[摘 要]隨著國際公共衛(wèi)生事件不斷出現(xiàn)，各種病菌和病原微生物隨旅客攜帶的行李和郵包入境的風(fēng)險(xiǎn)增加，但國內(nèi)對于上述物品的消殺仍采用以人工消殺為主。為提升國境口岸行李郵包檢疫消殺自動(dòng)化水平和消毒效率，保障國內(nèi)公共衛(wèi)生安全，文中研制了一種針對國境口岸行李郵包的快速智能消毒設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)對行李郵包的快速智能化全面消殺，從而安全、高效地將行李郵包運(yùn)送到旅客手中。該設(shè)備有利于維護(hù)人們的健康安全，在國境口岸物品消殺方面具有廣泛的應(yīng)用前景。

[關(guān)鍵詞]國境口岸；行李郵包；快速智能消毒設(shè)備

[中圖分類號]TH771.4 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2024）06–0061–03

基金項(xiàng)目： 山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（重大科技創(chuàng)新工程）（2021CXGC011306）

Development of a Rapid Intelligent Disinfection Equipment for Luggage and Parcel at Frontier Ports

YAN Jihui，WANG Yan，TENG Xindong，ZHAO Fengyuan，DANG Anfang

[Abstract]With the continuous emergence of international public health events， the risk of various pathogens and pathogenic microorganisms entering the country with passengers’ luggage and parcels has increased， but the disinfection and sterilization of the above items in China is still mainly manual disinfection and sterilization. In order to improve the automation level and disinfection efficiency of luggage and postal parcels quarantine disinfection and sterilization at border ports， and ensure domestic public health security， a rapid intelligent disinfection equipment for luggage and postal parcels at border ports is developed in this paper， which can achieve rapid， intelligent and comprehensive disinfection and sterilization of luggage and postal parcels， so as to safely and efficiently transport luggage and postal parcels to passengers. This equipment is conducive to maintaining people’s health and safety， and has a broad application prospect in the disinfection and sterilization of goods at border ports.

[Keywords]frontier ports； luggage and parcel； quick and intelligent disinfection equipment

隨著國家之間合作交流日益頻繁，跨境商業(yè)合作、旅游、跨境電商等各種活動(dòng)增多，跨境交流人數(shù)增加，各種病菌、病毒隨旅客攜帶的行李和郵包入境的風(fēng)險(xiǎn)增加。因此，在國境口岸第一時(shí)間對旅客攜帶行李和郵包進(jìn)行消毒非常必要，這是阻斷病毒傳入國內(nèi)的有效措施。目前，針對旅客行李郵包的消殺工作大多還是以人工噴灑方式進(jìn)行，自動(dòng)消殺設(shè)備尚未大范圍普及，尤其電商郵包數(shù)量多，人工消殺效率較低，存在近距離接觸感染風(fēng)險(xiǎn)。

文章主要針對旅客攜帶行李郵包消毒作業(yè)研發(fā)了一種快速智能化消毒設(shè)備，其可以高效地對長寬不大于80 cm，高度不大于150 cm的物體表面進(jìn)行全面無死角消毒處理。還可對放置到傳送帶上的物品自動(dòng)識別，自動(dòng)傳入消殺室并進(jìn)行消毒噴霧對傳輸物品進(jìn)行全面無死角消毒，從而達(dá)到消滅病毒的效果。

1 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

行李郵包智能消毒設(shè)備由硬件系統(tǒng)和控制系統(tǒng)構(gòu)成，其中硬件系統(tǒng)由設(shè)備框架及外殼、動(dòng)力傳輸系統(tǒng)、霧化消毒系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)等組成，硬件系統(tǒng)通過傳感器、下位機(jī)和控制系統(tǒng)進(jìn)行通信，控制設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)。入境行李郵包智能消毒系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖1所示。

由于該設(shè)備主要使用的消毒藥劑為ClO2，ClO2對金屬具有一定腐蝕作用，設(shè)備噴霧后，霧滴會(huì)彌漫在消殺室內(nèi)，也會(huì)逃逸到空氣中散落在設(shè)備表面，對設(shè)備來說具有腐蝕作用。此外，設(shè)備藥箱和廢液箱儲(chǔ)存較高濃度的ClO2消毒液，腐蝕更快。經(jīng)過對A3鋼、銅鋁、不銹鋼的ClO2腐蝕性研究發(fā)現(xiàn)，不銹鋼的抗腐蝕性最強(qiáng)。因此，為了增加設(shè)備壽命，在不降低設(shè)備強(qiáng)度的情況下，設(shè)備外殼、藥液儲(chǔ)存模塊均采用不銹鋼。

1.1 硬件系統(tǒng)

1.1.1 設(shè)備主體框架和外殼

設(shè)備框架主要用于固定其他各硬件系統(tǒng)零部件，主體用304不銹鋼焊接，設(shè)備主體尺寸長240 cm、寬80 cm、高160 cm。框架底部帶有4個(gè)可鎖萬向輪，方便設(shè)備移動(dòng)位置和固定。設(shè)備框架上部主要用于放置消殺室、配電箱及聲光提示系統(tǒng)硬件，其中消殺室出入口尺寸高80 cm、寬60 cm、長150 cm，消殺室配有觀察窗，便于觀察消殺內(nèi)部情況，消殺室頂部固定三色聲光報(bào)警器及配電箱?？蚣苤胁科脚_主要用于固定動(dòng)力傳輸鏈條、物品傳感器等，包括承重滾軸、物體托板，傳動(dòng)網(wǎng)鏈及傳動(dòng)齒輪，傳動(dòng)鏈兩端的框架分別裝有激光感應(yīng)對射，用于感應(yīng)物體和計(jì)數(shù)。框架底部主要放置藥箱、動(dòng)力電機(jī)、廢藥回收箱，藥箱位于框架底部容量約100 L，動(dòng)力電機(jī)采用380 V、功率為0.75 kW的電機(jī)，也可以根據(jù)具體情況更換為同等功率的UV電機(jī)。

1.1.2 動(dòng)力傳輸系統(tǒng)

動(dòng)力傳輸系統(tǒng)主要功能是將待消毒處理的物品傳入、傳出消殺室消毒。其主要由380 V電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和網(wǎng)狀傳輸帶組成。傳輸帶寬80 cm、長500 cm，傳輸工作面長度約2.4 m。根據(jù)動(dòng)力電機(jī)安裝方式的不同，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可以為齒輪直接傳動(dòng)或鏈條傳動(dòng)。動(dòng)力電機(jī)可以調(diào)速，配備手動(dòng)調(diào)速器，也可以通過PLC和變頻器控制速度，傳輸速度為0.5～1 m/s可調(diào)。傳輸動(dòng)力系統(tǒng)配合設(shè)備前后兩端的感應(yīng)器工作，當(dāng)入口處感應(yīng)器有物品感應(yīng)時(shí)，傳輸帶開啟高速運(yùn)行模式，當(dāng)末端感應(yīng)器感應(yīng)物體時(shí)，若短時(shí)間內(nèi)入口感應(yīng)器未感知物體，傳輸帶就自動(dòng)切換到慢速模式或停止運(yùn)行。

1.1.3 霧化消毒系統(tǒng)

霧化消毒系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)被消毒對象全面無死角消殺，由消殺室、儲(chǔ)藥箱、過濾裝置、耐腐蝕高壓泵、高壓管路、噴頭、靜電發(fā)生器等組成。高壓泵采用多個(gè)24 V或12 V耐腐蝕高壓泵，將管路連接到噴霧頭和藥箱。為達(dá)到較好的消毒效果，必須對噴霧的壓力和噴嘴的直徑大小及噴霧角度等進(jìn)行選擇，該設(shè)備采用的噴頭為孔徑0.6 mm的扇形噴嘴，霧滴粒徑主要集中在60～120 μm。消殺室內(nèi)分布有12個(gè)霧化噴頭，并均勻分布在消殺室的四周，高壓泵工作后，各個(gè)噴頭能夠同時(shí)工作，將消殺室營造成霧滴分布均勻的消殺環(huán)境。為了更好地使物體表面全部均勻覆蓋藥液，對于無規(guī)則形狀的物體，給噴頭施加靜電，讓霧滴附帶靜電，使得霧滴和物體之間形成電位差，霧滴在靜電吸附的作用下，均勻地吸附在物體表面，提升了消毒效果。

1.1.4 計(jì)數(shù)及感應(yīng)系統(tǒng)

該設(shè)備設(shè)有計(jì)數(shù)和感應(yīng)系統(tǒng)，計(jì)數(shù)系統(tǒng)用于檢測設(shè)備工作量，便于工作量化，感應(yīng)系統(tǒng)用于感應(yīng)放置在傳輸帶上的物品，并以此判斷是否進(jìn)行消毒噴霧作業(yè)或停止。在檢測到物體時(shí)，傳輸系統(tǒng)和噴霧系統(tǒng)開始工作，等消殺完成后，短時(shí)間內(nèi)檢測不到消殺物品可設(shè)置停止或低速工作，節(jié)省藥液。

1.1.5 聲光提示和照明系統(tǒng)

由于該設(shè)備在工作過程中會(huì)產(chǎn)生一定的ClO2消毒液霧滴逸出，對人員有一定的傷害。因此，需要在設(shè)備明顯的位置安裝聲光警示燈，為了讓聲光警示燈表示更多狀態(tài)，選用了3色燈。聲光系統(tǒng)由置于設(shè)備外殼頂端的彩色指示燈和揚(yáng)聲器組成，根據(jù)機(jī)器的啟動(dòng)狀態(tài)分別顯示顏色和聲音提示。指示燈紅色表示該設(shè)備正在運(yùn)行，請不要近距離接觸設(shè)備消殺室，指示燈綠色表示該設(shè)備已經(jīng)準(zhǔn)備完畢，隨時(shí)可以開啟工作狀態(tài)，指示燈為黃色表示設(shè)備出現(xiàn)一定故障，需檢修。

1.1.6 顯示控制系統(tǒng)

為增加人機(jī)交互體驗(yàn)，該設(shè)備配備了一個(gè)8寸觸摸顯示屏，該顯示屏支持MPI 187.5K連接，具有強(qiáng)大的兼容能力，可以適用常見的PLC軟件，用于顯示設(shè)備的基礎(chǔ)信息和進(jìn)行簡單的設(shè)備參數(shù)設(shè)置，設(shè)備觸摸屏幕主要顯示貨物計(jì)數(shù)信息、設(shè)備各種工作參數(shù)。屏幕具有觸摸功能，使用組態(tài)軟件設(shè)計(jì)PLC的交互界面，使用RS–232接口連接觸摸屏和控制系統(tǒng)，來實(shí)現(xiàn)觸摸屏和設(shè)備的人機(jī)交互，能夠通過屏幕對設(shè)備的啟動(dòng)、停止、無工作自動(dòng)切換時(shí)間等進(jìn)行設(shè)置。

1.1.7 廢液回收系統(tǒng)

為了不對環(huán)境造成污染，在設(shè)備底部設(shè)置了廢液回收系統(tǒng)，廢液箱容量約100 L，可盡可能地搜集從消毒物品上滴落的消毒殘留液體。殘留藥液先通過過濾裝置進(jìn)行過濾，過濾后的廢液流入廢液箱，可以通過藥箱底部的排空開關(guān)進(jìn)行排空處理。

1.2 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)由PLC控制器、觸摸屏和各種傳感器、繼電器組成。其中PLC控制器采用西門子S7–200控制器，該系列PLC控制器具有高性價(jià)比、性能可靠的優(yōu)點(diǎn)，用于搜集各傳感器數(shù)據(jù)和控制整個(gè)系統(tǒng)工作，具體介紹如下。

（1）正常工作流程。設(shè)備啟動(dòng)后，設(shè)備指示燈顯示綠色，中央控制器控制各模塊初始化準(zhǔn)備，輸送帶前后兩端的物體感應(yīng)模塊開始工作，前端感應(yīng)模塊感應(yīng)到物體后，中央控制器控制輸送帶加速運(yùn)動(dòng)，設(shè)備指示燈變成紅色，并發(fā)出聲音提示消毒工作開始，輸送帶將物品傳送至消殺室，高壓噴霧器開始工作，將消毒藥液通過多個(gè)噴頭均勻噴灑在物體各個(gè)表面，傳送帶繼續(xù)工作將物品傳遞至輸送帶末端，末端感應(yīng)器在感應(yīng)到物體后且前端感應(yīng)器在這之前未有新的物品放入，則停止噴霧并減慢傳輸帶運(yùn)行速度，計(jì)數(shù)器將物品數(shù)據(jù)反饋到中央控制器，設(shè)備指示燈恢復(fù)成綠色狀態(tài)，完成一次消殺工作。

（2）異常工作流程。中央控制器定期檢測各傳感器數(shù)據(jù)狀態(tài)，若發(fā)現(xiàn)異常，設(shè)備停止工作，閃爍黃色指示燈并播放故障聲音。噴霧泵是設(shè)備高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)部件，易損壞，因此系統(tǒng)設(shè)置了1套備用噴霧系統(tǒng)，在檢測到一個(gè)噴霧系統(tǒng)異常后，中央系統(tǒng)控制另一套噴霧系統(tǒng)工作，并將故障代碼輸出到顯示模塊。

（3）設(shè)備報(bào)警信息說明。根據(jù)設(shè)備頂端的聲光提示燈，具有以下狀態(tài)：紅燈常亮代表設(shè)備急停中，紅燈和聲音閃爍5 s表示設(shè)備自檢中，黃燈和聲音閃爍表示消毒液即將用盡，黃燈長亮代表消毒液液位低，需要及時(shí)添加消毒液，紅黃燈閃爍同時(shí)聲音報(bào)警表示傳送帶卡滯，綠燈長亮表示設(shè)備正常工作運(yùn)行中。

2 功能與特點(diǎn)

2.1 全面無死角消殺

根據(jù)國家對于物品外包裝消殺要求，消毒貨物外包裝表面時(shí)應(yīng)確保外包裝6面消毒，不留死角，為確保達(dá)到物體能夠6面消毒，該設(shè)備在消殺室上、下、左、右均設(shè)置多個(gè)霧化噴頭，在貨物經(jīng)鏤空的傳送帶被傳輸?shù)较麣⑹液?，分布在各個(gè)角落的噴頭一同開啟，將消殺室營造成全包圍霧化環(huán)境，被消殺物體的各個(gè)表面就會(huì)均勻附著消毒液霧滴，達(dá)到物體表面全面覆蓋。為了更好地實(shí)現(xiàn)全面消毒，在傳輸帶的選擇上，根據(jù)實(shí)際情況選擇了網(wǎng)狀傳輸帶。

2.2 靜電噴霧技術(shù)

為進(jìn)一步提升物體消殺效果，針對不規(guī)則物品的消殺，消毒霧滴可能存在隱蔽位置消毒液濃度分布較低的情況，該設(shè)備采用靜電噴霧技術(shù)，通過將噴藥嘴施加高壓負(fù)極，使噴藥嘴周圍產(chǎn)生密集的電荷，使消毒液微粒帶上負(fù)電荷，在噴嘴與靶標(biāo)物體之間建立起靜電場，消毒液霧滴在靜電力和壓縮空氣的作用下飛向物體表面，并均勻地吸附在物體表面，增加吸附作用，讓消毒液霧滴停留更長時(shí)間。

2.3 自動(dòng)感應(yīng)控制

該設(shè)備的傳送帶是高頻長時(shí)間工作部件，如果設(shè)置成恒速運(yùn)行方式，不僅會(huì)對傳輸帶造成磨損，減少其壽命，還會(huì)浪費(fèi)電能。另外該設(shè)備的消毒噴霧也是一樣，如果長時(shí)間工作，不僅浪費(fèi)消毒液，也會(huì)對識別有一定的損害。因此，通過入口和出口處的激光/紅外對射自動(dòng)感應(yīng)裝置，通過PLC的智能判斷，控制傳輸帶和消殺系統(tǒng)的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)被消殺物品計(jì)數(shù)和消毒藥液及電能的節(jié)省。其工作過程是，在工作待機(jī)狀態(tài)下，物體傳送帶處于低速運(yùn)行或靜止?fàn)顟B(tài)，同時(shí)消殺室的噴霧工作也處于暫停狀態(tài)。當(dāng)入口處感知到有物品傳入時(shí)，該設(shè)備立刻啟動(dòng)高速工作模式，消殺室開始噴霧消殺，待物品傳入后進(jìn)行全面無死角消殺。等物品傳出消殺室后，出口端的感應(yīng)器感應(yīng)到物體，結(jié)合傳入感應(yīng)器給予一次工作計(jì)數(shù)，同時(shí)等待入口物品的再次傳入，若在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)沒有傳入物品，則設(shè)備再次進(jìn)入低速運(yùn)行模式并停止噴藥，達(dá)到節(jié)省藥液和電能的作用。

3 應(yīng)用效果

一般情況下，國境口岸行李郵包的長寬尺寸較小，該設(shè)備能夠滿足不大于長80 cm、寬60 cm尺寸的物品消殺要求，消殺室內(nèi)彌漫的消毒液能夠均勻覆蓋物體表面。該設(shè)備在跨境電商倉庫的包裹消殺工作中進(jìn)行了應(yīng)用，從應(yīng)用情況來看，該設(shè)備消毒藥液儲(chǔ)存量能夠滿足不低于1 h的消毒任務(wù)，可連續(xù)處理約1 000件物品，大幅提高了進(jìn)境物品消殺的效率。從對于物品表面消毒效果來看，經(jīng)過測試，消毒藥液符合國家相關(guān)物品消毒規(guī)定，能夠滿足絕大部分跨境電商物品消殺需求。

4 結(jié)束語

文章設(shè)計(jì)的行李郵包智能消毒設(shè)備的使用能夠滿足高強(qiáng)度物品表面消毒任務(wù)，具有續(xù)航時(shí)間長、消毒作業(yè)速度快、智能感應(yīng)節(jié)省消毒藥液、業(yè)務(wù)量計(jì)數(shù)等功能，能夠顯著提升口岸檢疫作業(yè)效率，節(jié)省人力投入。其還能夠適應(yīng)入境行李、進(jìn)境電商郵包、快件的消毒等，應(yīng)用場景豐富，能夠拓展到其他物品的表面消毒工作中，對國境口岸的衛(wèi)生事件預(yù)防具有積極的作用。

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