专利名称：一种晒太阳时间定量分析装置及其测量方法
技术领域：
本发明涉及光电探测领域，具体涉及一种晒太阳时间定量分析装置及其测量方法。
背景技术：
随着社会的进步，人们生活质量的提高，海滨旅游已经成为一种时尚。人们普遍认为涂上防晒霜就可以保护身体不受太阳的伤害，但事实证明依然会有不少游客被紫外线灼伤，究其原因，在于他不知道人体海滨日光浴多长时间为宜，在什么天气下最多能呆多长时间。最近臭氧层被破坏愈加严重，地面的紫外线辐射量大大增加，其中UVB紫外线波段明显增加更多，因此研究好人体晒太阳的时间上的定量分析工作、科学而准确的预报每天人体晒太阳的最长时间，对人们及时采取有效的防护措施来减小紫外线对人体的伤害具有极其 关键的影响。紫外线辐射强度的监测和研究一直是世界各国研究的热门，早在二十世纪八十年代中期，澳大利亚就开展了紫外线辐射监测，1987年新西兰就通过新闻媒介每小时播出一次对人体有害的紫外线时段预报。此外，美国、奥地利、德国、英国、法国、挪威、比利时、荷兰、希腊等国家开展也较早。我国紫外线辐射的观测与研究开始于二十世纪就是年代初期，近几年来，随着专业气象服务的迫切需要，我国各大城市先后开展了紫外线辐射的观测和预报，将紫外线强度进行强弱分级，北京、辽宁、浙江等地已经开发了相应的系统并投入业务使用。但这些产品或系统均侧重于紫外光线强度的检测，并简单的将紫外线强度进行强弱分级，未见到有对人体晒太阳时间的定量研究，专业的气象部门也仅仅是给出紫外线强度的等级预报，人们该不该晒太阳？晒多长时间太阳？等问题仍然无所是从。
发明内容
发明目的针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种晒太阳时间定量分析装置，通过利用紫外传感器定量分析紫外线强度，并与天气预报的紫外线指数建立关系模型，与天气预报结合，通过天气预报的紫外线指数情况对人体晒太阳时间进行定量分析。本发明的另一目的是提供一种上述晒太阳时间定量分析装置测量方法。技术方案为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下
一种晒太阳时间定量分析装置，包括电源、紫外传感器、显示部件、单片机、蜂鸣器和按键；电源为紫外传感器和单片机供电；紫外传感器、显示部件、蜂鸣器和按键均与单片机相连。所述的紫外传感器为UVM-30A紫外传感器，核心为半导体GaN，输出线性电压信号，检测波长范围200-370nm。还包括通信串口，所述的紫外传感器与通信串口相连，通信串口为通信串口RS-232，可以将数据输入到电脑，便于分析和计算。、通信串口；
所述的显示部件由6个数码管构成，分别显示小时、分钟、秒。
所述的按键由6个键位组成，可以切换不同的模式，包括晴天、阴天、雨天、多云、
雾天以及雪天。所述的电源可通过USB接口供电，供电电压为5. 0V。所述的单片机为单片机Megal6，
一种晒太阳时间定量分析装置的测量方法，包括以下步骤
(1)在单片机中预先内置历史紫外辐射强度数据库；
(2)通过紫外传感器进行辐射强度数值采集每隔f20分钟采集一次紫外线强度数 值，每次采集时间广100毫秒，采集五次后，取连续五次采集数值的平均值，得到当前辐射强度数值；
(3)根据当前时间通过单片机调用内置的历史紫外辐射强度数据库，国际照明学会给出人体皮肤和眼睛的最大紫外曝辐限值为30J.m_2，紫外曝辐限值除以紫外辐射强度，可以得到历史上当前时间晒太阳的定量时间，并与当前辐射强度数值比对，即可得到当前晒太阳的定量时间，当前晒太阳的定量时间=历史上当前时间晒太阳的定量时间*历史紫外辐射强度/当前辐射强度数值。单片机将当前晒太阳的定量时间信号输入到显示部分上，当超过当前晒太阳的定量时间时，单片机启动蜂鸣器进行预警。本发明装置，还可以预报未来几天的晒太阳的定量时间根据未来几天的天气预报(晴天、阴天、雨天、多云、雾天、雪天)，得到未来几天晒太阳的定量时间=历史上未来几天的紫外辐射强度/天气模式加成系数。历史上未来几天的紫外辐射强度数据来自气象局的数据库；按键的6个键位分别对应晴天、阴天、雨天、多云、雾天、雪天六种不同的天气模式，每种不同的天气模式有不同的加成系数；其中晴天的加成系数为1-1. 2，阴天的加成系数为0. 6-0. 9，雨天的的加成系数为0. 1-0. 2，多云的加成系数为0. 2-0. 5，雾天的加成系数为0. 2-0. 4，雪天的加成系数为I. 2-1. 5，具体数值由当地气候条件确定。有益效果与现有技术相比，本发明具有的优点有该晒太阳时间定量分析装置，不是仅侧重于紫外光线强度的检测，也不是仅简单的将紫外线强度进行强弱之分，而是利用紫外传感器定量分析紫外线强度并与天气预报的紫外线指数建立关系模型，与天气预报结合，通过天气预报的紫外线指数情况准确得知日晒时间的长短，可信赖度极高；而且该装置原理简单，操作方便，体积小，适合便携式民用，给人们出行带来很大方便，同时也非常适合政府(气象台)的使用，具有广泛的应用前景和很大的商业价值。
图I是晒太阳时间定量分析装置的结构示意 图2为由气象资料查得的水平面上20年各月平均太阳辐射量图，其中N为从一年开头算起的天数，H为水平面上的幅射量；
图3为合理的晒太阳时间与UVM-30A紫外传感器输出电压的关系图。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。如图I所示，晒太阳时间定量分析装置主要由电源I、紫外传感器2、显示部件3、单片机4、蜂鸣器5、通信串口 6、按键7 ;电源I为紫外传感器2和单片机4供电；紫外传感器2、显示部件3、蜂鸣器5以及按键7均与单片机4相连；通信串口 6与紫外传感器2相连。其中，紫外传感器2为UVM-30A紫外传感器，单片机4为单片机Megal6，通信串口 6为通信串口 RS-232，显示部件3由6个数码管构成，分别显示小时、分钟、秒。UVM-30A紫外传感器的核心为半导体GaN，输出线性电压信号，检测波长为200-370nm的UV，适合测量太阳光紫外线强度总量。按键7由6个键位组成，可以切换不同的模式(晴天、阴天、雨天、多云、雾天、雪天)。电源I可以通过USB接口供电5. 0V。通信串口 6可以将数据输入到电脑，便于分析和计算。 单片机Megal6具有一整套的编程与系统开发工具，包括C语言编译器、宏汇编、程序调试器/软件仿真器、仿真器及评估板，为许多嵌入式控制应用灵活而低成本的解决方案。晒太阳时间定量分析装置的测量方法，包括如下步骤
在单片机4中预先内置历史紫外辐射强度数据库(现有);通过UVM-30A紫外传感器2进行辐射强度数值采集，每隔20分钟采集一次紫外线强度数值，每次采集时间10毫秒，采集五次后，取连续五次采集数值的平均值，得到当前辐射强度数值；根据当前时间通过单片机4调用内置的历史紫外辐射强度数据库，得到历史上当前时间晒太阳的定量时间，并与当前辐射强度数值比对，即可得到当前晒太阳的定量时间，当前晒太阳的定量时间=历史上当前时间晒太阳的定量时间*历史紫外辐射强度/当前辐射强度数值；单片机4将当前晒太阳的定量时间信号输入到显示部分3上，当超过当前晒太阳的定量时间时，单片机4启动蜂鸣器5，蜂鸣器5就会进行报警提醒合理日照时间结束了。实施例I
以南京为例，使用晒太阳时间定量分析装置进行测量，采用的历史紫外辐射强度数据库如图2所示，由气象资料查得的水平面上20年各月平均太阳辐射量，其中N为从一年开头算起的天数。H为水平面上的幅射量，也即历史紫外辐射强度，单位为mwh/cm2。图3为合理的晒太阳时间与UVM-30A紫外传感器输出电压的关系。本发明装置，还可以预报未来几天的晒太阳的定量时间根据未来几天的天气预报(晴天、阴天、雨天、多云、雾天、雪天)，得到未来几天晒太阳的定量时间=历史上未来几天的紫外辐射强度/天气模式加成系数。历史上未来几天的紫外辐射强度数据来自气象局的数据库；按键的6个键位分别对应晴天、阴天、雨天、多云、雾天、雪天六种不同的天气模式，每种不同的天气模式有不同的加成系数；其中晴天的加成系数为1-1. 2，阴天的加成系数为0. 6-0. 9，雨天的的加成系数为0. 1-0. 2，多云的加成系数为0. 2-0. 5，雾天的加成系数为0. 2-0. 4，雪天的加成系数为I. 2-1. 5，具体数值由当地气候条件确定，例如，南京市可以使用晴天的加成系数为I. 1，阴天的加成系数为0. 7，雨天的的加成系数为0. 15，多云的加成系数为0. 4，雾天的加成系数为0. 3，雪天的加成系数为I. 4。
权利要求
1.一种晒太阳时间定量分析装置，其特征在于包括电源(I)、紫外传感器(2)、显示部件(3)、单片机(4)、蜂鸣器(5)和按键(7);电源(I)为紫外传感器(2)和单片机(4)供电；紫外传感器(2)、显示部件(3)、蜂鸣器(5)和按键(7)均与单片机(4)相连。
2.根据权利要求I所述的晒太阳时间定量分析装置，其特征在于所述的紫外传感器(2)为UVM-30A紫外传感器，核心为半导体GaN，输出线性电压信号，检测波长范围200_370nmo
3.根据权利要求I所述的晒太阳时间定量分析装置，其特征在于还包括通信串口(6)，所述的紫外传感器(2)与通信串口(6)相连；所述的通信串口(6)为通信串口 RS-232，可以将数据输入到电脑，便于分析和计算。
4.根据权利要求I所述的晒太阳时间定量分析装置，其特征在于所述的显示部件(3)由6个数码管构成，分别显示小时、分钟、秒。
5.根据权利要求I所述的晒太阳时间定量分析装置，其特征在于所述的按键(7)由6个键位组成，可以切换不同的模式，包括晴天、阴天、雨天、多云、雾天以及雪天。
6.根据权利要求I所述的晒太阳时间定量分析装置，其特征在于所述的电源(I)可通过USB接口供电，供电电压为5. 0V。
7.根据权利要求I所述的晒太阳时间定量分析装置，其特征在于所述的单片机(4)为单片机Megal6。
8.—种权利要求I所述的晒太阳时间定量分析装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤 (1)在单片机中预先内置历史紫外辐射强度数据库； (2)通过紫外传感器进行辐射强度数值采集每隔f20分钟采集一次紫外线强度数值，每次采集时间广100毫秒，采集五次后，取连续五次采集数值的平均值，得到当前辐射强度数值； (3)根据当前时间通过单片机调用内置的历史紫外辐射强度数据库，人体皮肤和眼睛的最大紫外曝辐限值为30J.m_2，紫外曝辐限值除以紫外辐射强度，可以得到历史上当前时间晒太阳的定量时间，并与当前辐射强度数值比对，即可得到当前晒太阳的定量时间，当前晒太阳的定量时间=历史上当前时间晒太阳的定量时间*历史紫外辐射强度/当前辐射强度数值。
9.根据权利要求8所述的晒太阳时间定量分析装置的测量方法，其特征在于单片机将当前晒太阳的定量时间信号输入到显示部分上，当超过当前晒太阳的定量时间时，单片机启动蜂鸣器进行预警。
10.一种权利要求I所述的晒太阳时间定量分析装置的预报未来几天晒太阳的定量时间方法，其特征在于未来几天晒太阳的定量时间=历史上未来几天的紫外辐射强度/天气模式加成系数；其中，历史上未来几天的紫外辐射强度数据来自气象局的数据库；晴天的加成系数为1-1. 2，阴天的加成系数为0. 6-0. 9，雨天的的加成系数为0. 1-0. 2，多云的加成系数为0. 2-0. 5,雾天的加成系数为0. 2-0. 4,雪天的加成系数为I. 2-1. 5。
全文摘要
本发明公开了一种晒太阳时间定量分析装置及其测量方法，晒太阳时间定量分析装置包括电源、紫外传感器、显示部件、单片机、蜂鸣器和按键；电源为紫外传感器和单片机供电；紫外传感器、显示部件、蜂鸣器和按键均与单片机相连。该晒太阳时间定量分析装置及其测量方法与天气预报结合，通过天气预报的紫外线指数情况准确得知日晒时间的长短，可信赖度极高；而且该装置原理简单，操作方便，体积小，给人们出行带来很大方便。
文档编号G01J1/42GK102735336SQ20121023852
公开日2012年10月17日 申请日期2012年7月11日 优先权日2012年7月11日
发明者于洪军, 巩江峰, 张开骁, 朱卫华, 谢海燕, 邹华 申请人:河海大学