防感染红外线感应免接触电梯按钮研究

郅治

电梯作为人们日常生活中不可或缺的运输设备 ，承担着建筑物内楼层之间的运输工作，其实用价值高， 被广泛应用于各个场所。目前常见的垂直式电梯是通过 直接操作电梯按钮控制其运作的，而电梯按钮一般都是 接触式的按钮，这就会导致同一天内很多人接触同一个 电梯按钮，容易导致病菌聚集在该按钮上，存在公共卫生 安全隐患。尤其是在新冠疫情防控期间，多人相互接触同 一个电梯按钮，会导致疫情传播速度加快。为了避免这种 情况的发生，各个场所的电梯设备也采用了各种措施，以 避免不同的人触摸到同一个电梯按钮。目前有人为了避免 接触电梯按钮，在按电梯按钮时，会先使用酒精对电梯按 钮进行消毒，也有人用纸巾包裹手指后再去按电梯按钮， 甚至还有人专门备有小棍子，用小棍子代替手指接触电梯 按钮等等。这些现象映射出一个问题，那就是人们需要一 种非接触式的电梯按钮，以避免与他人的间接接触，这也 是本文研究“红外线感应免接触电梯按钮”的直接目的。

（一）现有电梯按钮背景技术介绍

随着科技的发展，电梯已经广泛应用于人们的 日常生活中，比如大型的商场，超市，车站，写字楼等场 所，都配备有直梯、扶梯等电梯设备。电梯是一种在建筑 物中通过电力驱动的可代替人们步行上下楼的升降设备， 从功能角度可分为乘客电梯，载货电梯，观光电梯等，其 功能多样，用途广泛。如今电梯随处可见，而常见的电梯 按钮布置如下：电梯可分为轿厢内和轿厢外，轿厢外的 按钮比较简单，一般就是两个按钮：上行按钮和下行按钮 ;轿厢内按键较多，包括有对讲按钮，警铃按钮，数量较 多的楼层按钮，关门按钮，开门按钮等;其中楼层按钮， 关门按钮，开门按钮是主要功能按钮，使用频率较高， 对讲按钮，警铃按钮一般是应对紧急情况的按钮，使用次 数较少。电梯按钮的控制方式也很简单，就是接触式按压控 制。

（二）红外线感应免接触电梯按钮研究的必要性

电梯大多时候是作为公共设备，服务于社会大 众的，常见的电梯按钮都是接触式控制，这种方式比较直 接，简单，易操作，但由于是公共设备，电梯按钮长时间 被多人接触，导致上面的细菌病毒不断积累，容易造成细 菌病毒传播问题。据调查显示，实验人员对乘坐的公交汽 车，手机，电梯按钮以及马桶坐垫进行细菌检测，结果显 示：细菌病毒含量排行第一的是电梯按钮，手机排行第二 ，公交车上的把手排行第三，马桶坐垫排行第四，令人惊 叹，一个不起眼的电梯按钮竟然藏匿如此多的细菌、病毒 。另外也会专门对医院电梯内的病菌进行检测，由于医院 电梯里有大量医护人员、患者、陪护人员等往来，各种病 菌病毒交叉感染的风险很高，经调查发现，电梯按钮上的 病原微生物最多，远多于电梯内地板表面和墙面等，因此 需要按时对电梯进行消毒，防止病毒交叉感染。此次新冠 疫情对人们生活产生了较大的影响，各场所的电梯里也经 常会放置抽纸，以及酒精、免洗手液等消毒用具，目的就 是为了减少或者避免多人直接接触电梯按钮，进而有效地 防止病菌的传播。从功能角度来讲，电梯确实是十分便捷 的工具，但从公共卫生角度来讲电梯按钮也确实存在卫 生安全隐患，因此发明一种非接触式电梯按钮来代替现有 电梯按钮控制电梯运行十分必要。

（三）红外线感应免接触电梯按钮研究意义

红外线感应免接触电梯按钮与普通的电梯按钮 相比，其优点不言而喻，无接触式的电梯按钮很大程度上 能够防止病菌的传播。不管是针对在当前新冠疫情防控的 严峻情况，还是平时防止细菌交叉感染等情况，无接触式 的电梯按钮对公共卫生安全具有良好的保障作用，而且其 操作也很简单，手指靠近相应位置就可以触发信号，轻松 实现对电梯的控制。

（四）电梯按钮研究的发展趋势

电梯从最开始的提升机构到后来发展为电力驱 动的升降梯，其功能性一直在发展，相应的电梯按钮也需 要优化升级，这次新冠疫情也给人们敲响了警钟，再加上 人们对于健康的要求在不断提高，公共卫生也成为人们关 注焦点，所以红外线感应免接触电梯按钮也是电梯按钮 的一个发展趋势。目前社会正朝着智能化和节能环保的方 向发展，免接触电梯按钮就是运用红外线感应技术，进 行智能化的改进。今后的电梯按钮可能还会进一步实现更 多的智能化，例如通过语音控制电梯运作等;另外，电梯 的运行将更加节能环保，如利用人工智能技术等优化运行 逻辑。总而言之，随着科技的发展，电梯智能化程度一定 会不断提升，以更好的服务于大众。

（一）红外线感应技术介绍

红外线是一种频率介于可见光与微波之间的一 种电磁波，属于不可见光的一种，就是说人无法通过肉眼 观察到红外线，但其实红外线时刻存在于我们身边，这是 由于红外线具有热效应，即温度高于绝对零度（- 273.15℃）的物质都可以产生红外线。随着对红外线性质的进 一步探究，其被应用到各个领域中，比如医疗领域，4 μm～14μm波段的红外线被誉为“生育光线”，具有促 进血液循环，活化细胞，消炎，抑菌等功能。军事领域的 夜视仪，热成像等也都是利用红外线技术制成的。在人 们日常生活中也有很多例子，如遥控器，自动门，感应 水龙头，防盗装置，安检设备等，可见红外线技术已经 运用到了各个领域，是一种很成熟的技术手段。

（二）红外线感应免接触电梯按钮构成

红外线感应免接触电梯按钮的构成是比较复杂 的，下面对照图1进行说明。图1是我们在乘坐电梯时常见 的按钮面板，叫做选层器，其包括显示器，相应的电梯按 钮，操作箱。然而这些只是表面上看到的，远不能实现免 接触的功能，也不具备红外线感应功能。实际上在按钮的 外表面还有发射装置，接收装置，提示装置，这些才是实 现红外线感应的主要装置。发射装置实质是贴片式的红外 线发射管，结构如图2所示，包括环形的金属支架，中 间为接收芯片封装在第一薄片胶体内，通过正，负支脚架 与金属支架连接。接收装置为贴片式的红外线接收管，其 结構与发射装置类似，如图3所示。提示装置为声光提示 器，包括发声器和发光二极管。操作箱内设有微处理器和 电源。

（三）红外线感应免接触电梯按钮工作原理

发射装置，接收装置，声光提示装置和微处理 器均与电源相连接，微处理器同时与控制柜连接。其工作 原理如下：红外线发射管会发射红外线光束，接收器接收 到红外线光束，会形成一个信号传输给微处理器，当人用 手指靠近按钮时，接收器接收到的红外线信号会发生改变 ，形成新的信号，称为第一信号传输给微处理器;同时红 外线感应器会感应到人发出的红外线信号，形成第二信号 传输给微处理器，当处理器同时接到这两个信号后反馈 给控制柜，也会将信号传输给声光提示装置，则会有语音 播报楼层号，相应按钮会变亮，方便人们核实所选楼层 是否正确，此时控制柜会发出相应的控制信号，电梯开始 运作。

（四）红外线感应免接触电梯按钮与普通电梯按钮对比

图1 选层器结构示意图

圖3 红外线接收管结构示意图

红外线感应免接触电梯按钮与普通电梯按钮相比结构更为复杂，普通的电梯按钮可能仅有按压发光或者 警示作用的相关功能装置，而红外线感应免接触电梯按钮 为实现免接触功能，增加了红外线发射装置，接收装置， 感应装置和用于接收和反馈信号的微处理器。红外线感应 免接触电梯按钮的功能更加全面且可以替代普通电梯按钮 。

（一）安全性

红外线感应免接触电梯按钮与普通电梯按钮相 比最大的优点就是安全性较高，这种新型按钮操作时不需 要人手直接接触电梯按钮就可以控制电梯，降低电梯按钮 表面藏匿病菌的可能性。在当今疫情防控的背景下，人们 出行都需注意卫生安全问题，而电梯是人们出行经常乘坐 的电器设备之一，在乘坐电梯时更要多加注意卫生安全。 红外线感应免接触电梯按钮广泛应用后，人们就无需担心 接触电梯按钮会导致交叉感染等危及公共卫生安全的问题 。这种红外线感应免接触电梯按钮可应用于住宅电梯、 车站电梯、办公楼电梯内等各种人员密集的公共场所，可 以保障人们乘坐电梯出行的安全。

（二）便捷性

便捷性是红外线感应免接触电梯按钮的另一大 优点，对比免接触电梯按钮与普通按钮的结构，免接触电 梯按钮的结构更加复杂，其应用了红外线感应技术，人们 无需接触按钮就可以操纵电梯，方便人们对电梯的控制。 而当乘坐电梯的人员较多时，其响应更快、操作更方便。 另外电梯配备了声光提示装置，声音提示会播报乘梯人所 选的楼层号，光提示则是在人们选择楼层后电梯按钮会发光，以便于乘梯人核对楼层信息，避免乘坐错误楼层的情 况。另外电梯内的显示屏上也会显示相关信息，让人们能 够直观了解电梯的运行情况，提高人们的乘梯体验。同时 电梯还具备应急提示功能，以应对紧急情况的发生，保障 人们的乘梯安全。

（三）环保性

环保性也是红外线感应免接触电梯按钮具有的一个优点，普通按钮是接触式的按钮，每天被按压很多次 ，再加上有些乘梯人员按压力度过重等不规范、不道德的行为，容易导致按钮不同程度的受损，需要更换、维修。 然而红外线感应免接触电梯按钮就可以避免这种情况的发生。

（四）智能性

智能控制可以说是红外线感应免接触电梯按钮最大的亮点，也是实现免接触功能的直接途径，通过声光 电各种信号的综合控制，最后达到控制电梯运行的目的。 运用红外线感应技术，将对应的红外线信号作出处理转换 为电信号，然后将电信号传输给处理器，最后通过控制柜 发出相应的控制命令，实现对电梯的精细控制。

红外线感应免接触电梯按钮是对普通电梯按钮的改良升级，是基于新冠疫情防控背景下，满足人们对在 公共场合中少接触、避免接触的需求。因此，研究出的新 型电梯按钮保障了公共卫生安全，与现有的电梯按钮相比 ，红外线感应免接触电梯按钮更加的安全、便捷、环保、 智能。未来随着科技的发展，电梯按钮可能会变得更加智 能、环保。在今后，基于人们的各种需求，对于电梯的控 制和运行也会出现更多具有创新性、实用性、高效性的设 计方案，例如通过语音控制使用电梯，或者通过改善电 梯的运行逻辑使其更加的节能环保等，让人们的出行能有 更加安全良好的体验。