在供给浓度中化学污染物的化学势之差。当化学污染物的波从滤芯中的滤床发展而出时，波的位置可随时间加速。波从滤床发展出的速度可根据以下相对时间变化W 二 τΝ — (方程式 6)其中U *为速度并且zeta ( )是被称为“眼镜蛇值”的加速度因子。由于对于许多化学污染物来说排放浓度分布204呈眼镜蛇状(图2所示)，zeta ( )因此被称为眼镜蛇值。在一个实施例中，以基本恒定或减速速度(υ *)从滤床发展出的化学污染物的波具有小于ι的眼镜蛇值( )，而以加速速度(υ 从滤床发展出的化学污染物波具有大于 ι的眼镜蛇值( )。可从数据或用户输入经验地确定一个或多个眼镜蛇值( )。例如，眼镜蛇值( )列表可由实验数据确定并被存储在计算机可读存储媒体ιιο、ι 2的一个或多个中以由处理器模块102访问。相应地，化学污染物的位置(ζ )可如下表示( = i > T — Ts (方程式 7)将方程式6代入方程式4中产生以下关系In Φ 二 τ〈 Id #rc/ (方程式 8)方程式7与Ding模型一起使用以表示床分布的大概形状并可单独使用或与在此所述其他方程的一个或多个联合使用以产生排放浓度分布。例如，在滤床606(图6所示) 离滤芯600 (图6所示)的端口 624 (图6所示)最近的一端处的化学污染物浓度可通过多次使用Ding模型进行计算。随后可对位于滤床606所述端处的化学污染物浓度相对于时间作图以示出穿透滤床606的化学污染物的浓度。Ding模型的化学计量时间(ts)可如下确定
权利要求
1.一种用于确定排放浓度分布、穿透时间和滤芯推荐中的至少一个的方法，所述方法包括接收至少一个输入参数；基于所述输入参数确定排放浓度分布、穿透时间和滤芯推荐中的至少一个；以及图形地显示排放浓度分布、穿透时间和滤芯推荐中的至少一个，所述排放浓度分布包括一种化学物类在一时间段内的浓度的绘图，所述穿透时间包括预定浓度的化学物类穿过滤芯的时间。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述接收步骤包括接收环境压力、环境温度、相对湿度、呼吸速率、化学污染物、化学浓度、职业暴露限制、用户选择滤芯、和滤芯选择参数中的一个或多个。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述接收步骤包括 接收呼吸器类型和颗粒保护水平中的至少一个；以及基于呼吸器类型和颗粒保护水平中的至少一个确定用户选择滤芯。
4.如权利要求2所述的方法，其中所述滤芯选择参数包括如下的至少一项最小使用寿命、舒适指示符、价格、来自先前基于至少一个普通输入参数确定的至少一个滤芯推荐的经验结果、滤芯的当前存货、区域滤芯要求、逐步淘汰滤芯的指示、以及逐步引进滤芯的指7J\ ο
5.如权利要求4所述的方法，其中所述舒适指示符包括过滤重量和吸气阻力中的至少一个。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述确定步骤包括仅当在接收步骤接收到最小水平的输入参数时，确定排放浓度分布、穿透时间和滤芯推荐中的至少一个。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述确定步骤包括获得一个或多个额外输入参数， 所述额外输入参数包括至少一个未在接收步骤被接收到但对确定排放浓度分布、穿透时间和滤芯推荐中至少一个而言是必要的参数。
8.如权利要求1所述的方法，进一步包括 接收输入参数的更新和新输入参数中的至少一个；基于更新和新输入参数中的至少一个更新排放浓度分布、穿透时间和滤芯推荐中的至少一个以确定更新的排放浓度分布、更新的穿透时间和更新的滤芯推荐中的至少一个；以及显示更新的排放浓度分布、更新的穿透时间和更新的滤芯推荐中的至少一个，所述排放浓度分布包括一种化学物类在一时间段内的浓度绘图，所述穿透时间包括预定浓度的化学物类穿透滤芯的时间。
9.如权利要求1所述的方法，其中确定排放浓度分布包括计算所述化学物类的穿透波前穿过滤床的位置，所述位置是如下两项中至少一项的函数穿透波前以此从滤床发展开的发展速度、和时间的加速度因子次幂，所述加速度因子对于减速发展速度的穿透波前小于1并且对于加速发展速度的穿透波前大于1。
10.如权利要求ι所述的方法，其中确定排放浓度分布包括根据ζ=τ 计算化学物类通过滤床的位置，其中ζ为位置，t为在所述时间段内的时间，并且 为加速度因子，所述加速度因子对于减速发展速度的穿透波前小于1并且对于加速发展速度的穿透波前大于1。
11.如权利要求1所述的方法，其中接收包括从传感器接收至少一个输入参数。
12.—种计算机可读存储介质，包括用于确定排放浓度分布、穿透时间和滤芯推荐中的至少一个的一组或多组指令，所述指令组包括用于接收至少一个输入参数的指令；基于所述输入参数用于确定排放浓度分布、穿透时间和滤芯推荐中的至少一个的指令；以及用于图形地显示排放浓度分布、穿透时间和滤芯推荐中的至少一个的指令，所述排放浓度分布包括一种化学物类在一时间段内的浓度绘图，所述穿透时间包括预定浓度化学物类穿透滤芯的时间。
13.如权利要求12所述的计算机可读存储介质，其中用于接收的指令包括用于接收环境压力、环境温度、相对湿度、呼吸速度、化学污染物、化学浓度、职业暴露限制、用户选择滤芯、和滤芯选择参数中的一个或多个的指令。
14.如权利要求13所述的计算机可读存储介质，其中用于接收的指令包括用于接收呼吸器类型和颗粒保护水平中的至少一个的指令，进一步包括用于基于呼吸器类型和颗粒保护水平中的至少一个确定用户选择滤芯的指令。
15.如权利要求13所述的计算机可读存储介质，其中所述滤芯选择参数包括使用寿命、舒适指示符、价格、来自先前基于至少一个普通输入参数确定的至少一个滤芯推荐的经验结果、滤芯的当前存货、区域滤芯要求、逐步淘汰滤芯的指示、以及逐步引进滤芯的指示。
16.如权利要求12所述的计算机可读存储介质，其中所述用于确定的指令包括用于仅当在接收步骤接收到最小水平的输入参数时确定排放浓度分布、穿透时间和滤芯推荐中的至少一个的指令。
17.如权利要求12所述的计算机可读存储介质，进一步包括用于基于所述至少一个输入参数更新排放浓度分布、穿透时间和滤芯推荐中的至少一个和显示步骤，并且显示更新的排放浓度分布、更新的穿透时间和更新的滤芯推荐中的至少一个的指令。
18.如权利要求12所述的计算机可读存储介质，其中用于确定的指令包括用于计算化学污染物的穿透波前穿过滤床的位置的指令，所述位置是如下两项中至少一项的函数穿透波前以此从滤床发展开的发展速度、和时间的加速度因子次幂，所述加速度因子对于减速发展速度的穿透波前小于1并且对于加速发展速度的穿透波前大于1。
19.如权利要求12所述的计算机可读存储介质，其中所述用于接收的指令包括用于从传感器接收至少一个输入参数的指令。
20.如权利要求12所述的计算机可读存储介质，其中所述用于确定的指令包括根据算化学物类通过滤床的位置的指令，其中ζ为位置，t为在所述时间段内的时间，并且 为加速度因子，所述加速度因子对于减速发展速度的穿透波前小于ι并且对于加速发展速度的穿透波前大于1。
21.一种用于确定排放浓度分布、穿透时间和滤芯推荐中的至少一个的系统，所述系统包括配置为输入至少一个输入参数的用户界面；与所述用户界面通信耦联并接收所述输入参数的处理器模块，所述处理器模块基于所述输入参数确定排放浓度分布、穿透时间和滤芯推荐中的至少一个；以及与所述处理器模块通信耦联的输出设备，所述输出设备图形地显示排放浓度分布、穿透时间和滤芯推荐中的至少一个，所述排放浓度分布包括一种化学物类在一时间段内的浓度绘图，所述穿透时间包括预定浓度的化学物类穿透滤芯的时间。
22.如权利要求21所述的系统，其中所述输入参数包括如下的一项或多项环境压力、 环境温度、相对湿度、呼吸速度、化学污染物、化学浓度、职业暴露限制、用户选择滤芯、最小使用寿命、舒适指示符、价格、来自先前基于至少一个普通输入参数确定的至少一个滤芯推荐的经验结果、滤芯的当前存货、区域滤芯要求、逐步淘汰滤芯的指示、以及逐步引进滤芯的指示。
23.如权利要求21所述的系统，其中所述处理器模块被配置为接收输入参数的更新和新输入参数中的至少一个并且基于更新和新输入参数中的至少一个更新排放浓度分布、穿透时间和滤芯推荐中的至少一个以确定更新的排放浓度分布、更新的穿透时间和更新的滤芯推荐中的至少一个，其中所述输出设备被配置为显示更新的排放浓度分布、更新的穿透时间和更新的滤芯推荐、排放浓度分布中的至少一个。
24.如权利要求21所述的系统，其中所述处理器模块通过计算化学物类的穿透波前穿透滤床的位置确定排放浓度分布，所述位置是如下两项中至少一项的函数穿透波前以此从滤床发展开的发展速度、和时间的加速度因子次幂，所述加速度因子对于减速发展速度的穿透波前小于1并且对于加速发展速度的穿透波前大于1。
25.如权利要求21所述的系统，进一步包括与处理器模块通信耦联的传感器，所述传感器被配置为将至少一个输入参数传输至处理器模块。
全文摘要
一种用于确定排放浓度分布、穿透时间和滤芯推荐中的至少一个的方法，所述方法包括接收至少一个输入参数；基于所述输入参数确定排放浓度分布、穿透时间和滤芯推荐中的至少一个；以及图形地显示排放浓度分布、穿透时间和滤芯推荐中的至少一个。所述排放浓度分布包括一种化学物类在一时间段内的浓度的绘图，所述穿透时间包括预定浓度的化学物类穿过滤芯的时间。
文档编号A62B18/08GK102215914SQ200980126491
公开日2011年10月12日 申请日期2009年5月27日 优先权日2008年5月30日
发明者A·E·斯陶布斯, M·法汉姆, 丁育清 申请人:斯科特科技股份有限公司
技术领域：
本发明一般地涉及用于确定空气过滤器的使用寿命的系统及方法，尤其涉及用于计算空气净化呼吸器滤芯的使用寿命的系统及方法。
背景技术：
在美国，确定空气净化呼吸器的滤芯或滤芯中的滤床的使用寿命是一项监管要求。而且，许多空气净化呼吸器的用户希望改变(changeout)数据和/或计算估计使用寿命。改变数据可包括，例如，何时应当将空气净化呼吸器中的滤芯换掉或用新的滤芯替换的时间表。计算估计使用寿命可包括确定空气净化呼吸器中的滤芯应当维持多久。改变数据和计算估计使用寿命二者均可整体或部分基于其中使用滤芯和呼吸器的输入条件。已知的用于确定空气净化呼吸器滤芯的改变数据和计算使用寿命的方法和系统具有若干缺点。例如，已知的系统和方法不提供排放浓度分布(effluent concentration profile)的图形输出、滤芯的穿透时间(breakthrough time)或使用寿命。并且，这些系统和方法不提供基于来自用户的动态改变输入对排放浓度分布、穿透时间和使用寿命的动态计算。而且，这些系统和方法在一定程度上确定了穿透时间或使用寿命，但穿透时间或使用寿命以之为基础的数学模型没有准确地确定针对许多污染物的穿透时间或使用寿命，所述污染物包括许多具有相对低分子量和/或低沸点的污染物。因此，需要一种针对空气净化呼吸器滤芯来确定改变数据和使用寿命计算的系统和方法，所述系统和方法提供排放浓度分布的图形输出，允许动态计算使用寿命并且基于多个准确的模型。
发明内容
在一个实施方式中，一种用于确定排放浓度分布、穿透时间和滤芯推荐中的至少一个的方法包括接收至少一个输入参数，基于输入参数确定排放浓度分布、穿透时间和的滤芯推荐中的至少一个，以及图形地显示排放浓度分布、穿透时间和滤芯推荐中的至少一个。排放浓度分布包括一种化学物类在一时间段内的浓度绘图。穿透时间包括预定浓度的化学物类穿过滤芯的时间。在另一实施例中，一种计算机可读存储介质包括用于确定排放物浓度分布、穿透时间和滤芯推荐中的至少一个的一组或多组指令，所述指令组包括用于接收至少一个输入参数的指令、用于基于输入参数确定排放浓度分布、穿透时间和滤芯推荐中的至少一个的指令，以及用于图形地显示排放浓度分布、穿透时间和滤芯推荐中的至少一个的指令。排放浓度分布包括一种化学物类在一时间段内的浓度绘图。穿透时间包括预定浓度的化学物类穿透滤芯的时间。在其他实施例中，一种用于确定排放浓度分布、穿透时间和滤芯推荐中至少一个的系统包括用户界面、处理器模块和输出设备。用户界面被配置为输入至少一个输入参数。 处理器模块可与用户界面通信耦联并接收所述输入参数。处理器模块基于输入参数确定排放浓度分布、穿透时间和滤芯推荐中的至少一个。输出设备与处理器模块通信耦联并图形地显示排放浓度分布、穿透时间和滤芯推荐中的至少一个。排放浓度分布包括一种化学物类在一时间段内的浓度绘图。穿透时间包括预定浓度的化学物类穿透滤芯的时间。
图1是根据一个实施例的排放浓度计算系统的框图。图2是根据一个实施例的图形用户界面的图示，该图形用户界面用于将一个或多个参数输入图1所示的系统中并向用户显示图1所示的输出。图3是根据一个实施例的用于将一个或多个参数输入图1所示的系统的图形用户界面的图示。图4是用于确定排放浓度分布、穿透时间和滤芯推荐中的至少一个的方法流程图。图5示出了可将在此描述的一个或多个实施例存储、分配和安装在计算机可读介质上的示意性方式的框图。图6是根据示意性实施例的滤芯分解图。
具体实施例方式当连同附图一起阅读时，将更好地理解前面的简介以及下面对本发明的某些实施例的详细描述。各个附图在一定程度上示出各种实施例的功能块，所述功能块不一定指明硬件电路之间的划分。因此，例如，一个或多个所述功能块(例如处理器或存储器)可在单片硬件中(例如，通用信号处理器或随机存取存储器、硬盘等)实现。类似地，所述程序可以是独立程序、可以合并为操作系统中的子例程、可以是所安装的软件包中的函数等等。应当理解各种实施方式并非限于图中所示的布置和手段。如在此所使用的，以单数叙述和以“a”或“an”开始的元件或步骤应理解为不排除复数个所述元件或步骤，除非明确声明了这种排除。进一步地，参考本发明的“一个实施例” 并非旨在解释为排除同样包含所述特征的其他实施例存在。而且，除非明确相反地声明， “包括”或“具有”一个或多个具有具体属性的元件的实施例可以包括其他不具有该属性的这种元件。应当注意尽管一个或多个实施例可连同用于空气净化呼吸器的滤芯进行描述，但是在此描述的实施例不限于空气净化呼吸器。更具体地，一个或多个实施例可以结合不同类型的过滤系统实现，所述过滤系统例如包括用于建筑物的空气过滤系统。而且，当一个或多个实施例可被描述为使用一个或多个计算机设备或系统实现时，在此描述的实施例不限于基于计算机的系统和方法。更具体地，一个或多个实施例可以结合不基于计算机的设备和方法实施。例如，当一个实施例包括基于由用户输入基于计算机的系统中的一个或多个参数来计算滤芯的穿透时间或使用寿命时，可使用计算尺或轮计算器(wheel calculator) 来计算穿透时间或使用寿命。计算尺或轮计算器可基于各种已知输入提供穿透时间或使用
寿命ο下面详细描述用于计算和显示信息的系统和方法的示意性实施例。更具体地，提供了对用于动态地确定和显示排放浓度分布、穿透时间和滤芯推荐的示意性系统和方法具体描述。一个或多个在此描述的实施例的技术效果包括以下中的至少一个，基于一个或多个由用户输入的参数来图形显示穿透时间和/或排放浓度分布，基于来自用户的变化的参数来动态调整穿透时间和/或排放浓度分布，基于来自用户的输入向用户推荐滤芯，以及基于来自用户的变化的输入动态更改推荐的滤芯。图6是根据示意性实施例的滤芯600的分解图。滤芯600包括容纳滤床606的顶部和底部主体602，604。滤床606例如可包括由一种或多种化学药品浸渍的活性炭。多个额外的滤层608、610每个可包括额外的活性炭层。固位元件612、614可将滤层608、610保持在滤芯600内。格栅616机械地过滤通过滤芯600的浮质颗粒。提供密封元件618和粘合剂620用于以在组装状态下密封滤芯600。在操作中，空气通过底部主体604中的进气口 622并通过滤层608、610和滤床606。当空气穿过滤层608、610和滤床606时，空气中的一种或多种污染物可被滤出或吸附在过滤层608、610和/或滤床606中的材料上。经过滤的空气继续穿过滤芯600并通过顶部主体602中的端口 6 离开滤芯600。接着经过滤的空气可以例如通过一个或多个管或导管传送至用户。滤床606的有效性会随着连续使用而降低。例如，当越来越多的污染空气穿过滤床606以及/或当较高浓度的化学污染物穿过滤床606时，滤床606在滤出化学污染物方面变得不太有效。最终，穿过滤床606的化学污染物浓度可超过最大允许浓度。这发生的时间可称之为滤芯600的穿透时间或使用寿命。一旦经过了滤芯600的穿透时间或使用寿命，滤芯600可能无法再用于保护用户免于化学污染物。图1是根据一个实施例的排放浓度计算系统100的框图。系统100包括处理器模块102，尤其用于接收用户在用户界面106的输104并确定排放浓度分布204 (图2所示)、 穿透时间206(图2所示)以及滤芯推荐MO(图2所示)中的至少一个。排放浓度分布 204包括一个或多个穿过滤芯滤床的化学物类的浓度随时间变化的图示。在一个实施例中， 排放浓度分布204表示位于滤床606 (图6所示)一端的一个或多个化学物类相对于时间的浓度。例如，排放浓度分布204表示最接近滤芯600(图6所示)顶部主体602(图6所示)中端口 624(图6所示)的滤床606 —端的化学物类的浓度。在该例中，排放浓度分布 204表示穿过滤芯600到达滤芯600用户的化学物类的近似浓度。穿透时间206包括给定浓度的一个或多个化学物类从周围环境穿透滤芯并到达滤芯用户的时间。滤芯推荐240包括一个或多个基于由用户提出的标准推荐给用户的滤芯。在另一实施例中，处理器模块102在用户界面106处接收来自用户的输104并确定床分布。床分布是滤床606(图6所示)中一个或多个化学物类浓度相对于滤床606中的位置的图示。例如，床分布可图形地示例在给定时间滤床606中的化学物类相对于滤床 606厚度中不同位置的浓度。处理器模块102在一个实施例中多次确定床分布。然后可通过比较由处理器模块102在增加的时间段生成的多个床分布而将化学物类通过滤床606的运动可视化。处理器模块102和用户界面106由一个或多个有线、无线或网络连接(例如，LAN、 WAN、因特网或内连网)彼此直接地或间接地通信耦联。用户界面106包括能向处理器模块 102传输一个或多个输入参数并传输所述输入参数作为输入104的设备、系统或装置。例如，用户界面106可包括一个或多个键盘、鼠标、指示笔、触摸屏、麦克风等。在另一例中，用户界面106包括单独的计算设备，例如PC、膝上型计算机、智能电话等。在一个实施例中，处理器模块102和用户界面106通过一个或多个网络连接(包括因特网)彼此通信。例如， 系统100可以是使用web浏览器作为用户界面106的基于因特网的系统。在所示实施例中，处理器模块102与计算机可读存储介质110通信耦联。计算机可读存储介质110可包括一个或多个能够存储数据的计算机可读存储器，例如硬盘、RAM、 ROM、闪存、⑶驱动、DVD驱动等。计算机可读存储介质110可通过一个或多个有线、无线或网络连接(例如LAN、WAN、因特网或内连网)直接地或间接地与处理器模块102通信。在另一个实施例中，多个计算机可读存储介质与处理器模块102通信耦联。例如，额外的计算机可读存储介质112可与处理器模块102通信耦联。计算机可读存储介质112可包括存储一个或多个参数的数据库114，所述参数可由处理器模块102使用以确定排放浓度分布 204 (图2所示)、穿透时间206 (图2所示)以及滤芯推荐MO (图2所示)中的至少一个。处理器模块102与输出设备108通信耦联。输出设备108包括一种能够接收排放浓度分布204、穿透时间206、滤芯推荐M0、床分布和/或表示排放浓度分布204、穿透时间 206、滤芯推荐240和/或床分布的数据并将其呈现给用户的设备、系统或装置。例如，输出设备108可以包括CRT显示器，打印机，诸如I^lm Pilot、移动电话、黑莓等的移动显示单元，计算机存储器，液晶显示屏等等。在一个实施例中，处理器模块102和输出设备108通过一个或多个网络连接(包括因特网)彼此通信。例如，系统100可以是使用web浏览器作为输出设备108的基于因特网的系统。处理器模块102将排放浓度分布204、穿透时间 206、滤芯推荐240和/或表示上述各项的数据作为输出120传输至输出设备108。在一个实施例中，多个处理器模块102、用户界面106和输出设备104是系统100的物理分离的部件。作为替换，多个处理器模块102、用户界面106和输出设备104结合成单个部件。例如， 可提供处理器模块102和输出设备104作为一个或多个微处理器以及放置于空气呼吸器中的LCD屏。在一个实施例中，处理器模块102与主动传感器116通信耦联。主动传感器116 包括配置为感测或测量与一个或多个参数相关的数据的加电设备。数据和参数可被处理器模块102用于确定排放浓度分布204、穿透时间206和滤芯推荐240中的至少一个。处理器模块102和主动传感器116可通过一个或多个有线、无线或网络连接(例如，LAN、WAN、因特网或内连网)直接地或间接地连接。主动传感器116可预先向处理器模块102报告测量的或感测的数据作为输入122。例如，主动传感器116可以是能够向处理器模块102传送参数作为输入122的加电传感器。在一个实施例中，处理器模块102与被动传感器118通信耦联。被动传感器118 包括被配置为感测与一个或多个参数相关的数据的非加电设备。数据或参数可被处理器模块102用于确定排放浓度分布204、穿透时间206以及滤芯推荐240中的至少一个。处理器模块102和被动传感器118可通过一个或多个有线、无线或网络连接(例如，LAN、WAN、因特网或内连网)直接地或间接地连接。处理器模块102可测量来自被动传感器118的数据或参数作为输入124。处理器模块102包括多个子模块，包括推荐滤芯子模块126、排放浓度分布子模块 128、穿透时间子模块130，以及输出子模块132。虽然处理器模块102概念地示出为子模块 126至132的集合，但是可利用专用硬件板、DSP、处理器等的任何组合实现。作为替换，处理器模块102和/或子模块1 至132可利用带有单个处理器或多个处理器、带有在各处理器之间分配的函数运算的现货供应的PC来实现。作为再一个选择，子模块1 至132可利用混合配置实现，其中使用专用硬件执行特定的模块功能，同时使用现货供应的PC等执行剩余的模块功能。子模块126至132还可以实现为处理器单元中的软件模块。可通过处理器模块102控制子模块1 至132的操作。例如，子模块1 至132 可执行中程处理器(mid-processor)操作。推荐滤芯子模块1 接收一个或多个输入参数 (如下所述)，访问可用滤芯的列表、表格、数据库等中的任一个，并基于输入参数推荐列表中的一个或多个滤芯。例如，用户可以输入用于滤芯的若干标准作为一个或多个如下描述的输入参数。推荐滤芯子模块126接收这些标准并缩减所有潜在滤芯的列表。基于这些标准和剩余的滤芯，推荐滤芯子模块1 选择一个或多个滤芯以推荐给用户。用于推荐可能滤芯的初始列表可存储在一个或多个计算机可读存储介质110、112中。排放浓度分布(“ECP”)子模块1 接收一个或多个输入参数(如下所述)并计算排放浓度分布或曲线204(图2所示)和/或床分布。例如，用户可输入若干参数以计算滤芯在含一种或多种化学污染物环境中在一个或多个浓度的排放浓度分布。ECP子模块1 接收这些参数并基于所述参数以及一个或多个数学模型计算排放浓度分布204，所述数学模型用于基于所述参数计算排放浓度分布204。在一个实施例中，ECP子模块1 获得一个或多个默认值用于任何由数学模型要求的参数或变量，其中数学模型用于计算排放浓度参数204，而不由用户输入。例如，ECP子模块1 可从一个或多个计算机可读存储介质110、 112获得默认值用于任何不由用户输入的变量。穿透时间子模块130接收一个或多个输入参数(如下所述)并计算穿透时间 206(图2所示)。例如，用户可输入若干参数以计算滤芯在含一种或多种化学污染物的环境中在一个或多个浓度下的使用寿命。穿透时间子模块130接收这些参数并基于所述参数以及一个或多个数学模型计算穿透时间206，所述数学模型用于基于所述参数计算穿透时间206。在一个实施例中，穿透时间子模块130获得一个或多个默认值用于任何由数学模型要求的参数或变量，其中数学模型用于计算穿透时间206，但不由用户输入。例如，穿透时间子模块130可从一个或多个计算机可读储存介质110、112获得默认值用于任何不由用户输入的变量。输出子模块132将子模块1 至132 (如上所述)中的一个或多个的输出作为输出120传输至输出设备108。输出子模块132可使输出120图形地显示输出120、打印输出 120，或以其他方式向系统100的用户传输输出120。在操作中，处理器模块102接收一个或多个参数并使用所述参数产生排放浓度分布204、穿透时间206、在一个或多个时间点的床分布、和/或滤芯推荐M0。在被称为使用寿命计算模式的第一操作模式中，处理器模块102获得或接收一个或多个参数以确定一个或多个排放浓度分布204和穿透时间206。在被称为滤芯选择模式的第二操作模式中，处理器模块102获得或接收一个或多个参数以确定推荐的滤芯。处理器模块102可执行同时或单独地执行寿命计算模式和滤芯选择模式。在使用寿命计算模式中，排放浓度分布204或穿透时间206可用于基于参数表示滤芯的使用寿命。例如，基于输入参数，处理器模块102可确定滤芯在一种或多种化学污染物以不安全水平穿透过滤器并到达用户之前可使用多久。在使用寿命计算模式中由处理器模块102使用的输入参数包括但不限于一个或多个使用条件参数。使用条件参数包括与滤芯正在或将被使用的方式相关的数据或信息。例如，使用条件参数可包括但不限于一个或多个滤芯类型、化学污染物、化学浓度、职业暴露限制、以及现场条件。滤芯类型是正在使用或希望使用的滤芯的类型。例如，用户希望包括在空气呼吸器中的滤芯类型可由用户在用户界面106输入并传输至处理器模块102作为输入104。在另一例中，主动传感器116能够确定用户正在使用何种滤芯并将滤芯类型传输至处理器模块102作为输入122。在另一例中，滤芯类型可由处理器模块102基于用户对特定类型的呼吸器的喜好和/或特定颗粒保护水平来确定。呼吸器的类型可包括其中使用或将使用滤芯的空气呼吸器的厂牌和/或型号。颗粒保护水平可包括用户认为可允许通过滤芯到达用户的化学颗粒的数量。呼吸器的类型和/或颗粒保护水平可由用户使用用户界面106输入并作为输入104传输。作为替换，呼吸器的类型可由一个或多个主动和被动传感器116、118 确定并作为输入122、IM传输至处理器模块102。基于呼吸器的类型和/或颗粒保护水平， 处理器模块102可缩减用户可用的所有潜在滤芯的列表。可用滤芯的列表可存储在一个或多个计算机可读存储介质110、112中。处理器模块102可以访问该列表并移除那些不满足由呼吸器类型和/或颗粒保护水平限定的规则的滤芯。例如，列表中的一些滤芯可能在输入至处理器模块102的呼吸器类型中不工作。基于经缩减的潜在滤芯列表，处理器模块102 可针对经缩减的列表中的一个或多个滤芯确定排放浓度分布204和/或穿透时间206。作为替换，处理器模块102可在输出设备108向用户呈现经缩减的滤芯列表。用户于是能够使用用户界面106在列表中选择一个或多个滤芯。化学污染物是由滤芯过滤的一个或多个化学物类。化学污染物包括由被动和/或主动传感器118、116检测并作为输入124、122传输至处理器模块102的那些化学物类。作为替换，化学污染物可包括这些由用户使用用户界面106输入并作为输入104传输的化学物类。化学浓度是使用或将使用所述滤芯的环境中的一种或多种化学污染物的浓度。例如，化学污染物可以是蒸汽、液体及/或浮质浓度。化学浓度可包括由被动和/或主动传感器118、116检测并作为输入124、122传输至处理器模块102的浓度。作为替换，化学浓度可包括用户使用用户界面106输入并作为输入104传输的那些化学物类的浓度。在另一个实施例中，化学浓度是通过或穿透滤芯的一种或多种化学污染物的最大浓度。该最大浓度可被称为穿透浓度。处理器模块102可获得用于化学浓度参数的默认值。例如，处理器模块102可从一个或多个计算机可读储存介质110、112获得针对用户输入的化学污染物的化学浓度的默认值。针对化学浓度参数的默认值可与用户输入的一个或多个其他参数相关联。例如，针对化学浓度的默认值可随用户输入的化学污染物和/或滤芯类型的不同而不同。针对一个或多个化学浓度参数和来自用户的输入参数的不同默认值之间的关联可被存储在位于计算机可读存储介质110、112的至少一个内的表格、数据库，或其他存储器结构中。职业暴露限度包括在将要使用滤芯的环境中对一种或多种化学污染物的量或浓度的一个或多个限定。例如，职业暴露限度可以是对人类会在特定时间期间暴露于其中的化学污染物的量或浓度的法律要求限定。职业暴露限定可由用户在用户界面106输入并作为输入104传输。作为替换，职业暴露限定可被存储在计算机可读存储介质110和/或112 中并由处理器模块102从中获得。处理器模块102可获得用于职业暴露限定参数的默认值。例如，处理器模块102可从一个或多个计算机可读存储介质110、112处获得职业暴露限定的默认值。职业暴露限定参数的默认值可与用户输入的一个或多个其他参数相关联。 例如，用于职业暴露限定的默认值可随用户输入的化学污染物和/或滤芯类型的不同而不同。用于职业暴露限定参数和一个或多个来自用户的其他输入参数的不同默认值之间的关联可被存储在位于计算机可读存储介质110、112的至少一个的表格、数据库，或其他存储器结构中。现场条件参数包括与滤芯正用于或将要用于的环境相关的一个或多个参数。例如，环境压力、温度和/或相对湿度可作为现场条件参数传输至处理器模块102。在一个实施例中，呼吸速率作为现场条件参数传输至处理器模块102。呼吸速率是用户期望的呼吸速率或者当前正在使用特定滤芯的用户的测得呼吸速率。一个或多个现场条件可由用户在用户界面106输入并作为输入104传输至处理器模块102。在一个实施例中，主动和/或被动传感器116、118测量或感测一个或多个现场条件并且所述现场条件由处理器模块102接收作为输入122和/或124。处理器模块102可获得用于一个或多个现场条件参数的默认值。 例如，处理器模块102可从一个或多个计算机可读存储介质110、112处获得用于环境压力、 温度、相对湿度和/或呼吸速率的默认值。用于现场条件参数的默认值可与用户输入的一个或多个参数相关联。用于一个或多个现场条件参数的不同默认值可与由用户输入的不同化学污染物和/或滤芯类型相关联。例如，用于呼吸速率的默认值可随由用户输入的化学污染物和/或滤芯类型的不同而不同。用于一个或多个现场条件参数的各个默认值和来自用户的输入参数之间的关联可被存储在计算机可读存储介质110、112的至少一个的表格、 数据库或其他存储器结构中。在一个实施例中，用户输入与一个或多个参数相关联的置信水平。例如，用户可对环境压力、呼吸速率、温度、相对湿度，化学浓度等的一个或多个输入5%的置信水平。其他置信水平可由用户输入。总体而言，较大的置信水平表示用户对输入参数数字值较低的置信度。例如，用于华氏80度输入温度参数的5%置信水平表示用户相信温度参数位于华氏 76与84度之间。相比之下，用于华氏80度温度参数的10%置信水平表示用户相信温度参数位于华氏72至88度之间。在使用寿命计算模式中，处理器模块102接收一个或多个使用条件参数，并且基于所述参数以及应用于参数的一个或多个数学模型，生成排放浓度分布204和/或穿透时间206。排放浓度分布204和穿透时间206其中任一个或二者可用于确定特定的滤芯能被用户在通过使用条件参数描述的环境及使用方式下使用多久。例如，通过在含给定浓度的特定化学污染物的环境中使用给定类型的滤芯，排放浓度分布204和/或穿透时间206可用于确定在一种或多种化学污染物穿透滤芯并到达用户之前滤芯在环境中可使用多久。在一个实施例中，在处理器模块102接收到最小数目或数量的使用条件参数前，处理器模块102不确定排放浓度分布204和/或穿透时间206。例如，在处理器模块102接收到滤芯类型、(一种或多种)化学污染物和(一个或多个)化学浓度前，处理器模块102 可以不确定排放浓度分布204和/或穿透时间206。在一个实施例中，处理器模块102获得用于任意其他参数或变量的默认值，所述参数或变量用于产生排放浓度分布204和/或穿透时间206。这些默认值可从计算机可读存储介质110、112中一个或多个获得。处理器模块102将床分布、排放浓度分布204和/或穿透时间206 (或表示其中之一的数据)作为输出120传输至输出设备108。输出设备108向用户提供排放浓度分布204 和/或穿透时间206。例如，输出设备108可显示标绘在图上的排放浓度分布204和/或穿透时间206。作为替换，输出设备108可显示排放浓度分布204和/或穿透时间206作为提供给用户的列表报告。在一个实施例中，处理器模块102确定排放浓度分布204和/或穿透时间206并且输出设备108将其显示给用户。用户随后可以调整、改变或增加输入至处理器模块102的参数。于是处理器模块102确定排放浓度分布204和/或穿透时间206的更新版本并且输出设备108将其显示给用户。例如，用户可改变输入处理器模块102的参数并且作为响应，处理器模块102动态改变或更新排放浓度分布204和/或穿透时间206。 通过更新排放浓度分布204和/或穿透时间206，用户随后能够可视地查看改变一个或多个的参数对排放浓度分布204和/或穿透时间206的影响。在一个实施例中，处理器模块102针对多个化学物类或污染物的每一个确定床分布、排放浓度分布204和/或穿透时间206中的至少一个(或表示床分布、排放浓度分布 204和/或穿透时间206中任一个的数据)并将其作为输出120传输至输出设备108。输出设备108显示多个床分布、排放浓度分布204和/或穿透时间206。例如，多个排放浓度分布204可显示在单图上，其中每个排放浓度分布204表示不同化学物类或污染物的浓度。 作为替换，针对多个参数设定的每一个，处理器模块102确定至少一个床分布、排放浓度分布204和/或穿透时间206并在输出设备108上显示。参数设定包括由用户输入的一组参数。不同的参数设定可包括由用户输入的潜在输入参数的不同排列。例如，不同的参数设定可包括一种或多种不同的化学污染物、不同的化学污染物组、不同的滤芯等。用户随后可以容易地可视地同时比较针对不同的化学污染物和/或参数设定的床分布、排放浓度分布 204和/或穿透时间206。在一个实施例中，多个参数设定被保存并存储在一个或多个计算机可读存储介质中并可由处理器模块102访问。例如，若干参数设定可被存储在计算机可读存储介质110 中。用户可以选择要传输至处理器模块102的一个或多个参数设定。参数设定的参数可被传输至输出设备108并显示给用户。处理器模块102随后可以使用由用户选择的参数设定中的一个或多个参数以确定床分布、排放浓度分布204和/或穿透时间206。在一个实施例中，用户选择由另一用户先前输入并保存的参数设定并在随后修改该参数设定中的一个或多个参数，输入额外的参数至该参数设定和/或从该参数设定中移除一个或多个参数。随后处理器模块102可例如基于修改的参数设定确定排放浓度分布204。在一个实施例中，处理模块102针对输入参数的一个或多个值确定床分布、排放浓度分布204和/或穿透时间206中的至少一个(或表示床分布、排放浓度分布204和/ 或穿透时间206中任一个的数据)，其中所述值位于落在输入参数置信水平内的值范围中。 例如，如果用户输入置信水平为5%的温度参数为华氏80度，处理器模块102于是可针对落
12入华氏80度的5%之内的多个值确定多个床分布、排放浓度分布204和/或穿透时间206。 这些多个床分布、排放浓度分布204和/或穿透时间206可被同时显示在输出设备108上。 作为替换，处理器模块102针对在置信水平内的参数值确定床分布、排放浓度分布204和/ 或穿透时间206，其中所述置信水平提供最安全的，或最保守的通过使用落入置信水平内的参数值范围确定的各种床分布、排放浓度分布204和/或穿透时间206。例如，处理器模块 102可针对置信水平5%的华氏80度或即华氏76至84度的温度参数来确定对位于华氏76 至84之间的多个温度的最短穿透时间出现在华氏84度的温度参数。在该例中，处理器模块102将最短的穿透时间206传输至输出设备108以向用户呈现。处理器模块102因此可基于用户的输入置信水平确定作为安全限定的保守床分布、排放浓度分布204和/或穿透时间206并且在输出设备108呈现。使用任意多个数学模型多次计算排放浓度分布204、穿透时间206和/或一个或多个床分布以确定排放浓度分布204、穿透时间206和/或床分布，所述数学模型使用一个或多个上述输入参数。例如，在一个实施例中，使用用于确定排放浓度分布204的新模型。 被称为Ding模型的这一模型包括对吸附过程的两个假设(a)对于发展完全、恒定供给的吸附过程，无量纲的化学势可随着床位置指数地变化；和(b)当浓度波从床发展而出时波速随时间加速。Ding模型能在几个数量级浓度的大范围内配合实验数据。Ding模型可在给定吸附平衡和两个参数敏感度至特定操作条件时作为预报工具使用。Ding模型也可应用至用于空气净化过程的吸附和反应的过程。Ding模型可用于克服现有模型的若干缺点。 例如，Ding模型可用于计算在不同有毒物水平、不同供给浓度、和不同残余寿命次数下的使用寿命。Ding模型可用于后估计不同次的吸附床分布以帮助设计过滤器。Ding模型可更准确地计算具有相对低分子量和/或沸点的化学污染物的排放浓度分布和/或穿透时间。在一个实施例中，用于计算排放浓度分布和/或穿透时间的数学模型基于由用户输入的参数(如上所述)和设法被过滤的化学污染物的物理性质的组合。如上所述，化学污染物可由用户输入。化学污染物的物理性质可从计算机可读存储介质中获得，例如从计算机可读存储介质110、112中的一个或多个获得。例如，计算机可读存储介质112可包括一个存储与用户输入的化学污染物的相关物理性质的数据库。该数据库还可包括其他相关化学物和化合物的物理性质数据。例如，数据库能存储关于水和大气的物理性质数据。物理性质数据数据库可以是一个或多个公共数据库、私有数据库和自定义数据库。关于公共数据库，该数据库可以是可经因特网公共访问的数据库。私有数据库可以是可由限制数量用户访问的数据库。例如，私有数据库可以是经内连网只可由那些通过登陆和密码程序授权的用户访问的数据库。自定义数据库例如可以是从公共和/或私有数据库获得物理性质信息但以自定义方式组织和/或过滤数据的数据库。例如，数据库可以包括每个由用户选择的化学污染物的一个或多个的性质。这些性质包括但不限于一个或多个化学概要服务(“CAS”)注册号、化学方程式、分子量、液体密度(例如以克每立方厘米)、摩尔极性(例如以Pe)、水溶解性、蒸汽模型(例如模型0 或模型1)、蒸汽模型A，B, C中的一个或多个、化学物名称、昵称或别名、对生命和健康造成直接伤害(“IDLH”)的限定(例如以百万分之)、推荐暴露限定(“REL”)(例如以百万分之)、可允许暴露限定(“PEL”)(例如以百万分之)、阈限值(“TLV”)(例如以百万分之)， 以及评论。所述评论可包括任何额外相关的信息。在一个实施例中，蒸汽模型的模型0可以是Antoine格式的蒸汽模型并由以下方程式描述IoeilP.^''-/;方程式 15)
(-/ , Λ蒸汽模型1可以是Antoine格式的蒸汽模型并由以下方程式描述
B；η Pjon- — A ~ 厂「Γ (方程式 16)
C ‘ 1 . .K化学物的性质可由系统100的管理员输入。在一个实施例中，一个或多个化学性质可从NIST网络书获得，可从http://webb00k. nist. gov/获得。一个或多个化学性质可以从 NIOSH IDLH 指导书或网页中获得，可从 http://www. cdc. gov/niosh/idlh/intridl4. html获得。如果特定的属性不能从数据库中获得并且尚未由用户提供，则系统可向用户发出可听和/或可视警告。Ding模型限定了设法被滤芯过滤的化学污染物的化学势的不同，为Φ 二 -^^一 Ξ(方程式 1)
■Λ 丨丨-r /111 i其中Φ是位于滤芯滤床中化学污染物的局部化学势和化学污染物在供给浓度或使用滤芯的环境中的浓度中的化学势之间的区别；φ是滤床中给定位置处的化学污染物的化学势；(Pf是化学污染物在供给浓度中的化学势；φο是化学污染物在波前的化学势，或当化学污染物穿透滤床时化学污染物的穿透曲线前部。Ctl被定义为化学污染物在穿透曲线前部的浓度。C*和C/被定义为参考基本恒定或恒定供给浓度(Cf)的无量纲变量。化学势 (φ )可如下定义φ = RT In C (方程式 2)在一个实施例中，可任意地定义穿透曲线前部以有效地消除滤床的任何清洁区域或基本没有化学物浓度的区域的影响。在该实施例中，化学污染物的无量纲位置(ζ)以及与滤床中化学污染物的特定位置相关联的无量纲时间(τ )可如下定义S —* ‘(方程式 3)「二厂‘ (方程式 4)其中ζ是滤床中以米表示的位置或定位；^是在滤床中以米表示的穿透曲线前部的位置；Zref是在滤床中用米表示的参考位置；t是以秒表示的时间；、是以秒表示其中穿透曲线前部定位在滤床中的位置^处的时间；以及trf为以秒表示的参考时间。在一个实施例中，在穿透波前，眼镜蛇值ζ和时间τ均为零并且化学污染物在穿透波前的浓度(C) 如上所述是Q。在这个实施例中，在参考点，位置(ζ)和时间(τ)均为1并且浓度(C)为参考浓度(Cref)。当时间(τ )增加并接近无限(-)时，浓度(C)等于参考浓度(Cref)。如果滤芯保留在包括化学污染物的环境中，或当化学污染物的恒定供给继续时， Φ，或即位于滤芯滤床中化学污染物的局部化学势和在供给浓度中化学污染物的化学势之差，随在滤床中的位置而改变。Φ的变化可如下表示ΙηΦ = ζ 1ηΦΓ6 (方程式 5)
其中是位于滤床中参考位置处化学污染物的化学势和在供给浓度中化学污染物的化学势之差。当化学污染物的波从滤芯中的滤床发展而出时，波的位置可随时间加速。波从滤床发展出的速度可根据以下相对时间变化W 二 τΝ — (方程式 6)其中U *为速度并且zeta ( )是被称为“眼镜蛇值”的加速度因子。由于对于许多化学污染物来说排放浓度分布204呈眼镜蛇状(图2所示)，zeta ( )因此被称为眼镜蛇值。在一个实施例中，以基本恒定或减速速度(υ *)从滤床发展出的化学污染物的波具有小于ι的眼镜蛇值( )，而以加速速度(υ 从滤床发展出的化学污染物波具有大于 ι的眼镜蛇值( )。可从数据或用户输入经验地确定一个或多个眼镜蛇值( )。例如，眼镜蛇值( )列表可由实验数据确定并被存储在计算机可读存储媒体ιιο、ι 2的一个或多个中以由处理器模块102访问。相应地，化学污染物的位置(ζ )可如下表示( = i > T — Ts (方程式 7)将方程式6代入方程式4中产生以下关系In Φ 二 τ〈 Id #rc/ (方程式 8)方程式7与Ding模型一起使用以表示床分布的大概形状并可单独使用或与在此所述其他方程的一个或多个联合使用以产生排放浓度分布。例如，在滤床606(图6所示) 离滤芯600 (图6所示)的端口 624 (图6所示)最近的一端处的化学污染物浓度可通过多次使用Ding模型进行计算。随后可对位于滤床606所述端处的化学污染物浓度相对于时间作图以示出穿透滤床606的化学污染物的浓度。Ding模型的化学计量时间(ts)可如下确定
权利要求
1.一种用于确定排放浓度分布、穿透时间和滤芯推荐中的至少一个的方法，所述方法包括接收至少一个输入参数；基于所述输入参数确定排放浓度分布、穿透时间和滤芯推荐中的至少一个；以及图形地显示排放浓度分布、穿透时间和滤芯推荐中的至少一个，所述排放浓度分布包括一种化学物类在一时间段内的浓度的绘图，所述穿透时间包括预定浓度的化学物类穿过滤芯的时间。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述接收步骤包括接收环境压力、环境温度、相对湿度、呼吸速率、化学污染物、化学浓度、职业暴露限制、用户选择滤芯、和滤芯选择参数中的一个或多个。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述接收步骤包括 接收呼吸器类型和颗粒保护水平中的至少一个；以及基于呼吸器类型和颗粒保护水平中的至少一个确定用户选择滤芯。
4.如权利要求2所述的方法，其中所述滤芯选择参数包括如下的至少一项最小使用寿命、舒适指示符、价格、来自先前基于至少一个普通输入参数确定的至少一个滤芯推荐的经验结果、滤芯的当前存货、区域滤芯要求、逐步淘汰滤芯的指示、以及逐步引进滤芯的指7J\ ο
5.如权利要求4所述的方法，其中所述舒适指示符包括过滤重量和吸气阻力中的至少一个。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述确定步骤包括仅当在接收步骤接收到最小水平的输入参数时，确定排放浓度分布、穿透时间和滤芯推荐中的至少一个。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述确定步骤包括获得一个或多个额外输入参数， 所述额外输入参数包括至少一个未在接收步骤被接收到但对确定排放浓度分布、穿透时间和滤芯推荐中至少一个而言是必要的参数。
8.如权利要求1所述的方法，进一步包括 接收输入参数的更新和新输入参数中的至少一个；基于更新和新输入参数中的至少一个更新排放浓度分布、穿透时间和滤芯推荐中的至少一个以确定更新的排放浓度分布、更新的穿透时间和更新的滤芯推荐中的至少一个；以及显示更新的排放浓度分布、更新的穿透时间和更新的滤芯推荐中的至少一个，所述排放浓度分布包括一种化学物类在一时间段内的浓度绘图，所述穿透时间包括预定浓度的化学物类穿透滤芯的时间。
9.如权利要求1所述的方法，其中确定排放浓度分布包括计算所述化学物类的穿透波前穿过滤床的位置，所述位置是如下两项中至少一项的函数穿透波前以此从滤床发展开的发展速度、和时间的加速度因子次幂，所述加速度因子对于减速发展速度的穿透波前小于1并且对于加速发展速度的穿透波前大于1。
10.如权利要求ι所述的方法，其中确定排放浓度分布包括根据ζ=τ 计算化学物类通过滤床的位置，其中ζ为位置，t为在所述时间段内的时间，并且 为加速度因子，所述加速度因子对于减速发展速度的穿透波前小于1并且对于加速发展速度的穿透波前大于1。
11.如权利要求1所述的方法，其中接收包括从传感器接收至少一个输入参数。
12.—种计算机可读存储介质，包括用于确定排放浓度分布、穿透时间和滤芯推荐中的至少一个的一组或多组指令，所述指令组包括用于接收至少一个输入参数的指令；基于所述输入参数用于确定排放浓度分布、穿透时间和滤芯推荐中的至少一个的指令；以及用于图形地显示排放浓度分布、穿透时间和滤芯推荐中的至少一个的指令，所述排放浓度分布包括一种化学物类在一时间段内的浓度绘图，所述穿透时间包括预定浓度化学物类穿透滤芯的时间。
13.如权利要求12所述的计算机可读存储介质，其中用于接收的指令包括用于接收环境压力、环境温度、相对湿度、呼吸速度、化学污染物、化学浓度、职业暴露限制、用户选择滤芯、和滤芯选择参数中的一个或多个的指令。
14.如权利要求13所述的计算机可读存储介质，其中用于接收的指令包括用于接收呼吸器类型和颗粒保护水平中的至少一个的指令，进一步包括用于基于呼吸器类型和颗粒保护水平中的至少一个确定用户选择滤芯的指令。
15.如权利要求13所述的计算机可读存储介质，其中所述滤芯选择参数包括使用寿命、舒适指示符、价格、来自先前基于至少一个普通输入参数确定的至少一个滤芯推荐的经验结果、滤芯的当前存货、区域滤芯要求、逐步淘汰滤芯的指示、以及逐步引进滤芯的指示。
16.如权利要求12所述的计算机可读存储介质，其中所述用于确定的指令包括用于仅当在接收步骤接收到最小水平的输入参数时确定排放浓度分布、穿透时间和滤芯推荐中的至少一个的指令。
17.如权利要求12所述的计算机可读存储介质，进一步包括用于基于所述至少一个输入参数更新排放浓度分布、穿透时间和滤芯推荐中的至少一个和显示步骤，并且显示更新的排放浓度分布、更新的穿透时间和更新的滤芯推荐中的至少一个的指令。
18.如权利要求12所述的计算机可读存储介质，其中用于确定的指令包括用于计算化学污染物的穿透波前穿过滤床的位置的指令，所述位置是如下两项中至少一项的函数穿透波前以此从滤床发展开的发展速度、和时间的加速度因子次幂，所述加速度因子对于减速发展速度的穿透波前小于1并且对于加速发展速度的穿透波前大于1。
19.如权利要求12所述的计算机可读存储介质，其中所述用于接收的指令包括用于从传感器接收至少一个输入参数的指令。
20.如权利要求12所述的计算机可读存储介质，其中所述用于确定的指令包括根据算化学物类通过滤床的位置的指令，其中ζ为位置，t为在所述时间段内的时间，并且 为加速度因子，所述加速度因子对于减速发展速度的穿透波前小于ι并且对于加速发展速度的穿透波前大于1。
21.一种用于确定排放浓度分布、穿透时间和滤芯推荐中的至少一个的系统，所述系统包括配置为输入至少一个输入参数的用户界面；与所述用户界面通信耦联并接收所述输入参数的处理器模块，所述处理器模块基于所述输入参数确定排放浓度分布、穿透时间和滤芯推荐中的至少一个；以及与所述处理器模块通信耦联的输出设备，所述输出设备图形地显示排放浓度分布、穿透时间和滤芯推荐中的至少一个，所述排放浓度分布包括一种化学物类在一时间段内的浓度绘图，所述穿透时间包括预定浓度的化学物类穿透滤芯的时间。
22.如权利要求21所述的系统，其中所述输入参数包括如下的一项或多项环境压力、 环境温度、相对湿度、呼吸速度、化学污染物、化学浓度、职业暴露限制、用户选择滤芯、最小使用寿命、舒适指示符、价格、来自先前基于至少一个普通输入参数确定的至少一个滤芯推荐的经验结果、滤芯的当前存货、区域滤芯要求、逐步淘汰滤芯的指示、以及逐步引进滤芯的指示。
23.如权利要求21所述的系统，其中所述处理器模块被配置为接收输入参数的更新和新输入参数中的至少一个并且基于更新和新输入参数中的至少一个更新排放浓度分布、穿透时间和滤芯推荐中的至少一个以确定更新的排放浓度分布、更新的穿透时间和更新的滤芯推荐中的至少一个，其中所述输出设备被配置为显示更新的排放浓度分布、更新的穿透时间和更新的滤芯推荐、排放浓度分布中的至少一个。
24.如权利要求21所述的系统，其中所述处理器模块通过计算化学物类的穿透波前穿透滤床的位置确定排放浓度分布，所述位置是如下两项中至少一项的函数穿透波前以此从滤床发展开的发展速度、和时间的加速度因子次幂，所述加速度因子对于减速发展速度的穿透波前小于1并且对于加速发展速度的穿透波前大于1。
25.如权利要求21所述的系统，进一步包括与处理器模块通信耦联的传感器，所述传感器被配置为将至少一个输入参数传输至处理器模块。
全文摘要
一种用于确定排放浓度分布、穿透时间和滤芯推荐中的至少一个的方法，所述方法包括接收至少一个输入参数；基于所述输入参数确定排放浓度分布、穿透时间和滤芯推荐中的至少一个；以及图形地显示排放浓度分布、穿透时间和滤芯推荐中的至少一个。所述排放浓度分布包括一种化学物类在一时间段内的浓度的绘图，所述穿透时间包括预定浓度的化学物类穿过滤芯的时间。
文档编号A62B18/08GK102215914SQ200980126491
公开日2011年10月12日 申请日期2009年5月27日 优先权日2008年5月30日
发明者A·E·斯陶布斯, M·法汉姆, 丁育清 申请人:斯科特科技股份有限公司
最新回复(0)