基于物联网的智慧消杀技术研究

摘要：新冠病毒变异毒株奥密克戎等具有传播快、隐蔽性强等特点，它在国内很多城市肆虐，给人民的生活和生产带来极大不便。因此，人们对新冠等病毒的消杀空前关注，也催生了科技战“疫”的强烈需求。传统病毒消杀方法是人工喷雾消杀，该方法不但耗时、耗力，而且存在实时性差和智能化程度低的问题。为了更加安全、智能地在相对密闭空间的进行消杀，文章提出了基于物联网的两种智慧消杀方法，即定点消杀和外部中断消杀。实验表明，使用上述两种方法可以更加智能、高效地对相对密闭区域进行消杀，一定程度上满足人民对健康生活的需求。

关键词：消杀；定点；外部中断；智能

中图法分类号：TP391文献标识码：A

Research on intelligent disinfection and sterilization technologybased on Internet of things

CHENG Jun

（Jiangxi Institute of Economic Administrators，Nanchang 330088，China）

Abstract：The new coronavirus variant strain Omikron has the characteristics of fast transmission and strong concealment.It is rampant in many cities in China，bringing great inconvenience to people's life and production.Therefore，people pay unprecedented attention to the disinfection and sterilization of new coronavirus and other viruses，which also gives rise to a strong demand for scientific and technological warfare.The traditional method of virus disinfection and sterilization is artificial spray disinfection and sterilization， which is not only time-consuming and labor-intensive，but also has the problems of poor real-time and low intelligence.In order to disinfection and sterilization in a relatively confined space more safely and intelligently， this paper proposes two intelligent disinfection and sterilization methods based on the Internet of things， namely fixed-point disinfection and sterilization and external interruption disinfection and sterilization. The experiment shows that the above two methods can disinfection and sterilization relatively closed areas more intelligently and efficiently，and meet the people's needs for healthy life to a certain extent.

Key words： disinfection and sterilization，fixedpoint，externalinterruption，intelligence

1 物联网

物联网是继互联网之后的又一次信息产业革命，它的基础是互联网，也是互联网的延伸。其用户端延端扩展到了任何物品与物品之间，使物品之间也能进行信息交换和通信[1]。总体而言，物联网可以分为三层，分别是感知层、网络层、应用层[2]。感知层涉及的技术包括 RFID、单片机[3]、红外对射、定位系统，网络层涉及的技术包括 Zigbee[4]，Rora、蓝牙、Wi?Fi以及各种现场总线等。应用层涉及的技术主要是数据库、数据挖掘[5]、云计算等。本文针对目前的疫情防控，引入了物联网中涉及的部分技术，提出了基于物联网的两种智慧消杀方法，即定点消杀和定时消杀。相比于传统的人工消杀方法，定点和定时消杀方法能够更加智能、高效地对相对密闭的空间进行消杀。

2 涉及的部分物联网技术

2.1 人脸识别技术

人脸识别技术是生物识别技术中的一种。人脸识别技术是基于人的脸部特征，对输入的人脸图像进行特征分析，以完成身份识别。其基本原理如下：分析出每张人脸的位置、大小以及主要面部器官的位置信息，并依所获取的信息进一步提取人脸特征，将其与数据库中储存的人脸特征进行对比和匹配，从而识别每张人脸对应的身份。

2.2 红外对射技术

红外是红外线的简称，它是一种电磁波，可以实现数据的无线传输。自1800年被发现以来，红外线技术得到了较为广泛的应用，如红外线鼠标、红外线打印机、红外线键盘等。IrDA 的通信是點对点直线数据传输，其保密性强，传输速率较高，能实现无线传输，目前它的软硬件技术都很成熟，在小型移动设备（如 PDA、手机）上得到了广泛应用。但是，由于对其进行应用时设备与设备间不能离得太远，要对准方向，且中间不能有障碍物（不能穿墙而过），因此，在使用上它也明显存在局限性。

2.3 8位的 CC2530

图1所示为8位的 CC2530单片机，该单片机在无线传感网领域应用较广泛，其内部使用业界标准的增强型8051CPU ，结合了领先的 RF 收发器，也常常用于物联网中的无线通信领域，如 Basic RF、蓝牙、Wi?Fi和 Zigbee 等协议中。这是因为它具有8KB 容量的 RAM ，具备32/64/128/256KB 四种不同容量的系统内可编程闪存和其他许多强大的功能，使得其能收集区域中的部分信息。另外，由于它具有五种不同的运行模式（主动模式、空闲模式、PM1，PM2，PM3），因此尤其适应超低功耗要求的系统，运行模式之间的转化时间短，进一步确保了低能源消耗。

3 定点消杀

3.1 原理

利用物联网感知层的人体红外传感器技术、红外对射技术，应用层的 C＃编程技术和人脸体温智能识别系统，实现智慧空间定点处的全方位快速、准确消杀。首先，人体红外传感器采集定点处的活体信息，当通过了人脸、体温智能检测系统后，定点处的雾化器开始喷杀；然后，定点处的红外对射实施对人存在的判定，若喷杀没完成，定点处的红外对射检测到人的存在，若完成，电动推杆门禁打开，人进入智能空间区。其具体工作流程如图2所示。

3.2 仿真实验

由于实验环境有限，本系统采用仿真实验，其仿真环境所用器件和真实环境所用器件如表1所列。

本实验开发环境选择 Visual Studio 2015，使用 C ＃代码进行编程。当人体传感器检测到活体存在时，相关人员进入人脸、体温识别系统区域。由于条件的限制，仿真实验采用摄像头代替人脸、体温识别系统。如图3所示，该摄像头 IP 地址为192.168.137.55，当摄像头抓拍到人脸时，通过数据库比对进行确认。

经过人脸、体温检测系统检测后，若人脸、体温都正常，雾化器开始工作，即风扇开始转动。如图4所示，此时风扇转动、灯泡点亮。风扇转动代表喷雾器正在对人体进行喷杀消毒，而之所以加上灯泡亮功能，是因为考虑到实验时风扇的转动很难抓拍，可以用旁边灯泡点亮代表风扇转动。

最后，红外对射传感器进行消杀完成的判定。若喷杀未完成，定点处的红外对射检测到人的存在；若喷杀完成，则门禁打开，进入智能空间。如图5所示，电动推杆打开代表门禁打开。

4 外部中断消杀

4.1 原理

定时消杀：当人进入房间后，利用8位单片机 CC2530的功能，结合相关电路，可以通过房间的开关按键来打开、关闭任何一种消杀设施（如紫外线灯系统、雾化器系统）。

由于实验环境有限，本系统采用8位单片机 CC2530的按键中断控制 LED1和 LED2的亮灭来代替实验环境中紫外线灯系统、雾化器系统。具体对应关系如表2所列。

仿真系统采用自动预警的方式工作。其中，8位单片机 CC2530部分所涉及本系统的电路如图6所示。

自动预警消杀系统的工作原理如下：第1次按下开关 SW1，LED1亮，即紫外线灯系统工作；第2次按下开关 SW1，LED1灭，LED2亮，即雾化器系统消杀；第3次按下开关 SW1，LED1和 LED2都灭，即没有选择任何一种消杀方式。再次按下开关 SW1时，重复上述循环过程。自动预警消杀系统的工作流程如图7所示。

4.2 仿真实验

该消杀部分采用 IAR 软件对相应代码进行烧写，将其写入 CC2530单片机。其具体仿真运行过程主要是下面三步。

步骤1：当第1次按下开关 SW1，LED1灯（绿灯）亮，代表选择紫外线光照灯作为消杀措施，如图8所示。

步骤2：当第2次按下开关 SW1，LED1灯（绿灯）灭、LED2灯（红灯）亮，代表关闭了紫外线光照灯，选择雾化器系统作为消杀措施，如图9所示。

步骤3：第3次按下开关 SW1，LED1和 LED2都灭，即没有选择任何一种消杀措施，如图10所示。

再次按下开关 SW1时，重复步骤1、步骤2、步骤3。

5 总结

当人进入相对密闭的空间时，存在把病毒带入密闭空间的威胁。而本文提出的定点消杀方法，利用人脸、温度智能识别系统和红外对射的原理，不仅可以对人进行身份确认，还能在人进入相对密闭空间前对人进行初步消杀，具有一定的风险防范作用。另外，本文提出的外部中断消杀方法，利用了 CC2530单片机的中断功能，可以自由选择紫外线消杀、雾化器消杀措施，不需要人过多参与，自动化程度较高。

参考文献：

[1]刘云浩.物联网导论（第3版）[ M].北京：科学出版社，2019.

[2]尹钟舒，洛向刚，杨成.物联网（IoT）：国内现状和国家标准综述[J].网络安全技术与应用.2022（9）：108?111.

[3]杨瑞，董昌春.CC2530单片机技术与应用[ M].北京：机械工业出版社，2017.

[4]侯璐璐.基于 ZigBee 的室内空气质量监测系统的研究与实現[D].沈阳：辽宁大学，2022.

[5]冯东.基于深度学习的时空图数据特征提取方法研究[D].合肥：中国科学技术大学，2021.

作者简介：

程俊（1989—），硕士，讲师，研究方向：物联网、无线传感网技术。