防感染紅外線感應免接觸電梯按鈕研究

郅治

電梯作為人們日常生活中不可或缺的運輸設備 ，承擔著建筑物內樓層之間的運輸工作，其實用價值高， 被廣泛應用于各個場所。目前常見的垂直式電梯是通過 直接操作電梯按鈕控制其運作的，而電梯按鈕一般都是 接觸式的按鈕，這就會導致同一天內很多人接觸同一個 電梯按鈕，容易導致病菌聚集在該按鈕上，存在公共衛生 安全隱患。尤其是在新冠疫情防控期間，多人相互接觸同 一個電梯按鈕，會導致疫情傳播速度加快。為了避免這種 情況的發生，各個場所的電梯設備也采用了各種措施，以 避免不同的人觸摸到同一個電梯按鈕。目前有人為了避免 接觸電梯按鈕，在按電梯按鈕時，會先使用酒精對電梯按 鈕進行消毒，也有人用紙巾包裹手指后再去按電梯按鈕， 甚至還有人專門備有小棍子，用小棍子代替手指接觸電梯 按鈕等等。這些現象映射出一個問題，那就是人們需要一 種非接觸式的電梯按鈕，以避免與他人的間接接觸，這也 是本文研究“紅外線感應免接觸電梯按鈕”的直接目的。

（一）現有電梯按鈕背景技術介紹

隨著科技的發展，電梯已經廣泛應用于人們的 日常生活中，比如大型的商場，超市，車站，寫字樓等場 所，都配備有直梯、扶梯等電梯設備。電梯是一種在建筑 物中通過電力驅動的可代替人們步行上下樓的升降設備， 從功能角度可分為乘客電梯，載貨電梯，觀光電梯等，其 功能多樣，用途廣泛。如今電梯隨處可見，而常見的電梯 按鈕布置如下：電梯可分為轎廂內和轎廂外，轎廂外的 按鈕比較簡單，一般就是兩個按鈕：上行按鈕和下行按鈕 ;轎廂內按鍵較多，包括有對講按鈕，警鈴按鈕，數量較 多的樓層按鈕，關門按鈕，開門按鈕等;其中樓層按鈕， 關門按鈕，開門按鈕是主要功能按鈕，使用頻率較高， 對講按鈕，警鈴按鈕一般是應對緊急情況的按鈕，使用次 數較少。電梯按鈕的控制方式也很簡單，就是接觸式按壓控 制。

（二）紅外線感應免接觸電梯按鈕研究的必要性

電梯大多時候是作為公共設備，服務于社會大 眾的，常見的電梯按鈕都是接觸式控制，這種方式比較直 接，簡單，易操作，但由于是公共設備，電梯按鈕長時間 被多人接觸，導致上面的細菌病毒不斷積累，容易造成細 菌病毒傳播問題。據調查顯示，實驗人員對乘坐的公交汽 車，手機，電梯按鈕以及馬桶坐墊進行細菌檢測，結果顯 示：細菌病毒含量排行第一的是電梯按鈕，手機排行第二 ，公交車上的把手排行第三，馬桶坐墊排行第四，令人驚 嘆，一個不起眼的電梯按鈕竟然藏匿如此多的細菌、病毒 。另外也會專門對醫院電梯內的病菌進行檢測，由于醫院 電梯里有大量醫護人員、患者、陪護人員等往來，各種病 菌病毒交叉感染的風險很高，經調查發現，電梯按鈕上的 病原微生物最多，遠多于電梯內地板表面和墻面等，因此 需要按時對電梯進行消毒，防止病毒交叉感染。此次新冠 疫情對人們生活產生了較大的影響，各場所的電梯里也經 常會放置抽紙，以及酒精、免洗手液等消毒用具，目的就 是為了減少或者避免多人直接接觸電梯按鈕，進而有效地 防止病菌的傳播。從功能角度來講，電梯確實是十分便捷 的工具，但從公共衛生角度來講電梯按鈕也確實存在衛 生安全隱患，因此發明一種非接觸式電梯按鈕來代替現有 電梯按鈕控制電梯運行十分必要。

（三）紅外線感應免接觸電梯按鈕研究意義

紅外線感應免接觸電梯按鈕與普通的電梯按鈕 相比，其優點不言而喻，無接觸式的電梯按鈕很大程度上 能夠防止病菌的傳播。不管是針對在當前新冠疫情防控的 嚴峻情況，還是平時防止細菌交叉感染等情況，無接觸式 的電梯按鈕對公共衛生安全具有良好的保障作用，而且其 操作也很簡單，手指靠近相應位置就可以觸發信號，輕松 實現對電梯的控制。

（四）電梯按鈕研究的發展趨勢

電梯從最開始的提升機構到后來發展為電力驅 動的升降梯，其功能性一直在發展，相應的電梯按鈕也需 要優化升級，這次新冠疫情也給人們敲響了警鐘，再加上 人們對于健康的要求在不斷提高，公共衛生也成為人們關 注焦點，所以紅外線感應免接觸電梯按鈕也是電梯按鈕 的一個發展趨勢。目前社會正朝著智能化和節能環保的方 向發展，免接觸電梯按鈕就是運用紅外線感應技術，進 行智能化的改進。今后的電梯按鈕可能還會進一步實現更 多的智能化，例如通過語音控制電梯運作等;另外，電梯 的運行將更加節能環保，如利用人工智能技術等優化運行 邏輯。總而言之，隨著科技的發展，電梯智能化程度一定 會不斷提升，以更好的服務于大眾。

（一）紅外線感應技術介紹

紅外線是一種頻率介于可見光與微波之間的一 種電磁波，屬于不可見光的一種，就是說人無法通過肉眼 觀察到紅外線，但其實紅外線時刻存在于我們身邊，這是 由于紅外線具有熱效應，即溫度高于絕對零度（- 273.15℃）的物質都可以產生紅外線。隨著對紅外線性質的進 一步探究，其被應用到各個領域中，比如醫療領域，4 μm～14μm波段的紅外線被譽為“生育光線”，具有促 進血液循環，活化細胞，消炎，抑菌等功能。軍事領域的 夜視儀，熱成像等也都是利用紅外線技術制成的。在人 們日常生活中也有很多例子，如遙控器，自動門，感應 水龍頭，防盜裝置，安檢設備等，可見紅外線技術已經 運用到了各個領域，是一種很成熟的技術手段。

（二）紅外線感應免接觸電梯按鈕構成

紅外線感應免接觸電梯按鈕的構成是比較復雜 的，下面對照圖1進行說明。圖1是我們在乘坐電梯時常見 的按鈕面板，叫做選層器，其包括顯示器，相應的電梯按 鈕，操作箱。然而這些只是表面上看到的，遠不能實現免 接觸的功能，也不具備紅外線感應功能。實際上在按鈕的 外表面還有發射裝置，接收裝置，提示裝置，這些才是實 現紅外線感應的主要裝置。發射裝置實質是貼片式的紅外 線發射管，結構如圖2所示，包括環形的金屬支架，中 間為接收芯片封裝在第一薄片膠體內，通過正，負支腳架 與金屬支架連接。接收裝置為貼片式的紅外線接收管，其 結構與發射裝置類似，如圖3所示。提示裝置為聲光提示 器，包括發聲器和發光二極管。操作箱內設有微處理器和 電源。

（三）紅外線感應免接觸電梯按鈕工作原理

發射裝置，接收裝置，聲光提示裝置和微處理 器均與電源相連接，微處理器同時與控制柜連接。其工作 原理如下：紅外線發射管會發射紅外線光束，接收器接收 到紅外線光束，會形成一個信號傳輸給微處理器，當人用 手指靠近按鈕時，接收器接收到的紅外線信號會發生改變 ，形成新的信號，稱為第一信號傳輸給微處理器;同時紅 外線感應器會感應到人發出的紅外線信號，形成第二信號 傳輸給微處理器，當處理器同時接到這兩個信號后反饋 給控制柜，也會將信號傳輸給聲光提示裝置，則會有語音 播報樓層號，相應按鈕會變亮，方便人們核實所選樓層 是否正確，此時控制柜會發出相應的控制信號，電梯開始 運作。

（四）紅外線感應免接觸電梯按鈕與普通電梯按鈕對比

圖1 選層器結構示意圖

圖3 紅外線接收管結構示意圖

紅外線感應免接觸電梯按鈕與普通電梯按鈕相比結構更為復雜，普通的電梯按鈕可能僅有按壓發光或者 警示作用的相關功能裝置，而紅外線感應免接觸電梯按鈕 為實現免接觸功能，增加了紅外線發射裝置，接收裝置， 感應裝置和用于接收和反饋信號的微處理器。紅外線感應 免接觸電梯按鈕的功能更加全面且可以替代普通電梯按鈕 。

（一）安全性

紅外線感應免接觸電梯按鈕與普通電梯按鈕相 比最大的優點就是安全性較高，這種新型按鈕操作時不需 要人手直接接觸電梯按鈕就可以控制電梯，降低電梯按鈕 表面藏匿病菌的可能性。在當今疫情防控的背景下，人們 出行都需注意衛生安全問題，而電梯是人們出行經常乘坐 的電器設備之一，在乘坐電梯時更要多加注意衛生安全。 紅外線感應免接觸電梯按鈕廣泛應用后，人們就無需擔心 接觸電梯按鈕會導致交叉感染等危及公共衛生安全的問題 。這種紅外線感應免接觸電梯按鈕可應用于住宅電梯、 車站電梯、辦公樓電梯內等各種人員密集的公共場所，可 以保障人們乘坐電梯出行的安全。

（二）便捷性

便捷性是紅外線感應免接觸電梯按鈕的另一大 優點，對比免接觸電梯按鈕與普通按鈕的結構，免接觸電 梯按鈕的結構更加復雜，其應用了紅外線感應技術，人們 無需接觸按鈕就可以操縱電梯，方便人們對電梯的控制。 而當乘坐電梯的人員較多時，其響應更快、操作更方便。 另外電梯配備了聲光提示裝置，聲音提示會播報乘梯人所 選的樓層號，光提示則是在人們選擇樓層后電梯按鈕會發光，以便于乘梯人核對樓層信息，避免乘坐錯誤樓層的情 況。另外電梯內的顯示屏上也會顯示相關信息，讓人們能 夠直觀了解電梯的運行情況，提高人們的乘梯體驗。同時 電梯還具備應急提示功能，以應對緊急情況的發生，保障 人們的乘梯安全。

（三）環保性

環保性也是紅外線感應免接觸電梯按鈕具有的一個優點，普通按鈕是接觸式的按鈕，每天被按壓很多次 ，再加上有些乘梯人員按壓力度過重等不規范、不道德的行為，容易導致按鈕不同程度的受損，需要更換、維修。 然而紅外線感應免接觸電梯按鈕就可以避免這種情況的發生。

（四）智能性

智能控制可以說是紅外線感應免接觸電梯按鈕最大的亮點，也是實現免接觸功能的直接途徑，通過聲光 電各種信號的綜合控制，最后達到控制電梯運行的目的。 運用紅外線感應技術，將對應的紅外線信號作出處理轉換 為電信號，然后將電信號傳輸給處理器，最后通過控制柜 發出相應的控制命令，實現對電梯的精細控制。

紅外線感應免接觸電梯按鈕是對普通電梯按鈕的改良升級，是基于新冠疫情防控背景下，滿足人們對在 公共場合中少接觸、避免接觸的需求。因此，研究出的新 型電梯按鈕保障了公共衛生安全，與現有的電梯按鈕相比 ，紅外線感應免接觸電梯按鈕更加的安全、便捷、環保、 智能。未來隨著科技的發展，電梯按鈕可能會變得更加智 能、環保。在今后，基于人們的各種需求，對于電梯的控 制和運行也會出現更多具有創新性、實用性、高效性的設 計方案，例如通過語音控制使用電梯，或者通過改善電 梯的運行邏輯使其更加的節能環保等，讓人們的出行能有 更加安全良好的體驗。