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現(xiàn)場過磅稱量后裝車，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。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

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)無線上傳到異地?cái)?shù)據(jù)中心，也可以通過手機(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)，通過檢測傳感器輸出電壓的變化可以間接地測量出車廂內(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、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語言編寫運(yùn)行于 單 片機(jī)平臺，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)，通過檢測傳感器輸出電壓的變化可以間接地測量出車廂內(nèi)貨物的質(zhì)量。

3.5 傳感器的選擇

云物聯(lián)稱重控制器通過檢測傳感器輸出電壓的變化可以間接地測量出車廂內(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，它一般用于測量較大的壓力，廣泛應(yīng)用于測量管道內(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。

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，分別可以在整車長度小于6 m，額定質(zhì)量不大于3 t和整車長度大于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)置可通過后臺軟件進(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，對整車長度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；對整車長度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，依次裝載貨物測量，移動(dòng)車輛后、駐車測量、制動(dòng)后測量、道路模擬試驗(yàn)后測量，依次將測試結(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量結(jié)果和累計(jì)測量結(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)測試結(jié)果 單位：kg

6 結(jié)語

本文針對醫(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。