消毒劑噴霧裝置的應(yīng)用

邸亞靜，李子斌，付玉鳳，柳 慧，馮 成，王榮耕

（河北科技大學(xué) 理學(xué)院化學(xué)系，河北 石家莊 050018）

0 引 言

消毒機(jī)現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療和日常工作領(lǐng)域，除此之外，軍事、科研、一些重要的戰(zhàn)略化設(shè)備和許多科研項(xiàng)目也離不開消毒機(jī)的輔助消毒功能，因此，市場上出現(xiàn)了一些新型生產(chǎn)企業(yè)。此外，2020 年突如其來的新型冠狀病毒也促使了消毒機(jī)行業(yè)的發(fā)展。

現(xiàn)有的消毒方法和對應(yīng)的消毒機(jī)主要有普通噴霧消毒法—普通噴霧器+消毒液、氣溶膠消毒法—?dú)馊苣z噴霧器、臭氧消毒法—臭氧空氣消毒機(jī)、紫外線消毒法—紫外線空氣消毒機(jī)、光觸媒消毒法—光觸媒空氣消毒機(jī)、等離子消毒法—等離子空氣消毒機(jī)。以上各方法，均不完全具備智能化、一體化、安全性、高能低耗等特點(diǎn)。

消毒劑噴霧裝置采用互聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)，利用濃度傳感器限定其濃度范圍，實(shí)時(shí)監(jiān)測空氣中消毒劑的濃度。根據(jù)監(jiān)測到的數(shù)據(jù)，及時(shí)調(diào)整儲藥罐中的藥量和水箱中水的比例，現(xiàn)配現(xiàn)用。同時(shí)，建立數(shù)學(xué)模型，加入液位傳感器對水位和液位進(jìn)行監(jiān)測，從而保證其安全性。因此，將互聯(lián)網(wǎng)傳感器運(yùn)用到噴霧消毒機(jī)上具有重要的實(shí)際應(yīng)用意義。

1 設(shè)計(jì)原理和創(chuàng)新思路

通過對市面上常見的消毒劑進(jìn)行分析，得到了不同消毒劑的有效濃度范圍（即最佳濃度），以及對應(yīng)有效濃度下每m3所需噴灑該有效濃度的消毒劑的體積。同時(shí)，利用傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測空氣中消毒劑的濃度，就可以得出當(dāng)前空氣中所含消毒劑的濃度數(shù)據(jù)。

當(dāng)空氣中所含消毒劑的濃度低于其最佳濃度時(shí)，利用消毒劑的最佳濃度與當(dāng)前濃度的差值乘上所需消毒空間的體積，即為所應(yīng)補(bǔ)上的消毒劑的量。改變當(dāng)前消毒劑的濃度，其濃度即為消毒劑所需量除以這個(gè)定值。

消毒劑箱和水箱中均有液位傳感器，利用液位傳感器回傳的數(shù)據(jù)乘以兩箱的底面積，再減去所需消毒劑的體積，即為應(yīng)加入水的體積。

建立數(shù)學(xué)模型來控制水箱中水的流速，若剩余的水量和消毒劑的量低于某一刻度時(shí)，液位傳感器就會發(fā)出提醒。

通過AI 調(diào)控設(shè)置遠(yuǎn)程調(diào)控，將產(chǎn)品與智能手機(jī)相通，用戶可以通過智能手機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測空氣數(shù)據(jù)，進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)控。用戶僅需在儀器上選擇消毒劑的種類以及所需消毒的空間，并定期加入消毒劑和水即可。

2 消毒劑噴霧裝置的結(jié)構(gòu)及工作流程

2.1 裝置的結(jié)構(gòu)

消毒劑噴霧裝置利用互聯(lián)網(wǎng)的AI 監(jiān)控技術(shù)對空氣中消毒劑的濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并在低于有效濃度范圍時(shí)及時(shí)補(bǔ)充消毒劑，不僅減少了因消毒劑濃度過高而危害人體健康的情況，同時(shí)避免了因消毒劑濃度過低難以殺死病原體的隱患，體現(xiàn)了該裝置智能化和一體化的優(yōu)勢。

消毒劑噴霧裝置主要結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

消毒劑噴霧裝置的內(nèi)部構(gòu)造如圖2 所示。

圖2 消毒劑噴霧裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)Fig.2 Internal structure of disinfectant spray device

由圖2 可以看出各部件的功用。

（1） 第1 箱體，儲存消毒劑。

（2） 第2 箱體，儲存用于稀釋消毒劑的稀釋液體。

（3） 混合箱，通過第1 管道與第1 箱體連通，通過第2 管道與第2 箱體連通?；旌舷溥B接有輸出管道。

（4） 第1 箱體連接于第1 閥門，第2 箱體連接于第2 閥門。第1 箱體和第2 箱體均位于混合箱的上方。

（5） 噴霧器與混合箱連通，向外環(huán)境噴出混合箱內(nèi)的混合液。

（6） 濃度傳感器，用于監(jiān)測環(huán)境中消毒劑的濃度。

（7） 控制器與濃度傳感器、第1 閥門、第2閥門和噴霧器電連接；控制器用于接收濃度傳感器的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并根據(jù)濃度傳感器的監(jiān)測數(shù)據(jù)控制第1 閥門、第2 閥門和噴霧器的啟閉。

（8） 支撐架，支撐第1 箱體、第2 箱體和混合箱。

（9） 噴霧器上的單向泵，與輸出管道相連接，同時(shí)與控制器電相連接，用于加壓輸出管道內(nèi)的混合液。

（10） 霧化噴頭，通過輸出管道與混合箱連通，用于霧化混合液，并噴出霧化后的混合液。

（11） 混合箱內(nèi)設(shè)有用于攪拌消毒劑和稀釋液的攪拌件，攪拌件與控制器電相連接。當(dāng)控制器控制第1 閥門和第2 閥門開啟時(shí)，攪拌件開始啟動。攪拌件包括轉(zhuǎn)動桿和攪拌桿。轉(zhuǎn)動桿連接在驅(qū)動自身轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動電機(jī)上，繞自身軸向進(jìn)行轉(zhuǎn)動。多個(gè)攪拌桿連接在轉(zhuǎn)動桿上，沿轉(zhuǎn)動桿的軸向間隔分布。

（12） 轉(zhuǎn)動電機(jī)與控制器電相連接。

2.2 消毒劑噴霧裝置的工作流程

（1） 使用濃度傳感器對空氣中消毒劑的濃度進(jìn)行監(jiān)測。

（2） 將感應(yīng)器接收到的濃度數(shù)據(jù)與適宜濃度進(jìn)行對比。當(dāng)空氣中消毒劑的濃度超過最大或低于最小適宜濃度時(shí)，利用AI 控制閥門調(diào)節(jié)2 種液體的流速。

（3） 調(diào)節(jié)混合箱中消毒劑的濃度，并且利用霧化噴頭來噴灑混合液，以此來調(diào)節(jié)空氣中消毒劑的濃度。

（4） 液位傳感器感應(yīng)液體箱的液位，由感應(yīng)器接收數(shù)據(jù)，當(dāng)液位低于警示液位時(shí)，警報(bào)器發(fā)出警報(bào)。

消毒劑噴霧裝置工作流程如圖3 所示。

圖3 消毒劑噴霧裝置的工作流程Fig.3 Workflowof disinfectant spray device

3 產(chǎn)品分析

3.1 產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)

（1） 消毒劑噴霧裝置增設(shè)濃度傳感器和液位傳感器，分別對空氣中消毒劑濃度、水箱和藥劑箱的液位進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。

（2） 建立空氣消毒劑實(shí)時(shí)濃度、最佳濃度以及水量的數(shù)學(xué)模型。

（3） 引入互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行智能化管理，調(diào)節(jié)消毒劑的濃度，使空氣中的消毒劑的濃度處于最佳濃度。

（4） 具有高效低耗、操作簡單、安全指數(shù)高、節(jié)省人力物力等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了全面智能化和信息化調(diào)控。

3.2 市場前景

消毒機(jī)現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于軍事、科研、醫(yī)療和日常工作領(lǐng)域，在高效低耗，節(jié)省人力物力的同時(shí)，也提高了其系統(tǒng)的自動化、信息化管理水平，有利于國內(nèi)空氣消毒機(jī)行業(yè)的發(fā)展，以及國民生活品質(zhì)和健康水平的提升。

此外，2020 年突如其來的新型冠狀病毒也使消毒機(jī)行業(yè)的發(fā)展上升了一個(gè)新高度，預(yù)計(jì)2020年全年產(chǎn)業(yè)總值將突破百億元。

4 結(jié) 語

利用自動檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)，并結(jié)合遠(yuǎn)程控制技術(shù)的新型智能噴霧消毒裝置，具備智能化、一體化、安全性能高、高效低耗等特點(diǎn)，具有良好的市場前景。