基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的公共衛(wèi)生消殺系統(tǒng)

胡浩博，張偉志，劉玉璽，杜中升，馬惠鋮，王海軍

（延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院，陜西 西安 710100）

0 引 言

新型冠狀病毒爆發(fā)以來(lái)，公共衛(wèi)生安全進(jìn)入人們的視野，引起廣大群眾的關(guān)注。公共衛(wèi)生安全對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、居民生活、科技進(jìn)步而言尤為重要。時(shí)至今日，我國(guó)多地還處于緊張的疫情防控之中，陜西、河南、天津等地均出現(xiàn)了變異新型冠狀病毒的傳播，此變異病毒具有較強(qiáng)的隱蔽性，使得疫情防控復(fù)雜、人員管理困難，并且病毒傳播風(fēng)險(xiǎn)大、消殺復(fù)雜，對(duì)居民的身心健康產(chǎn)生嚴(yán)重威脅。

近年來(lái)，隨著物聯(lián)網(wǎng)等產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已深入大眾生活的方方面面。以智能家具為例，其發(fā)展成效顯著，使我們的生活更加便捷、智慧?，F(xiàn)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傳感器技術(shù)，針對(duì)公共區(qū)域衛(wèi)生消殺特點(diǎn)，以節(jié)省人力、物力，提升公共區(qū)域衛(wèi)生安全為目標(biāo)，設(shè)計(jì)了一套基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的公共區(qū)域消殺系統(tǒng)，以提升我國(guó)公共衛(wèi)生領(lǐng)域的防控科學(xué)化、高效化水平。

1 端-管-云消殺系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

本文基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與傳感器技術(shù)，設(shè)計(jì)了從端到云的公共區(qū)域（以車站、餐廳等為例）衛(wèi)生消殺系統(tǒng)，主要利用傳感器感知區(qū)域環(huán)境狀況并監(jiān)測(cè)人流量等，依托紫外線滅菌、輻射滅菌等消殺法進(jìn)行公共區(qū)域消殺。采用物聯(lián)網(wǎng)中間件Air724UG 4G LET模塊進(jìn)行底層數(shù)據(jù)與Ctwing平臺(tái)（中國(guó)電信物聯(lián)網(wǎng)開放平臺(tái)）的通信，將感知監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上傳至云平臺(tái)，進(jìn)行存儲(chǔ)、分析及可視化處理。從底層感知消殺端到物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)云端，云平臺(tái)對(duì)反饋的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，并下發(fā)指令給底層控制端，進(jìn)行是否消殺與消殺時(shí)長(zhǎng)判斷。將云端數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)與手機(jī)APP同步，方便人員及時(shí)獲取消殺系統(tǒng)實(shí)況并進(jìn)行管理。端-管-云消殺系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)原理框圖如圖1所示。

圖1 端-管-云消殺系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)原理框圖

2 底層端部分設(shè)計(jì)

2.1 無(wú)線傳感網(wǎng)端

無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)是一種將空間分布傳感器節(jié)點(diǎn)通過(guò)無(wú)線通信技術(shù)自由組合的網(wǎng)絡(luò)形式。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)可按照人們對(duì)感知物體的愿景監(jiān)測(cè)物體或進(jìn)行物體所在區(qū)域環(huán)境狀態(tài)的監(jiān)控。本消殺系統(tǒng)利用紅外傳器監(jiān)測(cè)人流量大小，進(jìn)行人體體溫異常報(bào)警感知。現(xiàn)階段，紅外測(cè)溫已在公共場(chǎng)所廣泛使用，當(dāng)人們穿過(guò)紅外線測(cè)溫儀時(shí)，紅外檢測(cè)人體溫度是否異常，并實(shí)時(shí)顯示，一旦發(fā)生異常便立即報(bào)警，而無(wú)接觸式測(cè)溫也能提高防控安全性。此外，人體輻射的紅外波長(zhǎng)范圍為8～12 μm，故可利用紅外傳感器測(cè)量人體固定波長(zhǎng)進(jìn)行區(qū)域人流量檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)公共區(qū)域的人流量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。紅外傳感器探頭可檢測(cè)范圍如圖2所示。

圖2 紅外傳感器探頭檢測(cè)范圍

2.2 紫外線、輻射消殺控制

紫外線消殺、輻射消殺主要通過(guò)物理輻射損傷、破壞微生物的核酸，致使細(xì)菌、病毒等死亡。紫外線、輻射消殺以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傳感器技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合傳感器、物聯(lián)網(wǎng)、云平臺(tái)，工作人員能夠?qū)崟r(shí)掌握管理區(qū)域的人流量數(shù)據(jù)，使得公共管理區(qū)域保持清潔，并可替代傳統(tǒng)的人工消殺，降本增效，實(shí)現(xiàn)智能化、物聯(lián)化、科學(xué)化、經(jīng)濟(jì)化的公共區(qū)域衛(wèi)生消殺。圖3所示為雙側(cè)紫外線模式消殺。

圖3 雙側(cè)紫外線模式消殺

3 系統(tǒng)中間件功能及作用

消殺系統(tǒng)使用上海合宙通信科技出品的Air724UG 4G LET模塊作為底層數(shù)據(jù)的上云中間件，并且該模塊具有4G基站定位功能，既可以實(shí)時(shí)將系統(tǒng)底層數(shù)據(jù)上云，又可通過(guò)基站定位進(jìn)行公共區(qū)域定位，實(shí)現(xiàn)公共區(qū)域衛(wèi)生監(jiān)測(cè)。利用Air724UG 4G基站定位如圖4所示。

圖4 基站定位

通過(guò)系統(tǒng)中間件與Ctwing平臺(tái)連接，可充分利用云平臺(tái)的資源，實(shí)現(xiàn)云平臺(tái)與消殺系統(tǒng)的緊密結(jié)合。系統(tǒng)底層端進(jìn)行感知、控制消殺，中間件進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，云平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)反饋及存儲(chǔ)、分析、可視化處理。云端將數(shù)據(jù)分析結(jié)果反饋給系統(tǒng)底層，便于對(duì)消殺系統(tǒng)進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)管理模式。系統(tǒng)云資源管理如圖5所示。

圖5 云資源管理界面

4 系統(tǒng)綜合布置分析

將系統(tǒng)底層傳感器進(jìn)行合理化布置，有利于提升消殺系統(tǒng)的整體效果，以車站大廳為例，可將紅外測(cè)溫傳感器布置于大廳入口，紅外監(jiān)測(cè)人流量監(jiān)控設(shè)備放置于大廳內(nèi)的合適位置。除此之外，底層消殺設(shè)備、輻射裝置布置于大廳頂層，以利于擴(kuò)大消殺的廣度與深度。底層綜合布置，能夠有效為疫情、傳染病防范等與公共區(qū)域衛(wèi)生相關(guān)的疾病做出必要的防控，以實(shí)現(xiàn)更加健康的未來(lái)城市。圖6所示為車站大廳系統(tǒng)綜合布置圖。

圖6 車站大廳系統(tǒng)綜合布置圖

5 結(jié) 語(yǔ)

針對(duì)我國(guó)疫情防控等公共衛(wèi)生事件而設(shè)計(jì)的公共區(qū)域衛(wèi)生消殺系統(tǒng)，利用紫外線、輻射等物理殺菌方式，破壞細(xì)菌、病毒等微生物的核酸，致其死亡，以達(dá)到消殺效果。系統(tǒng)利用傳感器、無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)云等推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)與公共衛(wèi)生領(lǐng)域緊密結(jié)合。該系統(tǒng)可在疫情防控等公共衛(wèi)生領(lǐng)域起到科學(xué)消殺、安全防控的作用，具有更智能、更經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，使用前景廣闊，有助于加快健康城市、智慧中國(guó)建設(shè)。