用于國境口岸行李郵包的快速智能消毒設備研制

[摘 要]隨著國際公共衛生事件不斷出現，各種病菌和病原微生物隨旅客攜帶的行李和郵包入境的風險增加，但國內對于上述物品的消殺仍采用以人工消殺為主。為提升國境口岸行李郵包檢疫消殺自動化水平和消毒效率，保障國內公共衛生安全，文中研制了一種針對國境口岸行李郵包的快速智能消毒設備，可實現對行李郵包的快速智能化全面消殺，從而安全、高效地將行李郵包運送到旅客手中。該設備有利于維護人們的健康安全，在國境口岸物品消殺方面具有廣泛的應用前景。

[關鍵詞]國境口岸；行李郵包；快速智能消毒設備

[中圖分類號]TH771.4 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2024）06–0061–03

基金項目： 山東省重點研發計劃（重大科技創新工程）（2021CXGC011306）

Development of a Rapid Intelligent Disinfection Equipment for Luggage and Parcel at Frontier Ports

YAN Jihui，WANG Yan，TENG Xindong，ZHAO Fengyuan，DANG Anfang

[Abstract]With the continuous emergence of international public health events， the risk of various pathogens and pathogenic microorganisms entering the country with passengers’ luggage and parcels has increased， but the disinfection and sterilization of the above items in China is still mainly manual disinfection and sterilization. In order to improve the automation level and disinfection efficiency of luggage and postal parcels quarantine disinfection and sterilization at border ports， and ensure domestic public health security， a rapid intelligent disinfection equipment for luggage and postal parcels at border ports is developed in this paper， which can achieve rapid， intelligent and comprehensive disinfection and sterilization of luggage and postal parcels， so as to safely and efficiently transport luggage and postal parcels to passengers. This equipment is conducive to maintaining people’s health and safety， and has a broad application prospect in the disinfection and sterilization of goods at border ports.

[Keywords]frontier ports； luggage and parcel； quick and intelligent disinfection equipment

隨著國家之間合作交流日益頻繁，跨境商業合作、旅游、跨境電商等各種活動增多，跨境交流人數增加，各種病菌、病毒隨旅客攜帶的行李和郵包入境的風險增加。因此，在國境口岸第一時間對旅客攜帶行李和郵包進行消毒非常必要，這是阻斷病毒傳入國內的有效措施。目前，針對旅客行李郵包的消殺工作大多還是以人工噴灑方式進行，自動消殺設備尚未大范圍普及，尤其電商郵包數量多，人工消殺效率較低，存在近距離接觸感染風險。

文章主要針對旅客攜帶行李郵包消毒作業研發了一種快速智能化消毒設備，其可以高效地對長寬不大于80 cm，高度不大于150 cm的物體表面進行全面無死角消毒處理。還可對放置到傳送帶上的物品自動識別，自動傳入消殺室并進行消毒噴霧對傳輸物品進行全面無死角消毒，從而達到消滅病毒的效果。

1 系統組成結構

行李郵包智能消毒設備由硬件系統和控制系統構成，其中硬件系統由設備框架及外殼、動力傳輸系統、霧化消毒系統、顯示系統等組成，硬件系統通過傳感器、下位機和控制系統進行通信，控制設備的運轉。入境行李郵包智能消毒系統設計如圖1所示。

由于該設備主要使用的消毒藥劑為ClO2，ClO2對金屬具有一定腐蝕作用，設備噴霧后，霧滴會彌漫在消殺室內，也會逃逸到空氣中散落在設備表面，對設備來說具有腐蝕作用。此外，設備藥箱和廢液箱儲存較高濃度的ClO2消毒液，腐蝕更快。經過對A3鋼、銅鋁、不銹鋼的ClO2腐蝕性研究發現，不銹鋼的抗腐蝕性最強。因此，為了增加設備壽命，在不降低設備強度的情況下，設備外殼、藥液儲存模塊均采用不銹鋼。

1.1 硬件系統

1.1.1 設備主體框架和外殼

設備框架主要用于固定其他各硬件系統零部件，主體用304不銹鋼焊接，設備主體尺寸長240 cm、寬80 cm、高160 cm。框架底部帶有4個可鎖萬向輪，方便設備移動位置和固定。設備框架上部主要用于放置消殺室、配電箱及聲光提示系統硬件，其中消殺室出入口尺寸高80 cm、寬60 cm、長150 cm，消殺室配有觀察窗，便于觀察消殺內部情況，消殺室頂部固定三色聲光報警器及配電箱。框架中部平臺主要用于固定動力傳輸鏈條、物品傳感器等，包括承重滾軸、物體托板，傳動網鏈及傳動齒輪，傳動鏈兩端的框架分別裝有激光感應對射，用于感應物體和計數。框架底部主要放置藥箱、動力電機、廢藥回收箱，藥箱位于框架底部容量約100 L，動力電機采用380 V、功率為0.75 kW的電機，也可以根據具體情況更換為同等功率的UV電機。

1.1.2 動力傳輸系統

動力傳輸系統主要功能是將待消毒處理的物品傳入、傳出消殺室消毒。其主要由380 V電機、傳動機構和網狀傳輸帶組成。傳輸帶寬80 cm、長500 cm，傳輸工作面長度約2.4 m。根據動力電機安裝方式的不同，傳動機構可以為齒輪直接傳動或鏈條傳動。動力電機可以調速，配備手動調速器，也可以通過PLC和變頻器控制速度，傳輸速度為0.5～1 m/s可調。傳輸動力系統配合設備前后兩端的感應器工作，當入口處感應器有物品感應時，傳輸帶開啟高速運行模式，當末端感應器感應物體時，若短時間內入口感應器未感知物體，傳輸帶就自動切換到慢速模式或停止運行。

1.1.3 霧化消毒系統

霧化消毒系統主要實現被消毒對象全面無死角消殺，由消殺室、儲藥箱、過濾裝置、耐腐蝕高壓泵、高壓管路、噴頭、靜電發生器等組成。高壓泵采用多個24 V或12 V耐腐蝕高壓泵，將管路連接到噴霧頭和藥箱。為達到較好的消毒效果，必須對噴霧的壓力和噴嘴的直徑大小及噴霧角度等進行選擇，該設備采用的噴頭為孔徑0.6 mm的扇形噴嘴，霧滴粒徑主要集中在60～120 μm。消殺室內分布有12個霧化噴頭，并均勻分布在消殺室的四周，高壓泵工作后，各個噴頭能夠同時工作，將消殺室營造成霧滴分布均勻的消殺環境。為了更好地使物體表面全部均勻覆蓋藥液，對于無規則形狀的物體，給噴頭施加靜電，讓霧滴附帶靜電，使得霧滴和物體之間形成電位差，霧滴在靜電吸附的作用下，均勻地吸附在物體表面，提升了消毒效果。

1.1.4 計數及感應系統

該設備設有計數和感應系統，計數系統用于檢測設備工作量，便于工作量化，感應系統用于感應放置在傳輸帶上的物品，并以此判斷是否進行消毒噴霧作業或停止。在檢測到物體時，傳輸系統和噴霧系統開始工作，等消殺完成后，短時間內檢測不到消殺物品可設置停止或低速工作，節省藥液。

1.1.5 聲光提示和照明系統

由于該設備在工作過程中會產生一定的ClO2消毒液霧滴逸出，對人員有一定的傷害。因此，需要在設備明顯的位置安裝聲光警示燈，為了讓聲光警示燈表示更多狀態，選用了3色燈。聲光系統由置于設備外殼頂端的彩色指示燈和揚聲器組成，根據機器的啟動狀態分別顯示顏色和聲音提示。指示燈紅色表示該設備正在運行，請不要近距離接觸設備消殺室，指示燈綠色表示該設備已經準備完畢，隨時可以開啟工作狀態，指示燈為黃色表示設備出現一定故障，需檢修。

1.1.6 顯示控制系統

為增加人機交互體驗，該設備配備了一個8寸觸摸顯示屏，該顯示屏支持MPI 187.5K連接，具有強大的兼容能力，可以適用常見的PLC軟件，用于顯示設備的基礎信息和進行簡單的設備參數設置，設備觸摸屏幕主要顯示貨物計數信息、設備各種工作參數。屏幕具有觸摸功能，使用組態軟件設計PLC的交互界面，使用RS–232接口連接觸摸屏和控制系統，來實現觸摸屏和設備的人機交互，能夠通過屏幕對設備的啟動、停止、無工作自動切換時間等進行設置。

1.1.7 廢液回收系統

為了不對環境造成污染，在設備底部設置了廢液回收系統，廢液箱容量約100 L，可盡可能地搜集從消毒物品上滴落的消毒殘留液體。殘留藥液先通過過濾裝置進行過濾，過濾后的廢液流入廢液箱，可以通過藥箱底部的排空開關進行排空處理。

1.2 控制系統

控制系統由PLC控制器、觸摸屏和各種傳感器、繼電器組成。其中PLC控制器采用西門子S7–200控制器，該系列PLC控制器具有高性價比、性能可靠的優點，用于搜集各傳感器數據和控制整個系統工作，具體介紹如下。

（1）正常工作流程。設備啟動后，設備指示燈顯示綠色，中央控制器控制各模塊初始化準備，輸送帶前后兩端的物體感應模塊開始工作，前端感應模塊感應到物體后，中央控制器控制輸送帶加速運動，設備指示燈變成紅色，并發出聲音提示消毒工作開始，輸送帶將物品傳送至消殺室，高壓噴霧器開始工作，將消毒藥液通過多個噴頭均勻噴灑在物體各個表面，傳送帶繼續工作將物品傳遞至輸送帶末端，末端感應器在感應到物體后且前端感應器在這之前未有新的物品放入，則停止噴霧并減慢傳輸帶運行速度，計數器將物品數據反饋到中央控制器，設備指示燈恢復成綠色狀態，完成一次消殺工作。

（2）異常工作流程。中央控制器定期檢測各傳感器數據狀態，若發現異常，設備停止工作，閃爍黃色指示燈并播放故障聲音。噴霧泵是設備高負荷運轉部件，易損壞，因此系統設置了1套備用噴霧系統，在檢測到一個噴霧系統異常后，中央系統控制另一套噴霧系統工作，并將故障代碼輸出到顯示模塊。

（3）設備報警信息說明。根據設備頂端的聲光提示燈，具有以下狀態：紅燈常亮代表設備急停中，紅燈和聲音閃爍5 s表示設備自檢中，黃燈和聲音閃爍表示消毒液即將用盡，黃燈長亮代表消毒液液位低，需要及時添加消毒液，紅黃燈閃爍同時聲音報警表示傳送帶卡滯，綠燈長亮表示設備正常工作運行中。

2 功能與特點

2.1 全面無死角消殺

根據國家對于物品外包裝消殺要求，消毒貨物外包裝表面時應確保外包裝6面消毒，不留死角，為確保達到物體能夠6面消毒，該設備在消殺室上、下、左、右均設置多個霧化噴頭，在貨物經鏤空的傳送帶被傳輸到消殺室后，分布在各個角落的噴頭一同開啟，將消殺室營造成全包圍霧化環境，被消殺物體的各個表面就會均勻附著消毒液霧滴，達到物體表面全面覆蓋。為了更好地實現全面消毒，在傳輸帶的選擇上，根據實際情況選擇了網狀傳輸帶。

2.2 靜電噴霧技術

為進一步提升物體消殺效果，針對不規則物品的消殺，消毒霧滴可能存在隱蔽位置消毒液濃度分布較低的情況，該設備采用靜電噴霧技術，通過將噴藥嘴施加高壓負極，使噴藥嘴周圍產生密集的電荷，使消毒液微粒帶上負電荷，在噴嘴與靶標物體之間建立起靜電場，消毒液霧滴在靜電力和壓縮空氣的作用下飛向物體表面，并均勻地吸附在物體表面，增加吸附作用，讓消毒液霧滴停留更長時間。

2.3 自動感應控制

該設備的傳送帶是高頻長時間工作部件，如果設置成恒速運行方式，不僅會對傳輸帶造成磨損，減少其壽命，還會浪費電能。另外該設備的消毒噴霧也是一樣，如果長時間工作，不僅浪費消毒液，也會對識別有一定的損害。因此，通過入口和出口處的激光/紅外對射自動感應裝置，通過PLC的智能判斷，控制傳輸帶和消殺系統的工作狀態，實現被消殺物品計數和消毒藥液及電能的節省。其工作過程是，在工作待機狀態下，物體傳送帶處于低速運行或靜止狀態，同時消殺室的噴霧工作也處于暫停狀態。當入口處感知到有物品傳入時，該設備立刻啟動高速工作模式，消殺室開始噴霧消殺，待物品傳入后進行全面無死角消殺。等物品傳出消殺室后，出口端的感應器感應到物體，結合傳入感應器給予一次工作計數，同時等待入口物品的再次傳入，若在設定的時間內沒有傳入物品，則設備再次進入低速運行模式并停止噴藥，達到節省藥液和電能的作用。

3 應用效果

一般情況下，國境口岸行李郵包的長寬尺寸較小，該設備能夠滿足不大于長80 cm、寬60 cm尺寸的物品消殺要求，消殺室內彌漫的消毒液能夠均勻覆蓋物體表面。該設備在跨境電商倉庫的包裹消殺工作中進行了應用，從應用情況來看，該設備消毒藥液儲存量能夠滿足不低于1 h的消毒任務，可連續處理約1 000件物品，大幅提高了進境物品消殺的效率。從對于物品表面消毒效果來看，經過測試，消毒藥液符合國家相關物品消毒規定，能夠滿足絕大部分跨境電商物品消殺需求。

4 結束語

文章設計的行李郵包智能消毒設備的使用能夠滿足高強度物品表面消毒任務，具有續航時間長、消毒作業速度快、智能感應節省消毒藥液、業務量計數等功能，能夠顯著提升口岸檢疫作業效率，節省人力投入。其還能夠適應入境行李、進境電商郵包、快件的消毒等，應用場景豐富，能夠拓展到其他物品的表面消毒工作中，對國境口岸的衛生事件預防具有積極的作用。

參考文獻

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