不忘初心系矿工，逐梦前行担使命　　

　　开展动力送风式智能呼感口罩的技术研究，是祝钊自2008年入职中国煤炭科工集团科研岗位以来就有的一个想法。多年的煤矿一线工作经历让他了解到，我国直接接触粉尘的煤矿工作者总数高达265万人以上，井下高强度劳动作业和湿热环境使矿工们无法长时间佩戴自吸式防尘口罩。根据《内科学》统计，我国煤矿工人毕生吸入肺部的粉尘量达6 kg，最终遗留在肺部的粉尘量为60~80 g，因尘肺职业病造成的煤矿工作者死亡人数远超其他工伤事故死亡人数的总和。面对矿工们朴实黝黑的脸庞和惊人的死亡数字，祝钊被深深触动。为了防止工业高粉尘作业环境下的劳动者感染尘肺病，解决自吸式防尘口罩呼吸阻力大、阻尘率低等技术难题，祝钊立志要研发一种新型口罩，既要高效过滤粉尘，又要让矿工们佩戴舒适，高效安全地保护他们的呼吸系统和生命健康，这也是祝钊及其科研团队研发智能呼感口罩最简单的初衷。　　

　　2017年，祝钊在清华大学读博士后期间了解到，马拉松运动员在训练期间会佩戴一种辅助呼吸设备来助跑队员平稳呼吸，如果与当前先进的过滤材料相结合，正好可为一直以来在智能呼感口罩研发过程中存在的整体质量与送风量、能耗与续航时间等问题提供解决思路。因此，正式组建了“智能呼感口罩”项目研发团队，聘请清华大学季林红教授作为项目特邀顾问，以现场实际需求为出发点，通过市场调研、需求分析、市场竞争格局分析、知识产权检索分析等进行项目研发可行性分析，并申请了中煤科工集团沈阳研究院科技创新基金项目。　　

深耕一线做科研，着力攻关核心技术　　

　　在祝钊的带领下，从关键技术攻关到样机初步设计，再到多工况环境试验，“智能呼感口罩”项目的结构-流场-电控多学科交叉研发体系不断完善，生产线整合与检测平台搭建相继完成，市场需求与容量预测更为客观，竞争格局对比分析更为全面。经过近3年的实验室研发和现场试用技术改进，智能呼感口罩研制成功，整机由主机和面罩2部分组成，主机内置微型风机高效吸入外界空气，经三级过滤传送至呼吸面罩，在面罩内产生正压，供佩戴者呼吸清洁空气，通过算法智能感知佩戴者呼吸阻力并自主调节送风量，满足不同呼吸强度，佩戴舒适性高，实现了长期可靠呼吸防护。

智能呼感口罩 

智能呼感口罩佩戴演示　　

　　智能呼感口罩在技术方面具有独特的创新优势，主机与面罩集成一体化设计使得整机质量减小至450 g以下，最大限度地减少了佩戴者的身体负荷，可以智能感知到矿工的呼吸压力并进行自主调节送风量，最大送风量大于200 L/min，阻尘率不低于99.5%，续航时间大于8 h。与自吸过滤式防护口罩相比，主动送风、呼吸无阻力、佩戴无憋闷感；与常规动力送风滤尘呼吸装备相比，质量减少了2/3，送风量增加了近1倍，续航时间也大幅提高，技术优势明显。　　

　　“智能呼感口罩”项目攻克了微型低噪大风量风机设计、呼吸感应式智能送风策略、高效多级过滤防尘结构等多项核心关键技术，采用高速直流无刷微型电机搭配定制化叶片结构的风机为防护装置提供稳定风量，分析不同风机叶片结构与噪声、气动性能、气流压力脉动之间的影响规律，形成送风压力平稳、风量足够且低噪运行的风机结构。研究面罩内气压与吸气风量规律拟合气压-风量特性曲线，采用电流和转速双闭环直流风机PWM控制技术实现吸气风量精确控制，解决了常规动力送风口罩固定风量送风呼吸体验不佳和续航能力差的问题。采用多级过滤方式，经过粗滤、细滤提升容尘量，增强滤材使用寿命，提升防护效率。

智能呼感口罩工作原理 　　

　　“智能呼感口罩”项目累计申请专利10项，其中发明专利4项、实用新型专利4项、外观专利2项；开发了国内首台智能呼感口罩智能化检测平台，并获得软件著作权1项。在研发体系方面，构建了电子、流场、结构、控制的多学科交叉研发体系，积极拓展技术合作方式，与清华大学建立长期合作开发的科研创新模式，保障了智能呼感口罩在长期市场竞争中技术优势。在生产体系方面，建立了智能呼感口罩生产线，包括无尘装配车间以及检测平台，其中检测平台可进行呼吸模拟、实际送风以及风流切换等性能测试和出厂检测，全面保证产品质量。　　

智能呼感口罩性能测试

熠星大赛创佳绩，创新成果转应用　　

　　中煤科工集团沈阳研究院秉承科技创新发展理念，积极促进科研成果转化运用。2020年9月，祝钊团队携“智能呼感口罩”项目参加第三届中央企业熠星创新创业大赛，并在新一代信息技术赛道顺利通过网络初选进入复选；在复选现场，祝钊团队以精彩的项目讲演和成果试戴展示赢得了现场评委导师的青睐，并以直通方式进入总决赛；经过导师在项目创意引导、创新提升、创业路径、未来发展思路、融资方案等方面的辅导规划，以及投资机构对项目转化提供的思路，在路演环节和总决赛阶段，“智能呼感口罩”项目获得了众多专家、投资人的关注和高度评价，先后与国投海峡投资基金、武汉江夏区招商局等单位进行了投资交流。经过初选、复选、投资路演、总决赛等环节，“智能呼感口罩”项目从3 340个参赛项目中脱颖而出，获得大赛一等奖。祝钊作为参赛团队代表在颁奖大会上发言。　　

　　在智能呼感口罩设计开发和样机初步定型后，为了更好地将其推广服务于各行各业，保障更多劳动者的生命健康，针对煤炭行业，对智能呼感口罩进行了国家矿用产品安全标志认证；作为劳动防护用品，对智能呼感口罩进行了国家特种劳动防护用品安全标志认证。经过各项定性检验，产品的滤尘效果、呼吸阻力、安全性均达到国家及行业标准要求，沈阳研究院也成为了国内唯一一家拥有智能呼感口罩产品双重认证的企业。通过检验认证，使得智能呼感口罩质量更有保障，生产过程控制更加规范。2021年1月，智能呼感口罩被列入了《国家应急管理综合行政执法装备配备标准目录》，用于粉尘场所执法现场个体防护。

智能呼感口罩性能测试劳安认证　　

　　在2021年初的山东烟台金矿爆炸事故应急救援中，现场浓烟滚滚、砂石四溅，钻孔施工队员无法长时间连续实施救援工作，佩戴上智能呼感口罩后，呼吸感应自主送风、高效粉尘防护，极大地改善了高粉尘环境中救援人员的个体防护效果，提升了救援效率。

山东烟台金矿爆炸事故救援现场应用　　

立足职工生命健康，筑牢粉尘防护安全墙　　

　　为了让工业高粉尘作业环境下的广大劳动者佩戴上更加高效、节能、舒适的呼吸防护装备，沈阳研究院将智能呼感口罩列为重点推广技术产品，通过技术交流会、产品推介会、成果发布会、煤机展览会等多个渠道进行推广。积极发展区域合作商，与神华集团、阳泉煤业、淮南矿业、潞安集团等煤炭企业逐步建立试用与合作意向，通过矿工们的切身体验和试戴，智能呼感口罩的性能、滤尘效果和佩戴舒适性均得到了高度认可。智能呼感口罩作为沈阳研究院服务矿山高质量发展的主打推广产品，已在山西、内蒙古、新疆等多个大型煤矿推广使应用，效果良好，大幅提高了粉尘环境下个体呼吸防护效果和佩戴舒适性，对于我国尘肺职业病防治具有重要意义。截至目前，智能呼感口罩已发展多个推广渠道，主要市场包括神东、山西晋南、淮南等地，洽谈合同额已达千万元。智能呼感口罩除了适用于煤矿领域高粉尘、爆炸性气体环境下的呼吸防护，还可用于水泥、石化、钢铁等非煤领域高粉尘、油性及非油性颗粒环境作业环境下的呼吸防护，在冶金、化工等领域也得到了一定应用。　　

智能呼感口罩在各行各业的应用

　　“智能呼感口罩”项目团队在祝钊的带领下，正一步一个脚印实现着跨越式发展，未来仍将不断提升技术水平，凭借产品独有的技术优势和设计理念，在工业粉尘领域逐步推广应用，并向着高原极寒环境、运动健康等领域不断拓展。看到煤矿工人升井摘下智能呼感口罩后，黝黑的脸庞露出干净的口鼻和牙齿，听到他们说佩戴12 h无憋闷感，就是祝钊及其研发团队最大的欣慰和喜悦。祝钊说：“能为我国粉尘职业病预防提供技术装备支撑，贡献自己一份力量是每一个煤炭科研人员的分内之事”。心系民生，做矿工生命健康的守护者，让每一个辛勤劳动者免受粉尘侵害，也是祝钊及其科研团队的使命！　　

祝钊简介：

祝钊，研究员，博士，硕士生导师，现任中煤科工集团沈阳研究院有限公司副总经理。先后荣获中央企业青年岗位能手、抚顺市特等劳动模范、抚顺市功勋职工、孙越崎青年科技奖、辽宁省五一劳动奖章、辽宁省十大创新能手、辽宁省劳动模范等荣誉称号，2015年入选辽宁省“百千万人才工程”百人层次，2020年入选辽宁省“兴辽英才计划”青年拔尖人才。为充分发挥其模范带头作用，辽宁省、抚顺市和中国煤炭科工集团工会分别为其成立了“祝钊劳模创新工作室”。　　

　　研究方向为煤矿机电及自动化技术的研发与应用。先后主持或参与完成国家及行业科技攻关项目10余项，其中国家科技重大专项课题3项，获得省部级科学技术奖2项（排名1）；在Ei等权威期刊上发表学术论文13篇（第一作者）；授权发明专利6项（第一发明人），获得中国专利优秀奖1项（排名1）；制定行业标准2项（第一起草人）；完成项目取得矿用产品安全标志证书67个。　　

　　长期坚持创新驱动自主研发，科学合理布局产业发展，积极促进科研成果转化，累计新增产品60余项，为沈阳研究院经营创效摸索出一条科技创新、智能引领的产业化发展新模式。研制的“具有主动防护功能的瓦斯管道输送三防装置”获中国煤炭工业协会科学技术一等奖；研制的呼感式动力送风滤尘呼吸器获得首届全国博士后创新创业大赛金奖；研制的集防护主机、呼吸面罩于一体的轻量化智能呼感口罩获得第三届中央企业熠星创新创意大赛一等奖，2021年1月，智能呼感口罩被列入国家应急管理部《国家应急管理综合行政执法装备配备标准目录》。