基于物联网技术的公共卫生消杀系统

胡浩博，张伟志，刘玉玺，杜中升，马惠铖，王海军

（延安大学西安创新学院，陕西 西安 710100）

0 引 言

新型冠状病毒爆发以来，公共卫生安全进入人们的视野，引起广大群众的关注。公共卫生安全对社会经济发展、居民生活、科技进步而言尤为重要。时至今日，我国多地还处于紧张的疫情防控之中，陕西、河南、天津等地均出现了变异新型冠状病毒的传播，此变异病毒具有较强的隐蔽性，使得疫情防控复杂、人员管理困难，并且病毒传播风险大、消杀复杂，对居民的身心健康产生严重威胁。

近年来，随着物联网等产业的快速发展，物联网技术已深入大众生活的方方面面。以智能家具为例，其发展成效显著，使我们的生活更加便捷、智慧。现基于物联网技术、传感器技术，针对公共区域卫生消杀特点，以节省人力、物力，提升公共区域卫生安全为目标，设计了一套基于物联网技术的公共区域消杀系统，以提升我国公共卫生领域的防控科学化、高效化水平。

1 端-管-云消杀系统整体设计

本文基于物联网技术与传感器技术，设计了从端到云的公共区域（以车站、餐厅等为例）卫生消杀系统，主要利用传感器感知区域环境状况并监测人流量等，依托紫外线灭菌、辐射灭菌等消杀法进行公共区域消杀。采用物联网中间件Air724UG 4G LET模块进行底层数据与Ctwing平台（中国电信物联网开放平台）的通信，将感知监测数据上传至云平台，进行存储、分析及可视化处理。从底层感知消杀端到物联网数据云端，云平台对反馈的数据进行综合分析，并下发指令给底层控制端，进行是否消杀与消杀时长判断。将云端数据实时与手机APP同步，方便人员及时获取消杀系统实况并进行管理。端-管-云消杀系统的整体设计原理框图如图1所示。

图1 端-管-云消杀系统整体设计原理框图

2 底层端部分设计

2.1 无线传感网端

无线传感网络是一种将空间分布传感器节点通过无线通信技术自由组合的网络形式。无线传感器网络可按照人们对感知物体的愿景监测物体或进行物体所在区域环境状态的监控。本消杀系统利用红外传器监测人流量大小，进行人体体温异常报警感知。现阶段，红外测温已在公共场所广泛使用，当人们穿过红外线测温仪时，红外检测人体温度是否异常，并实时显示，一旦发生异常便立即报警，而无接触式测温也能提高防控安全性。此外，人体辐射的红外波长范围为8～12 μm，故可利用红外传感器测量人体固定波长进行区域人流量检测，实现公共区域的人流量数据统计。红外传感器探头可检测范围如图2所示。

图2 红外传感器探头检测范围

2.2 紫外线、辐射消杀控制

紫外线消杀、辐射消杀主要通过物理辐射损伤、破坏微生物的核酸，致使细菌、病毒等死亡。紫外线、辐射消杀以物联网技术、传感器技术为基础，结合传感器、物联网、云平台，工作人员能够实时掌握管理区域的人流量数据，使得公共管理区域保持清洁，并可替代传统的人工消杀，降本增效，实现智能化、物联化、科学化、经济化的公共区域卫生消杀。图3所示为双侧紫外线模式消杀。

图3 双侧紫外线模式消杀

3 系统中间件功能及作用

消杀系统使用上海合宙通信科技出品的Air724UG 4G LET模块作为底层数据的上云中间件，并且该模块具有4G基站定位功能，既可以实时将系统底层数据上云，又可通过基站定位进行公共区域定位，实现公共区域卫生监测。利用Air724UG 4G基站定位如图4所示。

图4 基站定位

通过系统中间件与Ctwing平台连接，可充分利用云平台的资源，实现云平台与消杀系统的紧密结合。系统底层端进行感知、控制消杀，中间件进行数据传输，云平台进行数据反馈及存储、分析、可视化处理。云端将数据分析结果反馈给系统底层，便于对消杀系统进行管理，实现系统的物联网管理模式。系统云资源管理如图5所示。

图5 云资源管理界面

4 系统综合布置分析

将系统底层传感器进行合理化布置，有利于提升消杀系统的整体效果，以车站大厅为例，可将红外测温传感器布置于大厅入口，红外监测人流量监控设备放置于大厅内的合适位置。除此之外，底层消杀设备、辐射装置布置于大厅顶层，以利于扩大消杀的广度与深度。底层综合布置，能够有效为疫情、传染病防范等与公共区域卫生相关的疾病做出必要的防控，以实现更加健康的未来城市。图6所示为车站大厅系统综合布置图。

图6 车站大厅系统综合布置图

5 结 语

针对我国疫情防控等公共卫生事件而设计的公共区域卫生消杀系统，利用紫外线、辐射等物理杀菌方式，破坏细菌、病毒等微生物的核酸，致其死亡，以达到消杀效果。系统利用传感器、无线传感网络、物联网云等推动物联网与公共卫生领域紧密结合。该系统可在疫情防控等公共卫生领域起到科学消杀、安全防控的作用，具有更智能、更经济等优点，使用前景广阔，有助于加快健康城市、智慧中国建设。