靜態(tài)自稱重系統(tǒng)在醫(yī)療廢物轉(zhuǎn)運(yùn)車上的應(yīng)用

魏江 馮永業(yè)

豫西集團(tuán)鄭州紅宇專用汽車有限責(zé)任公司 河南鄭州 451450

1 前言

醫(yī)療廢物轉(zhuǎn)運(yùn)車又名醫(yī)療垃圾運(yùn)輸車，主要功能是醫(yī)療廢物的收集和運(yùn)輸。其每天的工作流程是，首先醫(yī)療機(jī)構(gòu)將醫(yī)療廢物按類別集中收集后，再由醫(yī)療廢物處置公司通過(guò)醫(yī)療廢物轉(zhuǎn)運(yùn)車轉(zhuǎn)運(yùn)集中處置。每家醫(yī)療機(jī)構(gòu)所收集的醫(yī)療廢物的多少都需通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)過(guò)磅稱量后裝車，司機(jī)和醫(yī)療機(jī)構(gòu)分別登記記錄。車輛每天需要往返多家醫(yī)療機(jī)構(gòu)，收集稱重流程使得司機(jī)和醫(yī)療機(jī)構(gòu)勞動(dòng)繁瑣，更重要的是易使廢物產(chǎn)生二次污染。如果車輛具有自稱重系統(tǒng)，車輛到每家醫(yī)療機(jī)構(gòu)只需往車上裝醫(yī)療廢物，裝完后車輛上的稱重系統(tǒng)便能自動(dòng)稱出廢物的質(zhì)量并記錄醫(yī)療機(jī)構(gòu)名稱?，F(xiàn)介紹一款車載靜態(tài)自稱重系統(tǒng)。

2 技術(shù)應(yīng)用

靜態(tài)自稱重系統(tǒng)在車輛上的應(yīng)用，是為了完善醫(yī)療廢物的管理和標(biāo)準(zhǔn)，使得醫(yī)療廢物合理處理，改變傳統(tǒng)的人工計(jì)量操作的模式，可減少直接接觸醫(yī)療廢物的次數(shù)；可大大提高作業(yè)效率；并可即時(shí)為客戶提供打印收據(jù)憑證等，大大方便了客戶；稱重系統(tǒng)可防止車輛超載，有利于車輛行駛安全；亦可減少車輛濫用及減少維修費(fèi)用。稱重系統(tǒng)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)可為管理者進(jìn)行科學(xué)的決策提供參考，進(jìn)行更科學(xué)的安全管理和全局規(guī)劃，提高管理和行車的科學(xué)性及安全性。

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與計(jì)量技術(shù)相結(jié)合的車載稱重系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)掌握管轄區(qū)內(nèi)所有醫(yī)療廢物轉(zhuǎn)運(yùn)車輛裝運(yùn)垃圾的質(zhì)量及收集原始數(shù)據(jù)，并與垃圾處理廠計(jì)重設(shè)備聯(lián)網(wǎng)監(jiān)管、協(xié)同運(yùn)營(yíng)。因此，車載稱重系統(tǒng)在醫(yī)療廢物轉(zhuǎn)運(yùn)車輛的成功應(yīng)用將對(duì)規(guī)范城市醫(yī)療廢物運(yùn)輸車輛，提升公共衛(wèi)生管理水平等方面具有極高的推廣價(jià)值。

3 技術(shù)方法

3.1 產(chǎn)品平臺(tái)

在某型醫(yī)療廢物轉(zhuǎn)運(yùn)車的基礎(chǔ)上，增加貨物自稱重系統(tǒng)。該車主要由二類底盤、保溫廂體、分體式機(jī)組、清毒噴霧裝置、污水收集裝置及自稱重系統(tǒng)等組成。

自稱重系統(tǒng)主要包括：云物聯(lián)稱重控制器、應(yīng)變式壓力傳感器、承重模塊、存儲(chǔ)打印控制、觸控屏一體、上下連接件及導(dǎo)線連接等。自稱重系統(tǒng)安裝位置如圖1所示。

圖1 自稱重系統(tǒng)安裝位置簡(jiǎn)圖

3.2 系統(tǒng)框架

在傳統(tǒng)的醫(yī)療廢物轉(zhuǎn)運(yùn)車基礎(chǔ)上增加一個(gè)靜態(tài)“車載稱重系統(tǒng)”。自稱重系統(tǒng)包括云物聯(lián)稱重控制器和安裝在底盤與上部車廂之間的應(yīng)變式壓力傳感器。應(yīng)變式壓力傳感器安裝在特制的承重模塊中；云物聯(lián)稱重控制器集云物聯(lián)稱重控制、存儲(chǔ)打印控制、觸控屏一體；承重模塊通過(guò)上下連接件把底盤和車廂連接，導(dǎo)線連接應(yīng)變式壓力傳感器和云物聯(lián)稱重控制器；當(dāng)車輛靜止時(shí)（駐車平穩(wěn)后），由云物聯(lián)稱重控制器采集壓力傳感器信號(hào)經(jīng)處理后將其在液晶屏上顯示單次質(zhì)量、累計(jì)質(zhì)量，同時(shí)并將數(shù)據(jù)無(wú)線上傳到異地?cái)?shù)據(jù)中心，也可以通過(guò)手機(jī)上安裝APP軟件進(jìn)行查詢。

3.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

自稱重系統(tǒng)組成框圖如圖2所示。

圖2 稱重系統(tǒng)原理圖

4只應(yīng)變式壓力傳感器用于采集貨物的質(zhì)量信息，當(dāng)車廂裝有貨物時(shí)，應(yīng)變式壓力傳感器會(huì)發(fā)生變形，從而導(dǎo)致傳感器輸出電壓發(fā)生變化，云物聯(lián)稱重控制器采用WinCE嵌入式操作系統(tǒng)，通過(guò)檢測(cè)傳感器輸出電壓的變化可以間接地測(cè)量出車廂內(nèi)貨物的質(zhì)量。同時(shí)，云物聯(lián)稱重控制器將處理后結(jié)果即車廂內(nèi)貨物的質(zhì)量在液晶屏上顯示。打印機(jī)負(fù)責(zé)打印當(dāng)前憑證，憑證信息包括單位編碼、時(shí)間、地點(diǎn)、質(zhì)量等；內(nèi)置大容量存儲(chǔ)器滿足可存儲(chǔ)數(shù)據(jù)30萬(wàn)條；接口考慮有串口、并口、GPRS、單路開關(guān)、外接大屏接口、網(wǎng)口等；具有WiFi、GPRS、TCP/IP等通信協(xié)議，可以和后臺(tái)數(shù)據(jù)進(jìn)行交換。

系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)中采用功率模塊、人機(jī)通信模塊、狀態(tài)量輸入模塊的結(jié)合構(gòu)造出電子控制系統(tǒng)單元控制模塊，提高系統(tǒng)的可觀性和實(shí)效性。ARM芯片核心系統(tǒng)提供了LCD接口、串行通訊接口和以太網(wǎng)接口等，可以很好地解決用戶界面和網(wǎng)絡(luò)通訊的問(wèn)題[1]。

圖3 系統(tǒng)硬件架構(gòu)

如圖3所示，硬件設(shè)計(jì)以嵌入式微處理器32位M4核處理器為核心，輔以外圍設(shè)備觸摸屏、打印機(jī)控制電路、采集放大保持電路、GPRS電路、網(wǎng)絡(luò)芯片、通訊接口和CAN總線等。集監(jiān)測(cè)、控制和通訊一體的多功能集成系統(tǒng)，可以方便日后系統(tǒng)的功能擴(kuò)展和無(wú)縫集成。

軟件部分主要完成數(shù)據(jù)采集計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、稱量結(jié)果顯示等功能。程序編寫采用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的C51語(yǔ)言編寫運(yùn)行于 單 片機(jī)平臺(tái)，配置高速的CPU。

3.4 關(guān)鍵技術(shù)

稱重傳感器安裝在底盤與上部車廂之間，根據(jù)需要可選裝4或6個(gè)，甚至更多。而醫(yī)療廢物轉(zhuǎn)運(yùn)車通常會(huì)在道路條件極差的狀況下行駛，還會(huì)經(jīng)常遇到緊急剎車、碰撞等不利的情況，所以傳感器類型的選擇、安裝尤其重要。除考慮復(fù)雜的環(huán)境條件外，其他一些具體問(wèn)題也需解決，如：如上部車廂和底盤之間的扭力產(chǎn)生的內(nèi)部壓力；車架與副車架的應(yīng)變和剛性連接是影響車輛行駛安全的重要因素，項(xiàng)目的重點(diǎn)是通過(guò)設(shè)計(jì)研究分析解決車架與副車架的應(yīng)變。當(dāng)車廂裝有貨物時(shí)，應(yīng)變式壓力傳感器會(huì)發(fā)生變形，從而導(dǎo)致傳感器輸出電壓的變化，云物聯(lián)稱重控制器采用WinCE嵌入式操作系統(tǒng)，通過(guò)檢測(cè)傳感器輸出電壓的變化可以間接地測(cè)量出車廂內(nèi)貨物的質(zhì)量。

3.5 傳感器的選擇

云物聯(lián)稱重控制器通過(guò)檢測(cè)傳感器輸出電壓的變化可以間接地測(cè)量出車廂內(nèi)貨物的質(zhì)量，傳感器一方面承載著空車廂的壓力，另一方面當(dāng)車廂裝有貨物時(shí)，應(yīng)變式壓力傳感器會(huì)發(fā)生變形。在考慮傳感器方面選擇應(yīng)變式壓力傳感器。應(yīng)變式壓力傳感器是壓力傳感器中應(yīng)用比較多的一種傳感器，它一般用于測(cè)量較大的壓力，廣泛應(yīng)用于測(cè)量管道內(nèi)部壓力、內(nèi)燃機(jī)燃?xì)獾膲毫?、壓差和噴射壓力、發(fā)動(dòng)機(jī)和導(dǎo)彈試驗(yàn)中的脈動(dòng)壓力，以及各種領(lǐng)域中的流體壓力等。選用應(yīng)變式壓力傳感器，安裝在特制的承重模塊中，外觀形式采用雙懸臂式，因?yàn)殡p懸臂式抗壓力能力強(qiáng)、承重能力大、抗側(cè)向沖擊能力強(qiáng)，并且易于安裝[2]。

3.6 傳感器的安裝位置

本方案中，若整車長(zhǎng)度L＜6 000 mm，額定質(zhì)量≤3 000 kg，在車輛底盤的周圍安裝4只壓力傳感器；若整車長(zhǎng)度L≥6 000 mm，額定質(zhì)量≤9 000 kg，則在車輛底盤的周圍安裝6只壓力傳感器。傳感器的安裝位置與方法如圖4 所示。

圖4 傳感器安裝位置示意圖

3.7 安裝結(jié)構(gòu)件、加固結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì)

鋼結(jié)構(gòu)件進(jìn)行防腐蝕處理，如磷化、鍍鋅、噴漆、噴塑等； 緊固件都進(jìn)行鍍鋅處理、氧化處理等。連接螺栓、螺母均不低于10.9級(jí)。

4 主要技術(shù)指標(biāo)

靜態(tài)自稱重系統(tǒng)最大秤量分為5 000 kg和9 000 kg兩種規(guī)格，分別可以在整車長(zhǎng)度小于6 m，額定質(zhì)量不大于3 t和整車長(zhǎng)度大于6 m，額定質(zhì)量大于9 t的醫(yī)療廢物轉(zhuǎn)運(yùn)車上進(jìn)行安裝。系統(tǒng)稱載參數(shù)設(shè)置可通過(guò)后臺(tái)軟件進(jìn)行調(diào)整，最小稱量可設(shè)置精確到1 kg、3 kg、5 kg、10 kg，設(shè)計(jì)稱重精度優(yōu)于百分之一。采用人性化設(shè)計(jì)，客戶每稱一次數(shù)據(jù)都會(huì)記錄，內(nèi)置大容量存儲(chǔ)器可存儲(chǔ)數(shù)據(jù)30萬(wàn)條。每次稱重有效數(shù)據(jù)直接上傳至云服務(wù)器，手機(jī)和PC端可以清晰地管理所有數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)可以通過(guò)US B導(dǎo)出，格式為EXCEL。智能化接口豐富，有串口、并口、GPRS、單路開關(guān)、外接大屏接口、網(wǎng)口。工作環(huán)境溫度為-20～60℃，相對(duì)濕度10%～85%，不冷凝。主要技術(shù)指標(biāo)如表1所示。

5 自稱重系統(tǒng)驗(yàn)證

試驗(yàn)對(duì)象分別在某公司生產(chǎn)的系列醫(yī)療廢物轉(zhuǎn)運(yùn)車上進(jìn)行，對(duì)整車長(zhǎng)度L＜6 000 mm，額定質(zhì)量≤3 000 kg的車輛，在車輛底盤的周圍安裝4只壓力傳感器；對(duì)整車長(zhǎng)度L≥6 000 mm, 額定質(zhì)量≤ 9000 kg的車輛，在車輛底盤的周圍安裝6只壓力傳感器。模擬裝載貨物時(shí)，第一次開機(jī)校核清零，依次裝載貨物測(cè)量，移動(dòng)車輛后、駐車測(cè)量、制動(dòng)后測(cè)量、道路模擬試驗(yàn)后測(cè)量，依次將測(cè)試結(jié)果匯總分析。試驗(yàn)用醫(yī)療廢物轉(zhuǎn)運(yùn)車貨物自稱重系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果如表2所示。

表1 貨物自稱重系統(tǒng)主要技術(shù)指數(shù)

云物聯(lián)稱重控制器觸控操作一體軟件功能界面如圖5所示。

圖5 云物聯(lián)稱重控制器觸控操作一體界面

軟件設(shè)置分度值調(diào)整為5 kg，法碼為25 kg一個(gè)。從表2中可以看出，稱重系統(tǒng)基本上能夠滿足車載系統(tǒng)的要求，如果所需測(cè)量結(jié)果的精度要求較高，可以調(diào)整分度值，控制系統(tǒng)將顯示并保存每次的測(cè)量結(jié)果和累計(jì)測(cè)量結(jié)果，點(diǎn)擊主控界面“查詢”后進(jìn)入查詢界面，會(huì)按順序顯示以往稱重日期、當(dāng)前累計(jì)、單次質(zhì)量及公司名稱等。

表2 醫(yī)療廢物轉(zhuǎn)運(yùn)車貨物自稱重系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果 單位：kg

6 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)醫(yī)療廢物轉(zhuǎn)運(yùn)的特殊性，設(shè)計(jì)了一種車載靜態(tài)自稱重系統(tǒng)，可在任何時(shí)刻知曉醫(yī)療廢物垃圾的裝載量和裝載地點(diǎn)，車廂內(nèi)裝載的垃圾質(zhì)量可由車載控制器即時(shí)數(shù)字顯示，改變了傳統(tǒng)的人工計(jì)量操作效率低并減少了直接接觸醫(yī)療廢物導(dǎo)致污染的次數(shù)，大大提高了作業(yè)效率。此稱重系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可靠，操作方便，不僅適用于醫(yī)療廢物轉(zhuǎn)運(yùn)車輛，也適用其他廂式類貨車安裝使用。