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广东首创反映人体舒适度生物测量仪

行业聚焦点中国仪表网2013年11月01日 11:57人气:17025

  导读:广东开发能反映人体舒适度指数的“生物舒适度测量仪”,该舒适度测量仪由传感器、数字采集器、全自动供水系统、电源系统等装置组成。目前广东省已开始试点布局,计划80到90台生物舒适度测量仪覆盖全省。
  
  提起气象监测,人们常以为就是观风测雨,而广东气象部门首创的一项科研项目,把人体的“舒适度”也纳入了探测范围。
  
  受气候变化、城市热岛效应等因素影响,区域间的天气状况差异趋于明显,“东边日出西边雨”的情况常常出现,将来,市民可望随时随地查询到省内各地的天气舒适度情况,出行之前就心中有数。
  
  这种能反映人体舒适度指数的“生物舒适度测量仪”,为广东省气象局科研团队的全国首创,一年来已经在广州、深圳开始试点布局。作为广东推进气象现代化试点省建设和民生气象服务的亮点,省气象部门计划在明年把这种测量仪布设在全省各市县的观测场,初步形成有80到90个站点,覆盖全省的舒适度的监测网络,之后将进一步细化布局到更多市民关注的热点地区。
  
  舒适度被细化成十二等级仪器可测量
  
  “舒适度”到底如何测出来?近日,记者来到省气象局大气探测中心一探究竟。在该中心楼顶,一个接近常人身高的细长仪器特别引人注目。与气温、湿度、能见度等只有一个探头的监测仪器相比,它的“头顶”垂直伸出有四个探头。
  
  广东省大气探测技术中心主任敖振浪兴奋地表示,这就是其团队研发多年的创新成果生物舒适度测量仪。
  
  舒适度是一个因人而异的相对主观概念。而该测量仪不光可以模拟人体的感受,通过调节计算公式,对其它动物也适用,所以冠以“测量生物舒适度”的功能,不过目前气象部门主要还是先为人的舒适度测量服务。
  
  敖振浪介绍,该舒适度测量仪由传感器、数字采集器、全自动供水系统、电源系统等装置组成。
  
  其中传感器中最有奥妙用一条湿润的细绳通往一个盒子内的探头的,是测自然湿球温度;被黑色球体包裹的探头,是测黑球温度;被柱型百叶扇包裹的,是测干球温度,此外还有不断旋转的小风标,是用来测风速。上述四个探头的中央,是一个玻璃的小半球体,它是用于测量太阳辐射。
  
  通俗来说,干球温度比较接近现实的温度,黑球温度测的是指接受所有波长的光线照射时的温度,而湿球温度则是模拟人们在出汗情况下温度的感知情况。
  
  这样,上述五种要素的实测数据源源不断地进入数字采集器,然后计算机根据人体经验非线性方程计算而获得生物舒适度指数,并结合影响舒适度的主要要素,将指数转换成各种等级以及相应的对应说明,最终显示在电脑屏幕上。
  
  “这些转换都是通过机器自动完成”,敖振浪说,目前该测量仪把舒适度分为十二个级别,例如仅“热”的感觉,就有较热、很热、酷热等,当指数达到“酷热”标准时,系统就会提醒“感觉很不舒适,严防中暑”,在温度较低的时候,系统甚至会根据舒适度提醒人们怎样穿衣服。
  
  风速增加感觉像降温湿度超过会80%加剧闷热
  
  “进行舒适度测量,其实是摸着石头过河。”舒适度的指标其实在国内外也没有公认的标准。在此之前,气象部门研究人体舒适度,大多参考1998年我国颁布的关于热负荷的评价标准,以及1995年国际马术联会制定的马术比赛参考标准。
  
  “上述标准只强调温度和湿度,但对于风速和太阳辐射的影响,没有考虑到。”敖振浪举例,如夏天同样的温度,有风吹着就比无风舒服,冬天相同低温的情况下,如果有太阳照着就比阴暗的地方舒适。
  
  对此,广东省大气探测中心的团队分析吸收了国内外经验,并创新地为生物舒适度指数增加了风速和太阳辐射两个气象因素,“我们的科研人员用自己的人体感受做很多实验,并将相同气温下湿度大小的影响做了细化。”
  
  敖振浪说,气温适中时(大概15.5℃),湿度对人体的影响并不显著。由于湿度主要影响人体的热代谢和水盐代谢。当气温较高或较低时,湿度的波动对人体的热平衡和温热感就变得非常重要。
  
  实验表明,当温度在21℃-27℃时,若相对湿度改变为50%时,人体的散热量就有明显差异,相对湿度在30%时,人体的散热量比相对湿度在80%时为多。“而当相对湿度超过80%时,由于高温高湿影响人体汗液的蒸发,机体的热平衡受到破坏,因而人体会感到闷热不适。随着温度的升高,这种情况将更趋明显。”
  
  当冬季的天气阴冷潮湿时,由于空气中相对湿度较高,身体的热辐射被空气中的水汽所吸收。加上衣服在潮湿的空气中吸收水份,导热性增大,加速了机体的散热,使人感到寒冷不适。当气温低于皮肤温度时,风能使机体散热加快。风速每增加1米/秒,会使人感到气温下降了2℃-3℃,风越大散热越快,人就越感到寒冷不适。
  
  广东秋季最舒适市郊比城中心舒适
  
  人的主观感觉千差万别,不同年龄、男女、体质的人,甚至南方和北方人对舒适的感受也有区别,对此,敖振浪表示,未来对舒适度指数的评价还会细化,开发适应不同人群的精细化产品。但从已有点位近一年测出的指数来看,目前的标准还是基本符合人们的主观感受的。
  
  敖振浪把位于番禺的广州市气象局测出的舒适度指数,与位于越秀区的省气象局的舒适度指数相对比,就会发现前者的数据比后者更“舒适”。“这是因为番禺位于城郊,人流车流都没有市中心大,各种辐射、反射较少,热岛效应等没有那么明显”。此外,监测数据还发现,广东在湿度不高、温度比较清凉的秋季较为“舒适”,这也和大多数人的直观感受相一致。
  
  细心的人们发现,广州等地电视台的天气预报节目中,也会有次日舒适度的预报。那么此次“生物舒适度测量仪”测出的人体舒适度指数,又跟舒适度预报有何不同呢?
  
  敖振浪解释,舒适度预报的是一个城市等较大范围区域的人体舒适度指数,而且预报主要是参考温度和湿度两个指标。但无法精细到一个较小的特定场所,如:工厂、运动场、重大活动现场等。
  
  “生物舒适度测量仪”测出的人体舒适度指数,可以细化到观测场、楼顶或者根据关注需要对一些特定的下垫面进行观测。“实时观测的范围可以细化到几公里,例如亚运会的海心沙会场是否舒适,用整个广州的舒适度预报就不能完全客观反映,舒适度观测就更加人性化和贴近生活,未来随着观测时间的积累、数据逐渐完善,也可以为更加精细、准确的舒适度预报打下基础。”
  
  80到90台生物舒适度测量仪覆盖全省
  
  目前,广东省正加快推进气象现代化试点省建设,实现公众认知感觉得到、核心技术有突破的气象现代化,当中丰富公共气象服务内容是重点。省气象局把提供舒适度指数信息,与“回南天”、暑热的预报服务一起,纳入与公众息息相关的实用、易懂、有趣的民生服务中。
  
  敖振浪表示,无论从设备投入还是标准建设上,广东都在先行先试,现在广州和深圳的三个监测点投入业务化使用,并出台了广东省生物舒适度探测网的建网指南,计划从明年开始,在全省各个市县的观测场,共布局80到90台生物舒适度测量仪,初步形成覆盖全省的舒适度探测网络,并逐步细化到一些人流密集、公众关注度较高的敏感地区。
  
  除去研发的成本,仅每台舒适度观测仪器就需投入10万到20万元,此外还需要进行调试,将监测资料进行联网,敖振浪说,“明年如果能够建好,我们将把全省的数据公布到广东省气象局的公众网上,市民随时可以上网查询全省各地的舒适度实况。”
  
  因为舒适度测量仪同时测量五种气象要素,对目前的气象监测网络也是一种很好的补充,省气象局的预报专家表示,这些数据对短时间、小尺度急剧变化的强对流突发天气的短时预报,也会起到很好的辅助作用。
  
  身兼国家气象观测技术委员会委员的敖振浪透露,广东舒适度探测的经验有意向申报行业标准、国家标准,未来可以在更多地方推广,进行标准化规范化建设,“时机成熟的时候,我们还可以将现有的回南天等项目整合进去,形成生物监测的综合系统。”

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