基于疫情常態(tài)化下的智能旋轉(zhuǎn)消毒系統(tǒng)

李名鳳，韋璽文

（西藏大學，西藏 拉薩 850000）

0 引言

生活中經(jīng)常會發(fā)生重大突發(fā)事情，這是對我們國家治理能力和一些現(xiàn)代化技術的重大考驗.時間緊迫、信息不對稱、資源匱乏、人員不足等原因，使得社會運轉(zhuǎn)大大超負。現(xiàn)實生活中常常會運用到大數(shù)據(jù)與云計算，智能機器人，還有一些無人系統(tǒng)等模塊，無論是在疫情防控還是其他領域中，這些技術都極大地帶來了便利與效率。在這樣的大背景下，新興產(chǎn)業(yè)、新的技術模式的出現(xiàn)將越來越貼近大眾的生活[1]。2019年底，新冠病毒悄然來襲，到目前為止，疫情常態(tài)化的背景下，目前的消毒手段主要有無人機，人力消毒，機器人等，所以應用智能化的消毒就顯得尤為重要。市面上的消毒方式主要依靠人工控制，且無人機系統(tǒng)成本耗費較高，同時大量的前期工作：天氣狀況，起飛點遠離人群，地面平整，上空開闊無遮擋，電量充足，電池準備，起落架情況，螺旋槳安裝是否牢靠等，給消毒工作帶來巨大的不便。由此，基于單片機，太陽能電池板，紅外感應等技術，設計一個集太陽能自動蓄電，自動消毒，紅外感應測溫且操作方便的消毒系統(tǒng)。為精準，便利，高效地測溫與防控疫情帶來了巨大的影響[2]。

1 系統(tǒng)的消毒主體構(gòu)造

系統(tǒng)消毒主體由高壓制霧主機、旋轉(zhuǎn)式高壓高空噴霧器組成，通過自動化控制等一系列的有效組合，將消毒水通過制霧主機升壓，將高壓消毒水經(jīng)過360°旋轉(zhuǎn)噴霧器噴射到大氣中，進行有效消毒。

（1）角度可調(diào)，可定向噴霧，可360°旋轉(zhuǎn)噴霧，在需要消毒的場所定點設置霧樁，實現(xiàn)全方位消毒。

（2）旋轉(zhuǎn)噴霧消毒設備系統(tǒng)具有效高節(jié)能高壓微霧的輸出流量，具有多級調(diào)節(jié)的功能，加濕運行費用極低，霧化1公升水只需消耗6W功率是傳統(tǒng)加濕器的百分之一，是離心式或氣水混合式加濕器的十分之一。噴霧消毒設備將水加壓霧化后，噴灑的范圍較大且水霧停留時間較長。加大空氣的濕度，進行有效的消毒。

（3）可控制單元，減少用工率，提高作業(yè)效率。應用單片機對各個系統(tǒng)的狀態(tài)點進行調(diào)節(jié)監(jiān)測，并顯示其運行狀態(tài)，實時對功能進行監(jiān)測對于發(fā)生故障的部位，也能及時進行修理并調(diào)節(jié)。在工作過程中，消毒液在高壓的作用下，通過噴嘴并將液體霧化成直徑很小的液霧，加壓噴出的液態(tài)氣體直徑可達微米級，并均勻的懸浮于空氣中，作用于空氣中的細菌和病毒，達到凈化空氣的目的。

（4）太陽能電池板通過吸收太陽輻射，將光化學效應轉(zhuǎn)化為電能，相對于電池及充電電源來說，它具有綠色環(huán)保的作用。

（5）基于ARM核的STM32單片機和MLX90614溫度傳感器獲取溫度，系統(tǒng)電路簡單、價格低、穩(wěn)定性好，溫度可測量的范圍大，安全性高，可以實現(xiàn)滿足大部分行業(yè)和領域?qū)囟缺O(jiān)測的需要[3]。

（6）滿足野外作業(yè)需求，具有防風、防雨等功能，滿足IP65防護等級。

2 應用場所

關于使用場所的確定，大量查閱消毒場所有關的資料，經(jīng)過對比分析，發(fā)現(xiàn)此消毒霧樁不受空間的限制,社區(qū)，公共交通工具，農(nóng)貿(mào)市場，大小型廣場，公共基礎設施等。

3 系統(tǒng)的硬件設計

系統(tǒng)硬件部分主要包括太陽能電池模塊、紅外感應顯示模塊、基于ARM核的STM32單片機、報警模塊、顯示模塊，系統(tǒng)如圖1所示。紅外模塊電路如圖2 所示。

圖1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

此次單片機選用的是STM32F103型號，STM32是意法半導體公司生產(chǎn)的32位ARM嵌入式處理器，它基于Cortex－M3內(nèi)核。Cortex－M3核性價比更高，價格低，可以與8位單片機競爭。在采用了最新的設計技術，擁有了較低的門數(shù)，性能卻更強，最高可達72Mhz的工作頻率，適用于電機驅(qū)動，醫(yī)療，編程控制器，警報系統(tǒng)，LED條屏控制等方面的應用。基于此，為了更好地將完成相應的內(nèi)容，STM32F1系列單片機被系統(tǒng)所采用。并且在目前，應用廣泛、產(chǎn)量豐富、成本低廉，有利于本設計的批量生產(chǎn)和推廣[4]。

紅外測溫適用于遠距離檢測和非接觸測量MLX90614是一種無接觸式的紅外線溫度感應片。為了適應醫(yī)療應用的要求，MLX90614還可提供在人體溫度范圍內(nèi)的高精度±0.1℃。測溫原理為能夠通過物體一狹窄波長范圍內(nèi)發(fā)生的輻射能量測得具體溫度。在系統(tǒng)的設計中，提前設定好正常的溫度閾值，一旦有溫度電信號的遞送，然后將測得的溫度值與正常體溫閾值相對比,若大于閾值,則系統(tǒng)發(fā)出警告,提示使用者有發(fā)燒嫌疑,讓工作人員做進一步的檢查。并通過存儲模塊將數(shù)據(jù)保留，支持查看歷史溫度數(shù)據(jù)。如圖2紅外感應模塊所示[5]。

圖2 紅外感應模塊

4 系統(tǒng)軟件設計

為實現(xiàn)系統(tǒng)的自動消毒、紅外感應，報警顯示等目標，進行了軟件系統(tǒng)設計。系統(tǒng)軟件流程如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)軟件流程

在程序開始執(zhí)行時后，首先對供水模塊、紅外感應模塊進行初始化，接著進行按鍵反應，當初始按鍵后，開啟水泵進行360°旋轉(zhuǎn)噴水消毒。然后第二次按鍵反應，系統(tǒng)上的紅外傳感會自動檢測靠近系統(tǒng)傳感區(qū)域的人群，并將測量到的溫度電信號與正常體溫電信號進行比較，若大于正常值，報警系統(tǒng)則會響起，提醒溫度異常。若不按鍵，則不會觸發(fā)此功能。第二次的按鍵與否都不會影響系統(tǒng)的輸水模塊，輸水系統(tǒng)與紅外系統(tǒng)是相互獨立的。

5 設計發(fā)展方向

5.1 功能模塊化

一個功能完整的系統(tǒng)，利用功能模塊化的方式劃分為若干個功能模塊，每個模塊完成它相應指定的功能。系統(tǒng)中將輸水、測溫功能模塊化，實現(xiàn)系統(tǒng)的多用途。在模塊化技術的研究基礎上，模塊化設計將成為一種趨勢，系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)將不斷優(yōu)化，并可根據(jù)不同的任務更換相應的功能模塊，實現(xiàn)一臺機器的多用途。此外，模塊化還可以降低生產(chǎn)成本，延長系統(tǒng)生命周期，并降低以后用戶的維護成本。

5.2 高效管控

傳統(tǒng)的防疫管控模式中，一般依靠人來承擔部分任務，這就需要大量的人力，但由于人體生理原因的限制，導致了所承擔的工作壓力較大、時間進度長、效率相比于較低等不足，采用智能消毒系統(tǒng)技術實施高效有序消毒，可以有效提高防疫工作的效率，實現(xiàn)依靠新的智能系統(tǒng)實現(xiàn)“高效控制”。

6 結(jié)語

科學技術的不斷強有力發(fā)展，給防疫工作帶來了巨大的影響力，促進了傳統(tǒng)工作模式的革新，此系統(tǒng)的構(gòu)建代替人工，實行高效管控，將功能模塊化，將推動系統(tǒng)高效運轉(zhuǎn)，但在細節(jié)構(gòu)造上，仍有待解決一些技術難題，對后期的具體應用中的不確定性還有待商榷。整體來說，具有較為廣闊的應用前景。