汪志鵬 王谷一

摘要：隨著新冠肺炎疫情的蔓延，社會(huì)對(duì)智能防疫設(shè)備的需求達(dá)到了前所未有的高度。針對(duì)現(xiàn)有防疫消殺設(shè)備智能化程度較低、成本較高等問題，設(shè)計(jì)了一種集強(qiáng)力霧化、多場(chǎng)景使用、設(shè)備智慧調(diào)控、App遠(yuǎn)程操控等功能為一體的多場(chǎng)景智能霧化防疫消毒系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠在團(tuán)隊(duì)自主開發(fā)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、強(qiáng)力送霧系統(tǒng)、智能調(diào)控系統(tǒng)三個(gè)子系統(tǒng)協(xié)同下實(shí)現(xiàn)智能化、無人化的霧化消殺，在經(jīng)過實(shí)物的搭建并且進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試后發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)能夠有效提高防疫效率，為防疫賦能。

關(guān)鍵詞：智慧防疫；霧化消殺；智能控制；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；肺炎疫情

中圖分類號(hào)：TP391? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2023）06-0085-02

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）

1 引言

自新冠肺炎、禽流感等破壞程度巨大的疫情暴發(fā)以來，完善的防疫系統(tǒng)成為防疫人員與病毒之間的一道重要的屏障[1]。伴隨著智能控制技術(shù)的高速發(fā)展，日趨成熟的物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)也勢(shì)必為未來的疫情防控工作帶來更多的可能性和想象力[2]。但是目前市面上在售的霧化消殺設(shè)備普遍存在兩極分化的問題：一類設(shè)備的部署成本低廉、性能可靠但是智能程度低、使用場(chǎng)景局限性大、需要大量人員參與等諸多短板；一類設(shè)備智能程度極高、可以滿足多場(chǎng)景下的無人化消殺作業(yè)，但這類設(shè)備往往價(jià)格高昂、集成度極高，從而導(dǎo)致部署難度較大、設(shè)備維護(hù)成本較高?？v觀本次國(guó)內(nèi)新冠肺炎疫情防控工作，基層衛(wèi)生防疫工作中相當(dāng)大一部分的消殺工作還需要人為的干預(yù)，特別是當(dāng)區(qū)域疫情暴發(fā)需要對(duì)相關(guān)場(chǎng)所進(jìn)行立即封控、消殺時(shí)任然需要大量的防疫人員暴露在高?？臻g中作業(yè)，這使得疫情工作者面臨著巨大的感染風(fēng)險(xiǎn)[3]，出現(xiàn)上述現(xiàn)象的原因一方面在于防疫消殺設(shè)備缺乏智能系統(tǒng)的加持，導(dǎo)致人們對(duì)當(dāng)下消殺設(shè)備的信心不足[4]；另一方面在于部署高度智能化的消殺系統(tǒng)會(huì)極大地提升防疫開銷，但是連續(xù)多年的抗疫工作投入極大地增加了地方財(cái)政壓力[5-7]，導(dǎo)致疫情暴發(fā)之時(shí)相關(guān)部門不得不采用防疫人員直接參與消殺這種成本低、可靠性高但是風(fēng)險(xiǎn)高的傳統(tǒng)方案，以此帶出的防疫成本和防疫人員安全保障的矛盾問題需要在一個(gè)兩全其美的方案下在短時(shí)間內(nèi)得到妥善的解決。在此背景下，探索設(shè)計(jì)一種物美價(jià)廉、消殺效果好、智能程度高的消殺設(shè)備來填補(bǔ)市場(chǎng)空白、高效助力抗疫迫在眉睫。

2 研究特點(diǎn)

針對(duì)現(xiàn)有防疫設(shè)備智能程度較低、成本較高等問題，研究設(shè)計(jì)了一種全新的智能消殺設(shè)備。圖1為設(shè)備的3D示意圖和剖面圖，該設(shè)備主要由物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、智能造霧及送霧系統(tǒng)、智能調(diào)控系統(tǒng)3個(gè)子系統(tǒng)組成。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程操控，消殺信息能夠記錄到云端服務(wù)器以實(shí)現(xiàn)消殺數(shù)據(jù)可追溯的創(chuàng)新功能，操作者可以通過App查詢特定時(shí)間段設(shè)備的運(yùn)行情況和消殺消息，也可以自定義設(shè)備霧化消殺參數(shù)以及霧化需求來滿足用戶個(gè)性化消殺工作，這有效擴(kuò)大了設(shè)備的使用場(chǎng)景、提高了設(shè)備工作適應(yīng)能力，特別是在進(jìn)行消殺要求高的工作時(shí)能夠有效避免人為的近距離操作，極大地保障了防疫人員的安全，也降低了消殺工作的成本。不僅如此，得益于配套App和設(shè)備端物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的加持，該設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)多設(shè)備聯(lián)動(dòng)的創(chuàng)新功能，在單個(gè)設(shè)備無法有效覆蓋的大空間場(chǎng)景下實(shí)現(xiàn)多設(shè)備聯(lián)動(dòng)消殺，帶來了消殺無死角、消殺空間無上限的優(yōu)點(diǎn)，為設(shè)備的使用場(chǎng)景帶來了無限可能，值得一提的是，在多設(shè)備聯(lián)動(dòng)工作時(shí)在控制上并不會(huì)增加用戶的操作負(fù)擔(dān)，通過App對(duì)設(shè)備進(jìn)行綁定可以輕松實(shí)現(xiàn)多設(shè)備控制，在降低人工成本的同時(shí)提高了單人消殺的工作量，極大地提高了防疫效率；智能造霧及送霧系統(tǒng)能夠根據(jù)用戶通過App預(yù)先設(shè)定的各項(xiàng)霧化需求參數(shù)以及設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)來智能調(diào)控造霧強(qiáng)度和送霧強(qiáng)度，在保證滿足霧化消毒要求的同時(shí)盡可能地延長(zhǎng)設(shè)備單次加液的運(yùn)行時(shí)間，并且在設(shè)備最上端設(shè)計(jì)了一個(gè)通用管口，該管口可以配備多種噴嘴使用，再一次增強(qiáng)了設(shè)備多場(chǎng)景使用的能力；智能調(diào)控系統(tǒng)能夠確保設(shè)備在多種工作環(huán)境下正常運(yùn)行，提高了設(shè)備的適應(yīng)能力和設(shè)備使用壽命。在上述創(chuàng)新功能的加持下以低成本、高效率的方式真正實(shí)現(xiàn)消殺無人化、智能化。在結(jié)構(gòu)方面，設(shè)備采用雙層儲(chǔ)液結(jié)構(gòu)，使得設(shè)備單次注液的續(xù)航時(shí)間大大延長(zhǎng)；設(shè)備具備8個(gè)獨(dú)立控制的超聲波霧化單元，能夠保障設(shè)備在緊急情況下的霧氣供給；在設(shè)備各部分連接處采用螺紋、卡扣等快拆設(shè)計(jì)，配合設(shè)備外壁OLED參數(shù)顯示屏可以大大提升設(shè)備的檢修維護(hù)能力。綜上所述，在多項(xiàng)創(chuàng)新功能和創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的加持下使得該設(shè)備能夠彌補(bǔ)現(xiàn)有市場(chǎng)消殺設(shè)備的大多數(shù)短板，有效填補(bǔ)了目前兩極分化嚴(yán)重的消殺設(shè)備市場(chǎng)的空白。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

圖2是系統(tǒng)硬件部分框圖，秉持高壽命、高效率、低成本的設(shè)計(jì)制造理念，該設(shè)備硬件主要由ESP8266主控模塊、DHT11溫濕度傳感器、KW01液位傳感器、DC3W水泵等模塊組成，并采用C語言對(duì)設(shè)備硬件端的各部分硬件運(yùn)行邏輯進(jìn)行編程。

如圖2，ESP8266控制模塊作為設(shè)備硬件端的核心參與到設(shè)備的傳感器數(shù)據(jù)讀取、處理、發(fā)送和設(shè)備的整體運(yùn)行控制。利用ESP8266集成的Wi-Fi、藍(lán)牙模塊與用戶端App實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)、用戶端命令的無線傳輸，用戶可以通過聯(lián)網(wǎng)、藍(lán)牙配對(duì)的方式遠(yuǎn)程操控設(shè)備進(jìn)行自定義消殺工作；DHT11溫濕度傳感器、KW01液位傳感器實(shí)時(shí)對(duì)設(shè)備的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行高速采樣并將數(shù)據(jù)傳遞給ESP8266主控單元處理之后將各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)顯示在設(shè)備外壁的OLED顯示屏上，使得檢修人員在進(jìn)行設(shè)備維護(hù)工作時(shí)能夠快速獲取設(shè)備內(nèi)部各部分硬件參數(shù)，可以有效地降低設(shè)備的檢修難度；DS1302實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊搭配PWM調(diào)節(jié)電子開關(guān)控制板不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)壓電陶瓷加濕單元噴霧量的獨(dú)立動(dòng)態(tài)控制，還能實(shí)現(xiàn)送霧系統(tǒng)風(fēng)扇的動(dòng)態(tài)調(diào)頻，在二者的搭配下可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備在各項(xiàng)場(chǎng)景下的高效率霧化工作。設(shè)備硬件端部件較少、穩(wěn)定性高且成本較低，在滿足設(shè)備性能的前提下能夠有效地降低設(shè)備制造成本和維護(hù)成本，在疫情到來之時(shí)也能有效降低防疫物資的采購開銷。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

圖3為系統(tǒng)軟件運(yùn)行機(jī)制示意圖，該部分功能主要由團(tuán)隊(duì)自主設(shè)計(jì)開發(fā)的App以及云服務(wù)器實(shí)現(xiàn)。

App端采用Java和HTML語言設(shè)計(jì)。如圖3，軟件端與設(shè)備硬件端通過百度云服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，在交互的過程中，相關(guān)消殺數(shù)據(jù)如消殺時(shí)間段、設(shè)備故障記錄、設(shè)備停機(jī)時(shí)間等都會(huì)被保存在云服務(wù)器中，在需要檢查消殺數(shù)據(jù)時(shí)用戶可以通過App一鍵獲得云端設(shè)備消殺數(shù)據(jù)，這項(xiàng)創(chuàng)新性的功能實(shí)現(xiàn)了設(shè)備端的消殺數(shù)據(jù)可追溯，極大地避免了在防疫工作中由于人為的疏忽造成的錯(cuò)誤，以大數(shù)據(jù)的方式為抗疫工作賦能。設(shè)備在運(yùn)行過程中，硬件端各傳感器會(huì)持續(xù)測(cè)量設(shè)備各項(xiàng)狀態(tài)參數(shù)，并將數(shù)據(jù)回饋給主控模塊，ESP8266主控模塊會(huì)根據(jù)程序預(yù)先設(shè)定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判斷，若發(fā)現(xiàn)參數(shù)異常，則硬件端會(huì)執(zhí)行預(yù)先設(shè)定的應(yīng)急程序，并向軟件端發(fā)送故障警告并記錄停機(jī)時(shí)間，若用戶開啟了軟件通知權(quán)限，則在設(shè)備停機(jī)的第一時(shí)間App會(huì)生成消息彈窗及時(shí)提醒用戶，避免了因某些不確定因素造成的設(shè)備不可逆的損傷；用戶也可以使用App查看設(shè)備狀態(tài)并自定義設(shè)備各項(xiàng)工作環(huán)境參數(shù)如消殺面積、消殺時(shí)間、送霧長(zhǎng)度等，使得設(shè)備的工作環(huán)境適應(yīng)能力增強(qiáng)，在用戶設(shè)定的工作參數(shù)超過設(shè)備的極限時(shí)也能及時(shí)提醒用戶更改相關(guān)參數(shù)或者在消殺地點(diǎn)部署多臺(tái)設(shè)備。不僅如此，當(dāng)一個(gè)賬戶綁定了多個(gè)設(shè)備時(shí)，以聯(lián)網(wǎng)的方式，用戶通過一個(gè)App可以輕而易舉地操作多臺(tái)設(shè)備聯(lián)動(dòng)作業(yè)，以設(shè)備組網(wǎng)的方式實(shí)現(xiàn)大面積、無死角的防疫消殺工作。設(shè)備軟件端以及物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的加入使得該消殺設(shè)備的市場(chǎng)逐漸由大型密閉場(chǎng)所向家居、個(gè)體商戶下沉，為設(shè)備的應(yīng)用場(chǎng)景帶來了無線的想象力。

5 結(jié)語

2020年初暴發(fā)的新型冠狀病毒肺炎（Coronavirus disease 2019，COVID-19）疫情給全球人民生命安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來了嚴(yán)重影響，隨著世界文明的進(jìn)步，各種疫情的暴發(fā)或許將成為常態(tài)化，這意味著今后防疫消殺工作將日趨繁重，從而導(dǎo)致全球消殺設(shè)備的市場(chǎng)需求激增，使用場(chǎng)景也由常見的公共場(chǎng)合向每家每戶、各行各業(yè)滲透，這使得消殺設(shè)備的市場(chǎng)進(jìn)一步拓寬，發(fā)展前景和使用場(chǎng)景都十分廣闊。而目前市面上的消殺設(shè)備在功能上和成本上都或多或少存在短板，這導(dǎo)致防疫工作者在實(shí)際工作中往往心有余而力不足，進(jìn)而推行嚴(yán)格的管控措施，例如切斷該地區(qū)的貨運(yùn)鏈、限制該地區(qū)人員的流動(dòng)甚至于封城，這極大地影響了人們正常的生活，也加重了防疫人員的工作負(fù)擔(dān)。展望未來，防疫設(shè)備智能化的優(yōu)勢(shì)和趨勢(shì)已逐漸顯現(xiàn)，而在此次我國(guó)新冠肺炎后期防治工作中，智能無人防疫系統(tǒng)發(fā)揮了極大的作用[8]。在此背景下，團(tuán)隊(duì)在傳統(tǒng)霧化消殺設(shè)備的基礎(chǔ)上創(chuàng)新性的加入了低成本、高效率、高壽命的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，在設(shè)備端和用戶端建立起了遠(yuǎn)程交互橋梁，在云服務(wù)器的加持下實(shí)現(xiàn)設(shè)備的消殺信息的高效記錄和傳輸；設(shè)備特有的聯(lián)動(dòng)組網(wǎng)消殺的功能，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備大面積部署消殺的功能，使得疫情到來之時(shí)該設(shè)備在方艙醫(yī)院、集中隔離點(diǎn)等大型封閉的場(chǎng)所發(fā)揮關(guān)鍵作用；不僅如此，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性開發(fā)了設(shè)備云端消殺數(shù)據(jù)可追溯的功能，在數(shù)據(jù)記錄方面極大程度地避免了客觀因素導(dǎo)致的消殺數(shù)據(jù)錯(cuò)報(bào)、漏報(bào)、謊報(bào)等難以挽回的錯(cuò)誤。上述創(chuàng)新不僅提高了消殺工作的智能程度，還填補(bǔ)了消殺設(shè)備市場(chǎng)的空白部分。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，該設(shè)備能夠滿足本文所介紹的相關(guān)功能，并且能夠高效地融入現(xiàn)代智慧社會(huì)，以大數(shù)據(jù)、智能的方式為防疫賦能。

參考文獻(xiàn)：

[1] 朱立峰，楊郁青，趙艷，等.上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院防疫工作相關(guān)科學(xué)規(guī)范和經(jīng)驗(yàn)方法——信息化支持[J].內(nèi)科理論與實(shí)踐，2022，17（2）：153-155.

[2] 莉.機(jī)器人、人工智能產(chǎn)品紛紛投入一線防疫工作[J].機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用，2020（2）：14.

[3] 范慧.公共衛(wèi)生危機(jī)下社區(qū)治理的風(fēng)險(xiǎn)透視及規(guī)避邏輯[J].社會(huì)科學(xué)輯刊，2021（4）：56-62.

[4] Pavi? J，Vu?ko M，Li?ka F.Implications of work in the covid isolation ward and the central emergency department on the life and work of nurses[J].Croatian Nursing Journal，2022，6（1）：71-81.

[5] 張麗芬，李犁.新冠疫情對(duì)盤錦財(cái)政經(jīng)濟(jì)影響及對(duì)策[J].地方財(cái)政研究，2021（6）：84-91.

[6] 李明.疫情期間公共財(cái)政職能探討——以昆明市財(cái)政局?jǐn)?shù)據(jù)為例[J].營(yíng)銷界，2021（24）：78-79.

[7] 曹湘平，劉姝.新冠肺炎疫情對(duì)株洲市財(cái)政、經(jīng)濟(jì)的影響及應(yīng)對(duì)策略[J].經(jīng)營(yíng)與管理，2021（4）：166-171.

[8] 孫永生，金偉，唐宇超.無人系統(tǒng)在新冠肺炎疫情防控中的應(yīng)用實(shí)踐[J].科技導(dǎo)報(bào)，2020，38（4）：39-49.

【通聯(lián)編輯：梁書】