基于疫情常态化下的智能旋转消毒系统

李名凤，韦玺文

（西藏大学，西藏 拉萨 850000）

0 引言

生活中经常会发生重大突发事情，这是对我们国家治理能力和一些现代化技术的重大考验.时间紧迫、信息不对称、资源匮乏、人员不足等原因，使得社会运转大大超负。现实生活中常常会运用到大数据与云计算，智能机器人，还有一些无人系统等模块，无论是在疫情防控还是其他领域中，这些技术都极大地带来了便利与效率。在这样的大背景下，新兴产业、新的技术模式的出现将越来越贴近大众的生活[1]。2019年底，新冠病毒悄然来袭，到目前为止，疫情常态化的背景下，目前的消毒手段主要有无人机，人力消毒，机器人等，所以应用智能化的消毒就显得尤为重要。市面上的消毒方式主要依靠人工控制，且无人机系统成本耗费较高，同时大量的前期工作：天气状况，起飞点远离人群，地面平整，上空开阔无遮挡，电量充足，电池准备，起落架情况，螺旋桨安装是否牢靠等，给消毒工作带来巨大的不便。由此，基于单片机，太阳能电池板，红外感应等技术，设计一个集太阳能自动蓄电，自动消毒，红外感应测温且操作方便的消毒系统。为精准，便利，高效地测温与防控疫情带来了巨大的影响[2]。

1 系统的消毒主体构造

系统消毒主体由高压制雾主机、旋转式高压高空喷雾器组成，通过自动化控制等一系列的有效组合，将消毒水通过制雾主机升压，将高压消毒水经过360°旋转喷雾器喷射到大气中，进行有效消毒。

（1）角度可调，可定向喷雾，可360°旋转喷雾，在需要消毒的场所定点设置雾桩，实现全方位消毒。

（2）旋转喷雾消毒设备系统具有效高节能高压微雾的输出流量，具有多级调节的功能，加湿运行费用极低，雾化1公升水只需消耗6W功率是传统加湿器的百分之一，是离心式或气水混合式加湿器的十分之一。喷雾消毒设备将水加压雾化后，喷洒的范围较大且水雾停留时间较长。加大空气的湿度，进行有效的消毒。

（3）可控制单元，减少用工率，提高作业效率。应用单片机对各个系统的状态点进行调节监测，并显示其运行状态，实时对功能进行监测对于发生故障的部位，也能及时进行修理并调节。在工作过程中，消毒液在高压的作用下，通过喷嘴并将液体雾化成直径很小的液雾，加压喷出的液态气体直径可达微米级，并均匀的悬浮于空气中，作用于空气中的细菌和病毒，达到净化空气的目的。

（4）太阳能电池板通过吸收太阳辐射，将光化学效应转化为电能，相对于电池及充电电源来说，它具有绿色环保的作用。

（5）基于ARM核的STM32单片机和MLX90614温度传感器获取温度，系统电路简单、价格低、稳定性好，温度可测量的范围大，安全性高，可以实现满足大部分行业和领域对温度监测的需要[3]。

（6）满足野外作业需求，具有防风、防雨等功能，满足IP65防护等级。

2 应用场所

关于使用场所的确定，大量查阅消毒场所有关的资料，经过对比分析，发现此消毒雾桩不受空间的限制,社区，公共交通工具，农贸市场，大小型广场，公共基础设施等。

3 系统的硬件设计

系统硬件部分主要包括太阳能电池模块、红外感应显示模块、基于ARM核的STM32单片机、报警模块、显示模块，系统如图1所示。红外模块电路如图2 所示。

图1 系统硬件结构

此次单片机选用的是STM32F103型号，STM32是意法半导体公司生产的32位ARM嵌入式处理器，它基于Cortex－M3内核。Cortex－M3核性价比更高，价格低，可以与8位单片机竞争。在采用了最新的设计技术，拥有了较低的门数，性能却更强，最高可达72Mhz的工作频率，适用于电机驱动，医疗，编程控制器，警报系统，LED条屏控制等方面的应用。基于此，为了更好地将完成相应的内容，STM32F1系列单片机被系统所采用。并且在目前，应用广泛、产量丰富、成本低廉，有利于本设计的批量生产和推广[4]。

红外测温适用于远距离检测和非接触测量MLX90614是一种无接触式的红外线温度感应片。为了适应医疗应用的要求，MLX90614还可提供在人体温度范围内的高精度±0.1℃。测温原理为能够通过物体一狭窄波长范围内发生的辐射能量测得具体温度。在系统的设计中，提前设定好正常的温度阈值，一旦有温度电信号的递送，然后将测得的温度值与正常体温阈值相对比,若大于阈值,则系统发出警告,提示使用者有发烧嫌疑,让工作人员做进一步的检查。并通过存储模块将数据保留，支持查看历史温度数据。如图2红外感应模块所示[5]。

图2 红外感应模块

4 系统软件设计

为实现系统的自动消毒、红外感应，报警显示等目标，进行了软件系统设计。系统软件流程如图3所示。

图3 系统软件流程

在程序开始执行时后，首先对供水模块、红外感应模块进行初始化，接着进行按键反应，当初始按键后，开启水泵进行360°旋转喷水消毒。然后第二次按键反应，系统上的红外传感会自动检测靠近系统传感区域的人群，并将测量到的温度电信号与正常体温电信号进行比较，若大于正常值，报警系统则会响起，提醒温度异常。若不按键，则不会触发此功能。第二次的按键与否都不会影响系统的输水模块，输水系统与红外系统是相互独立的。

5 设计发展方向

5.1 功能模块化

一个功能完整的系统，利用功能模块化的方式划分为若干个功能模块，每个模块完成它相应指定的功能。系统中将输水、测温功能模块化，实现系统的多用途。在模块化技术的研究基础上，模块化设计将成为一种趋势，系统的内部结构将不断优化，并可根据不同的任务更换相应的功能模块，实现一台机器的多用途。此外，模块化还可以降低生产成本，延长系统生命周期，并降低以后用户的维护成本。

5.2 高效管控

传统的防疫管控模式中，一般依靠人来承担部分任务，这就需要大量的人力，但由于人体生理原因的限制，导致了所承担的工作压力较大、时间进度长、效率相比于较低等不足，采用智能消毒系统技术实施高效有序消毒，可以有效提高防疫工作的效率，实现依靠新的智能系统实现“高效控制”。

6 结语

科学技术的不断强有力发展，给防疫工作带来了巨大的影响力，促进了传统工作模式的革新，此系统的构建代替人工，实行高效管控，将功能模块化，将推动系统高效运转，但在细节构造上，仍有待解决一些技术难题，对后期的具体应用中的不确定性还有待商榷。整体来说，具有较为广阔的应用前景。