消毒剂喷雾装置的应用

邸亚静，李子斌，付玉凤，柳 慧，冯 成，王荣耕

（河北科技大学 理学院化学系，河北 石家庄 050018）

0 引 言

消毒机现已被广泛应用于医疗和日常工作领域，除此之外，军事、科研、一些重要的战略化设备和许多科研项目也离不开消毒机的辅助消毒功能，因此，市场上出现了一些新型生产企业。此外，2020 年突如其来的新型冠状病毒也促使了消毒机行业的发展。

现有的消毒方法和对应的消毒机主要有普通喷雾消毒法—普通喷雾器+消毒液、气溶胶消毒法—气溶胶喷雾器、臭氧消毒法—臭氧空气消毒机、紫外线消毒法—紫外线空气消毒机、光触媒消毒法—光触媒空气消毒机、等离子消毒法—等离子空气消毒机。以上各方法，均不完全具备智能化、一体化、安全性、高能低耗等特点。

消毒剂喷雾装置采用互联网传感器技术，利用浓度传感器限定其浓度范围，实时监测空气中消毒剂的浓度。根据监测到的数据，及时调整储药罐中的药量和水箱中水的比例，现配现用。同时，建立数学模型，加入液位传感器对水位和液位进行监测，从而保证其安全性。因此，将互联网传感器运用到喷雾消毒机上具有重要的实际应用意义。

1 设计原理和创新思路

通过对市面上常见的消毒剂进行分析，得到了不同消毒剂的有效浓度范围（即最佳浓度），以及对应有效浓度下每m3所需喷洒该有效浓度的消毒剂的体积。同时，利用传感器实时监测空气中消毒剂的浓度，就可以得出当前空气中所含消毒剂的浓度数据。

当空气中所含消毒剂的浓度低于其最佳浓度时，利用消毒剂的最佳浓度与当前浓度的差值乘上所需消毒空间的体积，即为所应补上的消毒剂的量。改变当前消毒剂的浓度，其浓度即为消毒剂所需量除以这个定值。

消毒剂箱和水箱中均有液位传感器，利用液位传感器回传的数据乘以两箱的底面积，再减去所需消毒剂的体积，即为应加入水的体积。

建立数学模型来控制水箱中水的流速，若剩余的水量和消毒剂的量低于某一刻度时，液位传感器就会发出提醒。

通过AI 调控设置远程调控，将产品与智能手机相通，用户可以通过智能手机实时监测空气数据，进行远程调控。用户仅需在仪器上选择消毒剂的种类以及所需消毒的空间，并定期加入消毒剂和水即可。

2 消毒剂喷雾装置的结构及工作流程

2.1 装置的结构

消毒剂喷雾装置利用互联网的AI 监控技术对空气中消毒剂的浓度进行实时监测，并在低于有效浓度范围时及时补充消毒剂，不仅减少了因消毒剂浓度过高而危害人体健康的情况，同时避免了因消毒剂浓度过低难以杀死病原体的隐患，体现了该装置智能化和一体化的优势。

消毒剂喷雾装置主要结构如图1 所示。

消毒剂喷雾装置的内部构造如图2 所示。

图2 消毒剂喷雾装置内部结构Fig.2 Internal structure of disinfectant spray device

由图2 可以看出各部件的功用。

（1） 第1 箱体，储存消毒剂。

（2） 第2 箱体，储存用于稀释消毒剂的稀释液体。

（3） 混合箱，通过第1 管道与第1 箱体连通，通过第2 管道与第2 箱体连通。混合箱连接有输出管道。

（4） 第1 箱体连接于第1 阀门，第2 箱体连接于第2 阀门。第1 箱体和第2 箱体均位于混合箱的上方。

（5） 喷雾器与混合箱连通，向外环境喷出混合箱内的混合液。

（6） 浓度传感器，用于监测环境中消毒剂的浓度。

（7） 控制器与浓度传感器、第1 阀门、第2阀门和喷雾器电连接；控制器用于接收浓度传感器的监测数据，并根据浓度传感器的监测数据控制第1 阀门、第2 阀门和喷雾器的启闭。

（8） 支撑架，支撑第1 箱体、第2 箱体和混合箱。

（9） 喷雾器上的单向泵，与输出管道相连接，同时与控制器电相连接，用于加压输出管道内的混合液。

（10） 雾化喷头，通过输出管道与混合箱连通，用于雾化混合液，并喷出雾化后的混合液。

（11） 混合箱内设有用于搅拌消毒剂和稀释液的搅拌件，搅拌件与控制器电相连接。当控制器控制第1 阀门和第2 阀门开启时，搅拌件开始启动。搅拌件包括转动杆和搅拌杆。转动杆连接在驱动自身转动的转动电机上，绕自身轴向进行转动。多个搅拌杆连接在转动杆上，沿转动杆的轴向间隔分布。

（12） 转动电机与控制器电相连接。

2.2 消毒剂喷雾装置的工作流程

（1） 使用浓度传感器对空气中消毒剂的浓度进行监测。

（2） 将感应器接收到的浓度数据与适宜浓度进行对比。当空气中消毒剂的浓度超过最大或低于最小适宜浓度时，利用AI 控制阀门调节2 种液体的流速。

（3） 调节混合箱中消毒剂的浓度，并且利用雾化喷头来喷洒混合液，以此来调节空气中消毒剂的浓度。

（4） 液位传感器感应液体箱的液位，由感应器接收数据，当液位低于警示液位时，警报器发出警报。

消毒剂喷雾装置工作流程如图3 所示。

图3 消毒剂喷雾装置的工作流程Fig.3 Workflowof disinfectant spray device

3 产品分析

3.1 产品优点

（1） 消毒剂喷雾装置增设浓度传感器和液位传感器，分别对空气中消毒剂浓度、水箱和药剂箱的液位进行实时监测。

（2） 建立空气消毒剂实时浓度、最佳浓度以及水量的数学模型。

（3） 引入互联网技术进行智能化管理，调节消毒剂的浓度，使空气中的消毒剂的浓度处于最佳浓度。

（4） 具有高效低耗、操作简单、安全指数高、节省人力物力等特点，实现了全面智能化和信息化调控。

3.2 市场前景

消毒机现已被广泛应用于军事、科研、医疗和日常工作领域，在高效低耗，节省人力物力的同时，也提高了其系统的自动化、信息化管理水平，有利于国内空气消毒机行业的发展，以及国民生活品质和健康水平的提升。

此外，2020 年突如其来的新型冠状病毒也使消毒机行业的发展上升了一个新高度，预计2020年全年产业总值将突破百亿元。

4 结 语

利用自动检测与转换技术，并结合远程控制技术的新型智能喷雾消毒装置，具备智能化、一体化、安全性能高、高效低耗等特点，具有良好的市场前景。