基于物聯網技術的公共衛生消殺系統

胡浩博，張偉志，劉玉璽，杜中升，馬惠鋮，王海軍

（延安大學西安創新學院，陜西 西安 710100）

0 引 言

新型冠狀病毒爆發以來，公共衛生安全進入人們的視野，引起廣大群眾的關注。公共衛生安全對社會經濟發展、居民生活、科技進步而言尤為重要。時至今日，我國多地還處于緊張的疫情防控之中，陜西、河南、天津等地均出現了變異新型冠狀病毒的傳播，此變異病毒具有較強的隱蔽性，使得疫情防控復雜、人員管理困難，并且病毒傳播風險大、消殺復雜，對居民的身心健康產生嚴重威脅。

近年來，隨著物聯網等產業的快速發展，物聯網技術已深入大眾生活的方方面面。以智能家具為例，其發展成效顯著，使我們的生活更加便捷、智慧?，F基于物聯網技術、傳感器技術，針對公共區域衛生消殺特點，以節省人力、物力，提升公共區域衛生安全為目標，設計了一套基于物聯網技術的公共區域消殺系統，以提升我國公共衛生領域的防控科學化、高效化水平。

1 端-管-云消殺系統整體設計

本文基于物聯網技術與傳感器技術，設計了從端到云的公共區域（以車站、餐廳等為例）衛生消殺系統，主要利用傳感器感知區域環境狀況并監測人流量等，依托紫外線滅菌、輻射滅菌等消殺法進行公共區域消殺。采用物聯網中間件Air724UG 4G LET模塊進行底層數據與Ctwing平臺（中國電信物聯網開放平臺）的通信，將感知監測數據上傳至云平臺，進行存儲、分析及可視化處理。從底層感知消殺端到物聯網數據云端，云平臺對反饋的數據進行綜合分析，并下發指令給底層控制端，進行是否消殺與消殺時長判斷。將云端數據實時與手機APP同步，方便人員及時獲取消殺系統實況并進行管理。端-管-云消殺系統的整體設計原理框圖如圖1所示。

圖1 端-管-云消殺系統整體設計原理框圖

2 底層端部分設計

2.1 無線傳感網端

無線傳感網絡是一種將空間分布傳感器節點通過無線通信技術自由組合的網絡形式。無線傳感器網絡可按照人們對感知物體的愿景監測物體或進行物體所在區域環境狀態的監控。本消殺系統利用紅外傳器監測人流量大小，進行人體體溫異常報警感知?，F階段，紅外測溫已在公共場所廣泛使用，當人們穿過紅外線測溫儀時，紅外檢測人體溫度是否異常，并實時顯示，一旦發生異常便立即報警，而無接觸式測溫也能提高防控安全性。此外，人體輻射的紅外波長范圍為8～12 μm，故可利用紅外傳感器測量人體固定波長進行區域人流量檢測，實現公共區域的人流量數據統計。紅外傳感器探頭可檢測范圍如圖2所示。

圖2 紅外傳感器探頭檢測范圍

2.2 紫外線、輻射消殺控制

紫外線消殺、輻射消殺主要通過物理輻射損傷、破壞微生物的核酸，致使細菌、病毒等死亡。紫外線、輻射消殺以物聯網技術、傳感器技術為基礎，結合傳感器、物聯網、云平臺，工作人員能夠實時掌握管理區域的人流量數據，使得公共管理區域保持清潔，并可替代傳統的人工消殺，降本增效，實現智能化、物聯化、科學化、經濟化的公共區域衛生消殺。圖3所示為雙側紫外線模式消殺。

圖3 雙側紫外線模式消殺

3 系統中間件功能及作用

消殺系統使用上海合宙通信科技出品的Air724UG 4G LET模塊作為底層數據的上云中間件，并且該模塊具有4G基站定位功能，既可以實時將系統底層數據上云，又可通過基站定位進行公共區域定位，實現公共區域衛生監測。利用Air724UG 4G基站定位如圖4所示。

圖4 基站定位

通過系統中間件與Ctwing平臺連接，可充分利用云平臺的資源，實現云平臺與消殺系統的緊密結合。系統底層端進行感知、控制消殺，中間件進行數據傳輸，云平臺進行數據反饋及存儲、分析、可視化處理。云端將數據分析結果反饋給系統底層，便于對消殺系統進行管理，實現系統的物聯網管理模式。系統云資源管理如圖5所示。

圖5 云資源管理界面

4 系統綜合布置分析

將系統底層傳感器進行合理化布置，有利于提升消殺系統的整體效果，以車站大廳為例，可將紅外測溫傳感器布置于大廳入口，紅外監測人流量監控設備放置于大廳內的合適位置。除此之外，底層消殺設備、輻射裝置布置于大廳頂層，以利于擴大消殺的廣度與深度。底層綜合布置，能夠有效為疫情、傳染病防范等與公共區域衛生相關的疾病做出必要的防控，以實現更加健康的未來城市。圖6所示為車站大廳系統綜合布置圖。

圖6 車站大廳系統綜合布置圖

5 結 語

針對我國疫情防控等公共衛生事件而設計的公共區域衛生消殺系統，利用紫外線、輻射等物理殺菌方式，破壞細菌、病毒等微生物的核酸，致其死亡，以達到消殺效果。系統利用傳感器、無線傳感網絡、物聯網云等推動物聯網與公共衛生領域緊密結合。該系統可在疫情防控等公共衛生領域起到科學消殺、安全防控的作用，具有更智能、更經濟等優點，使用前景廣闊，有助于加快健康城市、智慧中國建設。