CN102410877B

CN102410877B - 医用紫外线强度无损伤动态实时监测系统

Info

Publication number: CN102410877B
Application number: CN 201110389737
Authority: CN
Inventors: 王恒桓; 于良军; 王金勇; 张兆臣; 刘新凤; 李万凤; 王金玉
Original assignee: 王恒桓
Priority date: 2011-11-30
Filing date: 2011-11-30
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2031-11-30
Also published as: CN102410877A

Abstract

本发明公开了一种医用紫外线强度无损伤动态实时监测系统，涉及紫外线强度检测领域，包括系统中心监控站计算机（1）和多个紫外线测控单元（2），所述系统中心监控站计算机（1）通过数据传输控制单元（3）分别与各紫外线测控单元（2）连接。本发明设计了紫外线消毒的无损伤监测和动态管理系统，保证空气消毒质量，减少交叉感染，确保医护人员和病患免受辐射伤害，同时对整个医院紫外线消毒的有效实行和管理提供技术上的支持。

Description

医用紫外线强度无损伤动态实时监测系统

技术领域

本发明涉及紫外线强度检测领域，具体说是一种医用紫外线强度无损伤动态实时监测系统。

背景技术

目前，国内外医院中普遍应用紫外线的生物效应进行空气消毒，消毒效果和检测操作均要求严格。但在操作过程中主要采用人工的方法进行，消毒的过程中人员会在暴露在紫外线中，会对医务人员和病患造成辐射危害。

研究表明，紫外线主要影响眼睛和皮肤，易引起急性角膜炎和结膜炎，慢性白内障等眼疾，诱发皮肤癌。此外，紫外线辐射还会促使各种有机材料和无机材料的加速化学分解和老化；加速高分子聚合物质的老化过程，促使颜料和染料物褪色；紫外线辐射也是产生有害的光化学烟雾的重要因素。紫外线辐射对包括人在内的各种动、植物的生理和生长、发育都会带来严重危害和影响。为此，世界各国的科学家都提醒人们，应该十分注意紫外线辐射对人体的危害并采取必要的预防措施。紫外线中含有UVA、UVB和UVC三种射线,它们对皮肤的影响也不同。UVA射线的波长为320～400纳米，又称晒黑段，透射力可达人体真皮层，具穿透力强、作用缓慢持久的特性。UVA虽然不会引起皮肤急性炎症，但它对玻璃、衣物、水及人体表皮有很强的穿透力，可以先穿透表皮到达肌肤的底层并潜伏起来,日积月累就会严重扰乱肌肤的免疫系统,造成体内氧化自由基增多,损害弹性组织,由此而产生的后果是：肌肤提前衰老,角质过厚,表皮粗糙,有皱纹和斑点,肌肉松弛、下垂，同时增加UVB对人体的损伤。UVB射线的波长为280～320纳米，又称晒红段，透射力可达人体表皮层，能引起红斑，是晒伤皮肤的主要波段，轻者可致皮肤红肿、疼痛，重者会产生水泡、脱皮。UVA和UVB射线照射过量,可能会引起细胞DNA突变,导致皮肤癌。

基于上述情况，需要对消毒环境中的紫外线强度进行检测，以期减少乃至避免紫外线对医护人员及病患的危害，目前的检测方法有两类：

1）物理学检测方法，即紫外线强度测定仪（灯）；

2）生物学检测方法，即采用载体（试纸）定量消毒试验。

上述检测方法存在如下缺陷：检测的同时，检测人员同样受到辐射伤害；检测数据的重复性差，生物学检测方法还只是停留在定性的水平；检测具有局限性，还没有做到对所有消毒房间的紫外线进行全面实时监测；目前，紫外线光源通常用紫外辐照计测量某一表面的辐射照度（单位：W/m2）来表示紫外线光源的紫外线强度大小，而在空气杀菌方面的应用，更重要的是要知道紫外线光源外空间一定范围，甚至整个空间所辐射的紫外线强度大小。

发明内容

为解决上述存在的技术问题，本发明提供了一种医用紫外线强度无损伤动态实时监测系统，设计了紫外线消毒的无损伤监测和动态管理系统，保证空气消毒质量，减少交叉感染，确保医护人员和病患免受辐射伤害，同时对整个医院紫外线消毒的有效实行和管理提供技术上的支持。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种医用紫外线强度无损伤动态实时监测系统，包括系统中心监控站计算机和多个紫外线测控单元，所述系统中心监控站计算机通过数据传输控制单元分别与各紫外线测控单元连接。

所述系统中心监控站计算机内部设置有紫外线强度监测模块、照射剂量监测模块、数据存储输出模块、失效报警模块、消毒设备控制模块和人员误入报警模块。

所述紫外线强度监测模块，照射剂量监测模块、数据存储输出模块用于将紫外线测控单元传送的数据进行实时显示，记录辐射计量值，并存储历史数据，方便查询；

所述失效报警模块，用于对检测数据进行判断，若消毒设备失效，发出报警。

所述消毒设备控制模块，用于根据设定条件开启和关闭消毒设备。

所述人员误入报警模块，用于为人员提供保护，若有人员误入消毒房间，则关闭消毒设备，保护人员。

所述紫外线测控单元由顺次连接的紫外线传感器单元、A/D转换电路、单片机主控单元和数据通讯电路组成。

紫外线传感器单元，用于将紫外线传感器采集的紫外线转化为电流信号，由放大电路转换为电压信号；通过紫外线传感器单元采集并转换得到的电压信号传送至A/D转换电路进行模数转换；转换所得的当前辐射值的数字电压值输送至单片机主控单元，通过计算处理得到测量的辐射值输出并用数字形式显示，并将当前的辐射值记录并存储；得到的当前辐射值及各种驱动信号通过数据通讯电路传送至系统中心监控站计算机。

当辐射剂量值下降至下限值时，单片机主控单元输出驱动控制信号，驱动失效报警模块自动报警。

当有人员进入，单片机主控单元输出驱动控制信号，驱动人员误入报警模块，报警并关闭消毒设备。

根据设定的条件，单片机主控单元输出驱动控制信号，驱动消毒设备控制模块，实现消毒设备的开启和关闭。

所述紫外线传感器单元由紫外线传感器和放大电路组成。

所述放大电路采用集成单运放电路。

本发明所阐述的医用紫外线强度无损伤动态实时监测系统，包括了紫外线消毒的无损伤监测和系统动态管理两个部分，通过紫外线测控单元将检测到的紫外线强度信号处理得到当前辐射值，进行液晶显示并存储记录，同时传送至系统中心监控端进行实时显示，整个过程没有人员参加，避免紫外线辐射对人员的危害，又通过紫外线测控单元的单片机针对所得紫外线辐射值情况输出驱动控制信号，驱动系统中心监控端的失效报警装置、消毒设备控制装置和人员误入报警装置进行动作，对整个系统进行动态管理，确保空气消毒质量，减少交叉感染，又因节约人工而节约大量资金，确保整个过程中对于人员的保护和对设备运作状态的全面控制。

附图说明

附图为本发明的结构连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述：

如图所示为本发明的一个具体实施例，由系统中心监控站计算机1和与之通过数据传输控制单元3相连接的多个紫外线测控单元2组成，所述的数据传输方式可以二种方式，无线网络传输和有线网络传输。

本实施例实现了无线和有线网络通讯方式，系统中心监控站计算机和紫外线测控单元的单片机之间使用MODBUS-RTU协议，通过网络接口进行网络数据通讯，以太网络模块采用了RTL8019AS，CAN总线控制器接口采用了PCA82C00。

所述系统中心监控站计算机1内部设置有紫外线强度监测模块11、照射剂量监测模块12、数据存储输出模块13、失效报警模块14、消毒设备控制模块15和人员误入报警模块16。

所述紫外线强度监测模块11和数据存储输出模块13，实现紫外线强度实时监测，可对各消毒房间及物品接受的紫外线强度进行实时采集并显示，记录辐射计量值，供护理和控制感染科工作人员实时观察；照射剂量监测模块12，实现照射剂量实时监测，通过照射强度和照射时间统计房间或物品接受的照射剂量，实现了人员无损伤监测，紫外线强度检测人员，不用再紫外线照射下进行检测，免受紫外线伤害。

所述失效报警模块14，用于对检测数据进行判断，若消毒设备老化，达不到一定的强度，即使增加照射时间也不能达到消毒效果时，根据需要可设置100000μW.s/cm²、300000μW.s/cm²，甚至600000μW.s/cm²报警剂量，发出报警。

所述消毒设备控制模块15，用于根据消毒照射剂量自动关断紫外线消毒灯，根据消毒剂量要求，当达到100000μW.s/cm²、300000μW.s/cm²或600000μW.s/cm²报警剂量，自动关断消毒灯。可进行多个消毒地点同时监控，实现动态管理。

所述人员误入报警模块16，用于为人员提供保护，非检测人员一旦误入消毒房间，消毒房间内的传感器传出信号发送至单片机主控单元23，单片机主控单元23发出驱动控制信号至系统中心监测站计算机1，可报警提示使周围人群免受紫外线伤害。

所述紫外线测控单元2由顺次连接的紫外线传感器单元21、A/D转换电路22、单片机主控单元23和数据通讯电路24组成。所述紫外线传感器单元21由紫外线传感器和放大电路组成。

所述紫外线传感器采用紫外探测器，能很好的探测200nm-400nm光谱范围的紫外线辐射，并产生光电流，它的高灵敏度,宽响应光谱范围，密封封装，小尺寸，低价格，宽工作温度范围以及能长期暴露在紫外光辐射的特性很适合工业和消费类紫外线探测应用。

所述放大电路优选采用集成单运放电路。

紫外线测控单元2电路在工作时，紫外线传感器采集紫外线信号后转换为电流信号，经集成单运放电路转换成电压信号，再经过A/D转换电路22进行模数转换，转换所得的数字量输出到单片机主控单元23。

单片机主控单元23采用查表及比较的方法计算出当前的辐射值，查表取出某一辐射值的数字电压值，与当前辐射值的数字电压值比较，等于当前辐射值的数字电压值，则查表取出该辐射值作为当前辐射值，大于当前辐射值的数字电压值，则继续取出下一辐射值的数字电压进行比较，小于当前辐射值的数字电压值，则查表取出前一辐射值作为当前辐射值。

经过单片机主控单元23计算处理后，将测量的辐射值输出到显示单元，用数字形式显示出当前的辐射值，同时经串行口上传至系统中心监控站计算机1，通过紫外线强度监测及数据输出进行输出和记录。系统中心监控站计算机1内部的失效报警模块14、消毒设备控制模块15和人员误入报警模块16同时根据输入的数据和驱动信号进行相应的动作。

本系统中系统中心监控站计算机与紫外线测控单元的数据传输采用无线和有线网络传输。

系统中心监控站主要由计算机和监控程序组成。

主机主要由工业计算机组成，基本硬件配置如下：

l 处理器规格 Intel 酷睿2双核 E7500；

l 处理器主频(GHz) 2.93；

l 处理器主频范围 2.8GHz－3.0GHz以下；

l 二级缓存(KB) 3072；

l 配置内存容量(MB) 4GB；

l 内存类型 DDRIII 1333MHz；

l 光驱类型：DVD-ROM。

软件配置：

操作系统采用Windows XP Pressional；系统软件采用SQL Sever 2008。系统软件监控程序由主界面和功能模块组成。

系统测试，包括用户界面测试和系统总体功能测试两种，具体测试情况如下表所示。

表1 用户界面测试

测试目标	测试各个菜单、对话框、编辑框、按钮、鼠标、快捷键是否正常使用
		测试技术	点击各个菜单和对话框检验菜单正常使用及对话框的翻页功能，在编辑框输入相应的字符检验保存配置设置
完成结果	测试各项功能与系统设计方案保持一致

表2 监控系统总体功能测试

测试目标	正常预期工作量：登录系统，选择要监测点，对各监测点的监测数据实时显示、通过动态曲线显示并可进行历史数据曲线查询
		预期繁重工作量：	登陆系统，选择所有监测点，对各个监测点的监测数据实时显示、通过动态曲线显示并可进行历史数据曲线查询
测试技术	登陆服务器，输入要关注的监测点，检验实时数据、数据实时动态曲线、历史数据曲线的显示是否正确
		完成结果	按照测试目标完成各项功能测试，没有发生故障

实测结果及结论

在实地对系统进行了强度测试，与标准测试仪进行比对。实测结果如下：

表3 实测数据

距离	实测强度	标准值
			20cm	1024	1024
30cm	668	667
			40cm	487	485
50cm	355	355
			60cm	275	275
70cm	216	216
			80cm	170	170
90cm	143	143
			100cm	119	119
120cm	85	85
			150cm	56	56
200cm	32	32

数据表明，与标准测试仪有较高的一致性，可达到实用标准。与传统的测试方法比较，本系统具有准确，实时显示，同时可达到实时纪录，对人员可起到保护和控制设备的良好效果。

综上所述，本发明中紫外线测控单元实现多个消毒地点的紫外线信号强度的实时采集、放大、转换得到当前信号强度的辐射值，再通过数据传输方式传送给系统中心监控站计算机；系统中心监控站计算机通过数据传输与多个紫外线测控单元连接，根据接收得到的数据完成紫外线强度、剂量、照射时间的监测及各种报警功能，实现人员无损伤监测和系统的动态管理。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种医用紫外线强度无损伤动态实时监测系统，其特征在于，包括系统中心监控站计算机（1）和多个紫外线测控单元（2），所述系统中心监控站计算机（1）通过数据传输控制单元（3）分别与各紫外线测控单元（2）连接，

所述系统中心监控站计算机（1）内部设置有紫外线强度监测模块（11）、照射剂量监测模块（12）、数据存储输出模块（13）、失效报警模块（14）、消毒设备控制模块（15）和人员误入报警模块（16）：

所述紫外线强度监测模块（11）、照射剂量监测模块（12）和数据存储输出模块（13）用于将紫外线测控单元（2）传送的数据进行实时显示，记录辐射计量值，并存储历史数据，方便查询；

所述失效报警模块（14），用于对检测数据进行判断，若消毒设备失效，发出报警；

所述消毒设备控制模块（15），用于根据设定条件开启和关闭消毒设备；

所述人员误入报警模块（16），用于为人员提供保护，若有人员误入消毒房间，则关闭消毒设备，保护人员；

所述紫外线测控单元（2）由顺次连接的紫外线传感器单元（21）、A/D转换电路（22）、单片机主控单元（23）和数据通讯电路（24）组成：

紫外线传感器单元（21），用于将紫外线传感器采集的紫外线转化为电流信号，由放大电路转换为电压信号；

通过紫外线传感器单元（21）采集并转换得到的电压信号传送至A/D转换电路（22）进行模数转换；

转换所得的当前辐射值的数字电压值输送至单片机主控单元（23），通过计算处理得到测量的辐射值输出并用数字形式显示，并将当前的辐射值记录并存储；

得到的当前辐射值及各种驱动信号通过数据通讯电路（24）传送至系统中心监控站计算机（1）；

当通过计算处理得到的测量的辐射值下降至下限值时，单片机主控单元（23）输出驱动控制信号，驱动失效报警模块（14）自动报警；

当有人员进入，单片机主控单元（23）输出驱动控制信号，驱动人员误入报警模块（16），报警并关闭消毒设备；

根据设定的条件，单片机主控单元（23）输出驱动控制信号，驱动消毒设备控制模块（15），实现消毒设备的开启和关闭。

2.根据权利要求1所述的医用紫外线强度无损伤动态实时监测系统，其特征在于，所述紫外线传感器单元（21）由紫外线传感器和放大电路组成。

3.根据权利要求2所述的医用紫外线强度无损伤动态实时监测系统，其特征在于，所述放大电路采用集成单运放电路。

4.根据权利要求2所述的医用紫外线强度无损伤动态实时监测系统，其特征在于，所述的紫外线传感器采用紫外探测器。