对放射性污染通风防护服进行热负荷测试的方法和装置与流程

本发明涉及辐射防护领域，具体涉及一种对放射性污染通风防护服进行热负荷测试的方法和装置。

背景技术：

在核燃料生产、核反应堆运行与检修核事故情况、核武器洞库、核武器运输等环节，以及存在放射性气溶胶污染的场所，常常要求穿戴放射性污染通风防护服。射性污染通风防护服作为一种气密性装备，既不透湿，也不透气，若在温热或热环境中使用，那么会导致使用人员热负荷将十分严重、并可能发生热致疾病。

目前，对于放射性污染通风防护服的热负荷测试并没有统一的方法，主要通过工作人员穿戴放射性污染防护服之后的主观评价来评估，但是这种方式没有可比性。

为客观的对放射性污染通风防护服的穿着过程中的热舒适性进行评价，对穿着人员进行热负荷测试是必不可少的。本发明提出了一种热负荷测试方法，依据环境温度和运动时骨骼肌产热对人体皮肤温度的影响，选取特征部位以测量其皮肤温度来实现。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种对放射性污染通风防护服进行热负荷测试的方法和装置，通过热负荷测试，对放射性污染通风防护服的热舒适性进行评价。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种对放射性污染通风防护服进行热负荷测试的方法，所述方法包括：

s101、确定人体的特征温度测量部位；

s102、将带有温度传感器的贴片分别贴附于受试者的每个特征温度测量部位，静态采集每个特征温度测量部位的初始温度；

s103、在所述受试者穿着待测的放射性污染通风防护服运动过程中，实时采集每个特征温度测量部位的皮肤温度；

s104、将所述受试者的皮肤温度与初始温度进行对比和热负荷分析，得到所述待测的放射性污染通风防护服的热负荷分析结果。

进一步，如上所述的方法，s101包括：

基于人体皮肤温度受环境温度影响的大小，选取靠近脚部的小腿和靠近手部的小臂作为特征温度测量部位；

基于人体运动过程中产热能力的大小，选取大腿和大臂作为特征温度测量部位；

基于人体在穿着放射性污染通风防护服运动过程中温度稳定的程度，选取胸部、腹部或背部作为特征温度测量部位。

进一步，如上所述的方法，s102和s103中，采集每个特征温度测量部位的温度，包括：

通过所述温度传感器采集所述受试者的每个特征温度测量部位的用于表征温度信息的电阻信号；

通过温度调理单元和adc采集单元将所述电阻信号转化为电压信号，并发送给微控制器进行处理，得到每个特征温度测量部位的温度信息；

通过蓝牙模块将每个特征温度测量部位的温度信息上传至上位机进行显示。

进一步，如上所述的方法，所述受试者要求身体健康，并在参加实验前已对实验的动作规范及测试流程充分了解，在测试前24h内避免剧烈运动，常规饮食及睡眠，严禁吸烟喝酒；所述受试者穿着放射性污染通风防护服进行温度采集的过程中，若温度过高则及时停止实验。

进一步，如上所述的方法，s104包括：

若超过预定比例的特征温度测量部位的皮肤温度均能够在对应的初始温度附近波动，则证明所述待测的放射性污染通风防护服的内部微环境具有温度调节能力，热舒适性较好；

若某个特征温度测量部位的皮肤温度高于对应的初始温度超过第一温度范围，则证明该特征温度测量部位的空气热交换较差；

若某个特征温度测量部位的皮肤温度低于对应的初始温度在第二温度范围内，则证明该特征温度测量部位的空气热交换过快。

本发明实施例中还提供了一种对放射性污染通风防护服进行热负荷测试的装置，所述装置包括：

确定模块，用于确定人体的特征温度测量部位；

静态采集模块，用于将带有温度传感器的贴片分别贴附于受试者的每个特征温度测量部位，静态采集每个特征温度测量部位的初始温度；

实时采集模块，用于在所述受试者穿着待测的放射性污染通风防护服运动过程中，实时采集每个特征温度测量部位的皮肤温度；

分析模块，用于将所述受试者的皮肤温度与初始温度进行对比和热负荷分析，得到所述待测的放射性污染通风防护服的热负荷分析结果。

进一步，如上所述的装置，所述确定模块具体用于：

基于人体皮肤温度受环境温度影响的大小，选取靠近脚部的小腿和靠近手部的小臂作为特征温度测量部位；

基于人体运动过程中产热能力的大小，选取大腿和大臂作为特征温度测量部位；

基于人体在穿着放射性污染通风防护服运动过程中温度稳定的程度，选取胸部、腹部或背部作为特征温度测量部位。

进一步，如上所述的装置，所述静态采集模块和所述实时采集模块共用以下设备：依次连接的所述温度传感器、温度调理单元、adc采集单元、微控制器、蓝牙模块和上位机；

通过所述温度传感器采集所述受试者的每个特征温度测量部位的用于表征温度信息的电阻信号；

通过所述温度调理单元和所述adc采集单元将所述电阻信号转化为电压信号，并发送给所述微控制器进行处理，得到每个特征温度测量部位的温度信息；

通过所述蓝牙模块将每个特征温度测量部位的温度信息上传至所述上位机进行显示。

进一步，如上所述的装置，所述受试者要求身体健康，并在参加实验前已对实验的动作规范及测试流程充分了解，在测试前24h内避免剧烈运动，常规饮食及睡眠，严禁吸烟喝酒；所述受试者穿着放射性污染通风防护服进行温度采集的过程中，若温度过高则及时停止实验。

进一步，如上所述的装置，所述分析模块具体用于：

若超过预定比例的特征温度测量部位的皮肤温度均能够在对应的初始温度附近波动，则证明所述待测的放射性污染通风防护服的内部微环境具有温度调节能力，热舒适性较好；

若某个特征温度测量部位的皮肤温度高于对应的初始温度超过第一温度范围，则证明该特征温度测量部位的空气热交换较差；

若某个特征温度测量部位的皮肤温度低于对应的初始温度在第二温度范围内，则证明该特征温度测量部位的空气热交换过快。

本发明的有益效果在于：本发明依据环境温度和运动时骨骼肌产热对人体皮肤温度的影响，选取特征部位测量其静态时的初始温度和运动时的皮肤温度，并进行对比分析，得到分析结果。通过热负荷测试，可对放射性污染通风防护服的热舒适性进行评价，并给出相应的改进意见，保障工作人员的健康与安全。

附图说明

图1为本发明实施例中提供的一种对放射性污染通风防护服的热负荷测试方法的流程示意图；

图2为本发明实施例中提供的人体皮肤温度采集系统的结构示意图；

图3为本发明实施例中提供的一种对放射性污染通风防护服的热负荷测试装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种对放射性污染通风防护服的热负荷测试方法，如图1所示，该测试方法包括：

s101、确定人体的特征温度测量部位。

本发明实施例中，确定特征温度测量部位，要求能够有效代表人员穿着放射性污染通风防护服过程中的皮肤温度上升部位。基于人体皮肤温度受环境温度影响的大小，选取靠近脚部的小腿和靠近手部的小臂作为特征温度测量部位；基于人体运动过程中产热能力的大小，选取大腿和大臂作为特征温度测量部位；基于人体在穿着放射性污染通风防护服运动过程中温度稳定的程度，选取胸部、腹部或背部作为特征温度测量部位。具体情况如下：

①a-小腿(近脚部)、b-小臂(近手部)

人体皮肤温度受环境温度影响较大，尤其是防护服内对流换热较差的四肢位置，热量积聚更加明显，因此分别选取靠近脚部小腿和靠近手部的小臂作为特征部位。

②c-大腿、d-大臂

运动过程中，骨骼肌是主要的产热器官，尤其是腿部和臂部的肌肉，如肱二头肌、肱三头肌、股四头肌等等肌肉产热较大，因此选取大腿和大臂作为特征部位。

③e-胸部或腹部或背部

人员在穿着放射性污染通风防护服运动过程中，胸部、腹部和背部温度相差不大，且相对于以上温度较为稳定，因此选做参考温度。若在实验过程中此处温度升高较大，则立即停止实验。

s102、将带有温度传感器的贴片分别贴附于受试者的每个特征温度测量部位，静态采集每个特征温度测量部位的初始温度。

本发明实施例中，在采集温度之前，需要构建人体皮肤温度采集系统，由于要在穿着放射性污染防护服的情况下进行，需要建立实时监测多处人体皮肤温度且可实现无线读取功能的监测方法。人体皮肤温度采集系统原理图如图2所示，静态采集每个特征温度测量部位的初始温度，包括：通过温度传感器采集受试者的每个特征温度测量部位的用于表征温度信息的电阻信号(热电阻型传感器参数)；通过温度调理单元和adc采集单元将电阻信号转化为电压信号，并发送给微控制器进行处理，得到每个特征温度测量部位的温度信息；通过蓝牙模块将每个特征温度测量部位的温度信息上传至上位机进行显示。其中，受试者要求身体健康，并在参加实验前已对实验的动作规范及测试流程充分了解，在测试前24h内避免剧烈运动，常规饮食及睡眠，严禁吸烟喝酒；受试者穿着放射性污染通风防护服进行温度采集的过程中，若温度过高则及时停止实验。

s103、在受试者穿着待测的放射性污染通风防护服运动过程中，实时采集每个特征温度测量部位的皮肤温度。

本发明实施例中，实时采集每个特征温度测量部位的皮肤温度，包括：通过温度传感器实时采集受试者的每个特征温度测量部位的用于表征温度信息的电阻信号；通过温度调理单元和adc采集单元将电阻信号转化为电压信号，并发送给微控制器进行处理，得到每个特征温度测量部位的温度信息；通过蓝牙模块将每个特征温度测量部位的温度信息上传至上位机进行实时显示。

s104、将受试者的皮肤温度与初始温度进行对比和热负荷分析，得到待测的放射性污染通风防护服的热负荷分析结果。

本发明实施例中，在测试完毕之后，在上位机上将受试者的皮肤温度与初始温度进行对比和热负荷分析，若超过预定比例的特征温度测量部位的皮肤温度均能够在对应的初始温度附近波动，比如上述五处部位中有四处皮肤温度均能够在对应的初始温度附近波动，则证明待测的放射性污染通风防护服的内部微环境具有适当的温度调节能力，热舒适性较好。若某个特征温度测量部位的皮肤温度高于对应的初始温度超过第一温度范围，即相对于初始温度居高不下，则证明该特征温度测量部位的空气热交换较差。若某个特征温度测量部位的皮肤温度低于对应的初始温度在第二温度范围内，即相对于初始温度略低，则证明该特征温度测量部位的空气热交换过快。

结合图1-2，首先确定人体的特征温度测量部位为a-小腿(近脚部)、b-小臂(近手部)、c-大腿、d-大臂、e-胸部或腹部或背部五处皮肤表面，然后受试者将带有温度传感器的贴片分别贴附于a-小腿(近脚部)、b-小臂(近手部)、c-大腿、d-大臂、e-胸部或腹部或背部五处皮肤表面，并将温度采集系统佩戴于衣服上，静态采集温度一段时间确定人体各处皮肤的初始温度，具体地，通过温度传感器采集人体多处皮肤表面的热电阻型传感器参数，经温度调理单元、adc采集单元将电阻信号转变为电压信号并收集，经过微控制器处理电压信号得到温度信息，通过蓝牙模块与上位机通信，显示人体各处皮肤的初始温度。接着，受试者穿着待测的放射性污染通风防护服，在跑步机上以1～1.5m/s匀速走路，通过上位机实时监测人体a、b、c、d、e四处皮肤温度的变化曲线，2h后停止试验，脱卸防护服并取下皮肤上的温度传感器，最后，在上位机上将受试者的皮肤温度与初始温度进行对比和热负荷分析，得到分析结果。

采用本发明实施例的方法，通过在线测量多处特征部位的皮肤温度，能够为改善放射性污染通风防护服的热舒适性提供建议，为实现良好舒适的工作环境和提高工作效率奠定基础。可以对不同类型的正压防护服的热舒适性进行评价，为工作人员选购不同品牌的防护服的提供技术支持。温度数据通过蓝牙传输，完全不影响放射性污染通风防护服的密封性。采用的人体皮肤温度采集系统制造成本低，工艺简单，测量人体皮肤温度简单可靠，性价比较高。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

根据本发明实施例的另一个方面，还提供了一种用于实施上述方法的对放射性污染通风防护服进行热负荷测试的装置，如图3所示，包括：

确定模块301，用于确定人体的特征温度测量部位。

本发明实施例中，确定特征温度测量部位，要求能够有效代表人员穿着放射性污染通风防护服过程中的皮肤温度上升部位。基于人体皮肤温度受环境温度影响的大小，选取靠近脚部的小腿和靠近手部的小臂作为特征温度测量部位；基于人体运动过程中产热能力的大小，选取大腿和大臂作为特征温度测量部位；基于人体在穿着放射性污染通风防护服运动过程中温度稳定的程度，选取胸部、腹部或背部作为特征温度测量部位。具体情况如下：

①a-小腿(近脚部)、b-小臂(近手部)

人体皮肤温度受环境温度影响较大，尤其是防护服内对流换热较差的四肢位置，热量积聚更加明显，因此分别选取靠近脚部小腿和靠近手部的小臂作为特征部位。

②c-大腿、d-大臂

运动过程中，骨骼肌是主要的产热器官，尤其是腿部和臂部的肌肉，如肱二头肌、肱三头肌、股四头肌等等肌肉产热较大，因此选取大腿和大臂作为特征部位。

③e-胸部或腹部或背部

人员在穿着放射性污染通风防护服运动过程中，胸部、腹部和背部温度相差不大，且相对于以上温度较为稳定，因此选做参考温度。若在实验过程中此处温度升高较大，则立即停止实验。

静态采集模块302，用于将带有温度传感器的贴片分别贴附于受试者的每个特征温度测量部位，静态采集每个特征温度测量部位的初始温度。

本发明实施例中，在采集温度之前，需要构建人体皮肤温度采集系统，由于要在穿着放射性污染防护服的情况下进行，需要建立实时监测多处人体皮肤温度且可实现无线读取功能的监测方法。人体皮肤温度采集系统原理图如图2所示，包括依次连接的温度传感器、温度调理单元、adc采集单元、微控制器、蓝牙模块和上位机。通过温度传感器采集受试者的每个特征温度测量部位的用于表征温度信息的电阻信号(热电阻型传感器参数)；通过温度调理单元和adc采集单元将电阻信号转化为电压信号，并发送给微控制器进行处理，得到每个特征温度测量部位的温度信息；通过蓝牙模块将每个特征温度测量部位的温度信息上传至上位机进行显示。其中，受试者要求身体健康，并在参加实验前已对实验的动作规范及测试流程充分了解，在测试前24h内避免剧烈运动，常规饮食及睡眠，严禁吸烟喝酒；受试者穿着放射性污染通风防护服进行温度采集的过程中，若温度过高则及时停止实验。

实时采集模块303，用于在受试者穿着待测的放射性污染通风防护服运动过程中，实时采集每个特征温度测量部位的皮肤温度。

本发明实施例中，在采集温度之前，需要构建人体皮肤温度采集系统，由于要在穿着放射性污染防护服的情况下进行，需要建立实时监测多处人体皮肤温度且可实现无线读取功能的监测方法。人体皮肤温度采集系统原理图如图2所示，包括依次连接的温度传感器、温度调理单元、adc采集单元、微控制器、蓝牙模块和上位机。通过温度传感器实时采集受试者的每个特征温度测量部位的用于表征温度信息的电阻信号；通过温度调理单元和adc采集单元将电阻信号转化为电压信号，并发送给微控制器进行处理，得到每个特征温度测量部位的温度信息；通过蓝牙模块将每个特征温度测量部位的温度信息上传至上位机进行实时显示。

分析模块304，用于将受试者的皮肤温度与初始温度进行对比和热负荷分析，得到待测的放射性污染通风防护服的热负荷分析结果。

本发明实施例中，在测试完毕之后，在上位机上将受试者的皮肤温度与初始温度进行对比和热负荷分析，若超过预定比例的特征温度测量部位的皮肤温度均能够在对应的初始温度附近波动，比如上述五处部位中有四处皮肤温度均能够在对应的初始温度附近波动，则证明待测的放射性污染通风防护服的内部微环境具有适当的温度调节能力，热舒适性较好。若某个特征温度测量部位的皮肤温度高于对应的初始温度超过第一温度范围，即相对于初始温度居高不下，则证明该特征温度测量部位的空气热交换较差。若某个特征温度测量部位的皮肤温度低于对应的初始温度在第二温度范围内，即相对于初始温度略低，则证明该特征温度测量部位的空气热交换过快。

采用本发明实施例的装置，通过在线测量多处特征部位的皮肤温度，能够为改善放射性污染通风防护服的热舒适性提供建议，为实现良好舒适的工作环境和提高工作效率奠定基础。可以对不同类型的正压防护服的热舒适性进行评价，为工作人员选购不同品牌的防护服的提供技术支持。温度数据通过蓝牙传输，完全不影响放射性污染通风防护服的密封性。采用的人体皮肤温度采集系统制造成本低，工艺简单，测量人体皮肤温度简单可靠，性价比较高。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。