CN112870416A - 一种智能化的消毒灭菌方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能化消毒灭菌的控制方法、装置、系统，该控制方法包括：支持路径规划方式来控制设备工作轨迹和并支持自动充电；支持远程遥控方式来控制设备工作；通过距离检测判断是否避让和/或控制剂量；活体检测来判断是否有动物或人体存在；支持图像识别方式进行实时目标检测；内置算法智能控制预测剂量；支持环境感知动态调整工作模式。通过本公开的技术方案，支持紫外线、臭氧以及液体等多种消毒灭菌方式，通过无人机、机器人或固定轨道来自动运行，还可以根据图像识别结果来区分照射剂量，如眼睛等敏感目标，可以提升消毒灭菌的智能化和自动化水平，有助于简化人员操作，提升效率，覆盖更多使用场景。

Description

一种智能化的消毒灭菌方法、装置及系统

技术领域

本公开涉及消毒灭菌技术领域，尤其涉及消毒设备的控制方法、装置、系统。

背景技术

在相关技术中，为了提高消毒效率和效果，减少人员工作量和操控难度，提供了各种类型的消毒设备，比如紫外消毒灯（160nm-48nm），臭氧消毒器，等离子体消毒器，化学消毒剂，移动消毒机器人，空调风管紫外消毒装置等。尤其是对于远紫外（220nm～230nm）消毒灯，此波长紫外被证明对细菌、病毒、孢子等微生物有效消杀的同时，在规定的剂量内对人体无害。

然而无论是何种消毒灭菌方式，这些设备均不能根据环境变化、照射时间、目标类型、目标距离等来智能的控制消毒灭菌，比如对于大范围的区域消毒无法保证均衡的覆盖；对于环境相对湿度大或空气颗粒浓度高的情况下紫外衰减没有考虑；对人体或人群，尤其是皮肤敏感，婴幼儿人群无法做到精确的剂量控制。

发明内容

本公开提供智能消毒灭菌的控制方法、装置、系统及设备，以解决相关技术中的不足。

本发明的方法、装置和系统均具有若干方面，这些方面中没有单个方面仅负责期望的属性。在不限制本发明范围的情况下，现将简略地讨论其突出特征。在考虑到这些讨论后并且尤其在阅读了标题为“具体实施方式”部分后，将更清晰的领会本发明的特征如何提供更智能，更高效的消毒灭菌方法、装置及系统。

根据本公开实施例的第一方面，提供了一种消毒灭菌设备的控制方法，包括下列步骤中至少一个：选择智能化设备工作参数如目标距离、目标类型、环境数据、活体状态、预设路径、图像识别结果、目标剂量、工作时长中至少一个参数作为预定参考值；检测所述装置的工作参数中至少一个参数的至少一个值作为检测值；将检测值与预定参考值通过算法计算比较，根据结果不同来调整设备的工作模式。

所述检测设备工作参数中的至少一个检测值的步骤，包括如下步骤中的至少一个步骤：确定目标距离，确定目标类型，确定环境数据，确定活体状态，确定规划的路径，确定图像识别结果属性，确定目标剂量，确定工作时长。

进一步地，所述的预定参考值和所述检测值可以是单一的固定值，也可以是由多个值组成的集合。

可选地，环境数据还包括以下至少一种环境参数：环境温度，环境相对湿度，环境颗粒浓度，环境臭氧浓度。

更进一步地，选择设备如目标距离、目标类型、环境数据、活体状态、预设路径、图像识别结果、目标剂量、工作时长中的至少一个检测值作为与至少一个预定参考值进行比较的步骤，包括下列步骤中的至少一个步骤：

比较检测值或检测值集合的第一元素和/或第二元素是否小于预定参考值或预定参考值集合的第一元素和/或第二元素，

比较检测值或检测值集合的第一元素和/或第二元素是否等于预定参考值或预定参考值集合的第一元素和/或第二元素，

比较检测值或检测值集合的第一元素和/或第二元素是否大于预定参考值或预定参考值集合的第一元素和/或第二元素。

根据本公开实施例的第二方面，提供了一种智能化的控制装置，其用于空气和/或表面和/或水消毒灭菌，该装置包括：供电单元、通信单元、运动执行单元、检测单元、算法控制单元、交互单元。

进一步地，供电单元包括：有线直流和/或交流供电、无线充电和/或供电、电池供电方式中至少一种方式的驱动装置。

可选地，通信单元包括：无线通信、有线通信方式中至少一种方式的装置，如 蓝牙，WiFi，2.4GHz，433MHz等无线通信方式，以及以太网、串口等有线通信方式。

可选地，运动执行单元包括：支持机器人、无人机按照轨道、固定轨迹、路径规划、远程遥控中至少一种运动方式，可以适配更多环境和场景。

可选地，检测单元包括：目标距离、目标类型、环境数据、活体状态、预设路径、图像识别结果、目标剂量、工作时长中至少一种参数的检测装置。

进一步地，算法控制单元的特征在于至少包括以下算法中的一种：可以根据目标距离自动调整目标剂量和/或工作模式，可以根据目标类型自动调整目标剂量和/或工作模式，可以根据环境数据自动调整目标剂量和/或工作模式，可以根据活体检测结果自动调整目标剂量和/或工作模式，可以根据路径规划算法自动调整目标剂量和/或工作模式，可以根据图像识别结果自动调整目标剂量和/或工作模式，可以根据目标剂量自动调整目标剂量和/或工作模式，可以根据工作时长自动调整目标剂量和/或工作模式，可以支持多个装置协同规划和/或自主工作，在自主工作模式下，对可充电的机器人，支持自主充电。

进一步地，交互单元包括以下交互方式中的至少一种：接触式交互，非接触式交互，如触摸屏，按键，语音交互，声光报警，手势识别，普通显示屏等。

根据本公开实施例的第三方面，提供了一种智能消毒灭菌装置，包括：消毒灭菌器以及智能化的控制装置。其中所述消毒灭菌器包括以下至少一种装置：臭氧发生装置、紫外照射装置、消毒剂喷洒装置、低温等离子体激发装置、超高压脉冲发生装置。

进一步地，对于宠物应用或养殖应用或者为了过滤某些物质的场景，本公开还包括避免工作面被阻挡的保护装置或过滤选定物质的装置。比如宠物消毒，需要设置一层网状结构来避免动物的抓挠；对于远紫外消毒灯，需要设置一层过滤器，用于过滤有害波长的紫外。

根据本公开实施例的第四方面，提供了消毒灭菌系统，其包括上述所述的方法和/或智能控制消毒灭菌装置，其用于一个或多个以下应用中：硬和/或软表面的流体和/或表面处理；表面消毒，液体的消毒和/或净化，食物、饮料的处理和/或消毒，气体的处理和/或消毒，药物的清洗和/或消毒，组分的裂化和/或清除，半导体表面或表面组分的清洗和/或清除，生化反应的催化，皮肤辐射治疗。

附图说明

图1为本发明实施例智能控制示意图。

图2为本发明实施例图像识别控制装置交互流程示意图。

图3为本发明实施例路径规划功能示意图。

图4为本发明实施例的一种智能消毒机器人设备。

图5为本发明实施例的一种轨道运行消毒设备。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行描述。

实施例一。

如图1所示，为本发明实施例提供的一种智能控制装置，包括：供电单元1、交互单元2、通信单元3、检测单元4、运动执行单元5、算法控制单元6。

供电单元1主要负责给其他单元供电，当有消毒器存在时，还需要给消毒器供电；支持有线直流供电和电池供电方式，优选地，使用 24V直流信号供电和充电。

进一步地，将24v通过特定电路转换成其他单元所需要的供电信号，如 5v直流信号，频率10kHz-100kHz之间和2000V~10000V的高频高压信号。

交互单元2使用按键控制开关机以及调整照射时间档位选择，还支持遥控器操作控制。

通信单元3提供网络连接通讯机制，基于此机制，可以扩展交互单元2的功能，使用手机或者其他终端进行交互。

进一步地，当多个智能装置共存时，互相之间可以通过算法控制单元6和通信单元3交互沟通，协作运行，达到群组控制，自主协作的目的。

检测单元4用于确定算法控制单元6所需要的工作参数如目标距离、目标类型、环境数据、活体状态、预设路径、图像识别结果、目标剂量、工作时长等。

目标距离使用毫米波雷达、激光雷达类计算目标距离，通过距离来根据衰减模型，评估工作剂量；通过图像识别或交互单元2的输入目标类型，可以根据目标类型选择不同的照射剂量，使用内置数据也可以通过通信单元3从云端拉取照射数据执行照射策略。环境数据主要是检测环境温度，环境相对湿度，环境颗粒浓度，环境臭氧浓度等，尤其是湿度和颗粒浓度对一些紫外光衰减敏感，通过检测此值，可以动态的根据变化来调整工作剂量，达到既定的杀菌剂量；环境臭氧浓度过高对人体有害，需要通过检测此环境值来控制设备是否继续工作。

活体检测状态用来判定消毒杀菌器是否工作，比如对人体有害的杀菌方式，检测到活体存在时，就关闭消毒工作，当活体脱离检测范围时，就开始消毒工作；同样，当消毒方式对人体无害时，如一些远紫外光，则执行相反的工作策略：检测到活体存在时，则开启消毒工作，反之，则关闭消毒工作。

图2为本发明实施例图像识别控制装置交互流程示意图，图像识别用于更准确的识别目标属性，如障碍物、动物、人类、眼睛、普通皮肤等，检测到这些信息对计算目标工作剂量很有帮助，比如，针对一些机器人化学消毒方法，当动物或者人类存在时，就要避免消毒灭菌器喷射到目标，避免出现安全风险；对于在特定剂量下安全的消毒方式，如远紫外，此波长的紫外线在限定剂量下是安全的，但是对眼睛和皮肤的安全剂量指标不同，所以可以通过图像识别的方式，自动识别是否是眼睛，当检测到眼睛时，调整照射剂量给出警告。

同样，图像识别还可以用于自主运动的机器人执行消毒工作时的一个参考，比如识别到人群聚集的地方，当人群散开时，机器人会自动移动到所在位置，执行消毒工作；也可以在人群聚集的地方，主动移动过去执行消毒工作。

检测单元4还支持交互单元或通信单元3传入的目标剂量，此时，设备会持续照射，直到工作剂量超过目标剂量阈值时停止工作。

最后，检测单元4支持的路径检测，用于机器人自主运动时的路径规划功能，当然，还需要算法控制单元6、运动执行单元5以及其他单元的配合才能实现。

运动执行单元5负责按照算法控制单元6或通信单元3发送的策略执行移动，是整个装置的执行模块，是实施最后路径规划运动执行的单元。

图3为本发明实施例路径规划功能示意图，装置获取并处理自身和周边环境信息主要用于状态感知和通信。状态感知包括装置周边环境感知以及装置自身状态感知两部分。环境感知通过毫米波雷达、激光雷达、摄像机等传感器实现，装置自身状态感知通过导航系统、惯导系统等实现，通过无线通信技术实现装置之间互联互通。环境感知通过组合多种传感器，运用关联时序的感知技术，在无线通信技术的支持下对道路、轨迹、静态物体以及动态物体三个方面进行感知。动态物体的感知除了检测外，还要追踪该物体的行动轨迹，并根据行动轨迹预判该物体的下一步动作。

进一步地，通信决策是自主运行的关键环节之一，决策环节的核心是认知和规划。通信决策环节将多传感器收集的数据进行融合，根据装置的任务需求进行决策，避开行运行路径上可能存在的障碍物，并通过一些约束条件规划多条可选安全路径，并在这些路径中选取最优路径作为装置最终的运动轨迹。

决策规划技术常见的体系结构有分层递阶式、反应式以及二者的混合式。决策规划技术的开发集成基于递阶式结构的四个关键环节为信息融合、任务决策、轨迹规划和异常处理。信息融合阶段完成多传感器的数据关联、建立周边环境模型；任务决策完成智能驾驶的全局路径规划；轨迹规划是在不同局部环境下进行智能驾驶车辆的运动轨迹优化；异常处理是智能汽车的故障预警机制和冗余安全机制。

更进一步地，执行是实现自主路径规划的重要环节，装置的纵向和横向控制系统控制设备按照决策环节规划的运动轨迹平稳准确移动，并保证设备稳定性可靠的运行。

自主运动技术是机器人消毒灭菌系统的核心，包括轨迹规划技术和运动控制技术两个方面。运动控制技术通过环境感知技术对设备自身和周边环境的感知，根据决策规划出目标轨迹，通过纵向和横向控制系统的配合使设备跟踪目标轨迹准确稳定移动运行，同时使设备在运动过程中能够实现速度调节、距离保持、换道、轨迹跟踪等基本操作。

主动运行机器人在决策规划环节规划好的目标轨迹，通过路径规划控制技术控制设备按照轨迹稳定移动并进行一些基本操作。主动运行机器人的核心技术是设备的纵向控制和横向控制技术。设备纵向控制是在移动速度方向上的控制，即移动速度以及本设备与其他设备或本设备与障碍物距离的自动控制。设备横向控制指垂直于运动方向上的控制，对于机器人也就是转向控制。自动控制的目标是控制机器人自动保持期望的移动路线，并在不同的移动速度、载荷、风阻、路况、轨迹下呈现良好的可靠性和稳定性。实现了纵向和横向自动控制，就可以按给定目标和约束自动控制机器人运行。

算法控制单元6是用于处理其他单元模块的运算工作，主要处理包括下列步骤中的至少一个步骤：

比较检测值或检测值集合的第一元素和/或第二元素是否小于预定参考值或预定参考值集合的第一元素和/或第二元素；

比较检测值或检测值集合的第一元素和/或第二元素是否等于预定参考值或预定参考值集合的第一元素和/或第二元素；

比较检测值或检测值集合的第一元素和/或第二元素是否大于预定参考值或预定参考值集合的第一元素和/或第二元素。

此时，所述的预定参考值和所述检测值可以是单一的固定值，也可以是由多个值组成的集合，涵盖了多种控制策略和算法模型。

本发明实施例提供的算法控制单元6包括如下步骤：

步骤S101，接收供电单元1状态判断是否正常工作以及选择异常状态控制策略；

步骤S103，对交互单元2的设置操作及时做出反馈计算；

步骤S105，通信单元3状态监控以及异常状态策略选择；

步骤S107，实时接收检测单元4的参数输入，实时评估系统状态和执行对应策略；

步骤S109，根据检测单元4的路径以及其他参数，实时判断并控制运动执行策略。

实施例二。

如图4是本发明实施例的一种自主运行的机器人消毒设备，是一种基于智能控制装置的消毒灭菌器，包括：图像识别装置A、消毒灭菌装置B、底盘 C、环境检测装置D。

图像识别装置A可以使用摄像头、毫米波雷达、激光雷达等，用于检测路径是否正确，目标工作是否敏感，目标是否存在等情况。

消毒灭菌装置B可以是臭氧发生装置，紫外照射装置，消毒剂喷洒装置，低温等离子体激发装置，超高压脉冲发生装置；这里的消毒灭菌器可以是其中一种装置，也可以是多种消毒灭菌装置并存的装置。

底盘C包括：运动执行机构，供电/充电接口。

环境检测装置D包括温湿度、臭氧浓度、空气颗粒浓度检测。

进一步地，对于多个本发明实施例的设备，通过协同算法和无线通信还支持协同规划和/或自主协同工作。

其用于一个或多个以下应用中：硬和/或软表面的流体和/或表面处理；表面消毒，液体的消毒和/或净化，食物、饮料的处理和/或消毒，气体的处理和/或消毒，药物的清洗和/或消毒，组分的裂化和/或清除，半导体表面或表面组分的清洗和/或清除，生化反应的催化，皮肤辐射治疗。

实施例三。

如图5是本发明实施例的一种轨道运行消毒灭菌设备，包括：轨道1、指示灯2、灯盒3、支撑结构4、检测单元5、出光面6。

轨道1用于消毒紫外灯盒在指定轨道上的稳定运行，还可以将供电线隐藏于内。

指示灯2用于指示当前设备的工作状态，一共两个，分别是工作状态指示灯和电源供电状态指示灯。工作状态指示灯有红、橙、紫三种颜色，分别表示：错误、警告、紫外工作正常三种状态；电源指示灯有红、绿两种颜色，分别表示异常供电和供电正常。

灯盒3用于集成灯盒和其他设备，通过结构于轨道1结合固定。

支撑结构4用于提供内置的轨道结构以及对灯盒3的支撑作用，轨道1和支撑结构4可以根据需要做成直线性或一定弧度，比如教室、养殖场、公共空间等场所，设备在轨道上稳定运行，一方面可以节省设备数量，另一方面还可以扩大照射面积和空间。

检测单元5主要用于检测是否有人体存在以及目标属性，当检测到人体或指定目标存在时就关闭照射，当检测到人体或指定目标不存在时就开启照射，也可以按照相反的逻辑执行，可以通过系统设置来配置。

出光面6是紫外输出面，对于本实施例，由于是采用了远紫外光消毒，可以根据照射距离选择是否加装滤光片。如对于波长在 220～230nm波长的紫外，由于此波长紫外被证明在一定剂量下对人体皮肤和眼睛没有伤害，而由于加工工艺问题，导致紫外灯有高于250nm 波长的剂量 存在，又因为紫外在空气中会衰减，当距离大于一定值之后，此有害波长的紫外会衰减到无法对人体造成伤害，所以，可以根据照射距离，来选择使用普通玻璃还是镀膜的滤光玻璃，相对来说，普通玻璃成本更低。

Claims (17)

1.一种用于消毒灭菌的智能化控制方法，该所述方法至少包括下列步骤：

选择智能化设备工作参数如目标距离、目标类型、环境数据、活体状态、预设路径、图像识别结果、目标剂量、工作时长中至少一个参数作为预定参考值；

检测所述装置的工作参数中至少一个参数的至少一个值作为检测值；

将检测值与预定参考值通过算法计算比较，根据结果不同来调整设备的工作模式。

2.根据权利要求1的方法，其中所述检测设备工作参数中的至少一个检测值的步骤，包括如下步骤中的至少一个步骤：

确定目标距离，

确定目标类型，

确定环境数据，

确定活体状态，

确定规划的路径，

确定图像识别结果，

确定目标剂量，

确定工作时长。

3.根据权利要求1的方法，其特征在于：所述的预定参考值和所述检测值可以是单一的固定值，也可以是由多个值组成的集合。

4.根据权利要求1和2所述，其中环境数据包括以下至少一种：环境温度，环境相对湿度，环境颗粒浓度，环境臭氧浓度。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于选择设备如目标距离、目标类型、环境数据、活体状态、预设路径、图像识别结果、目标剂量、工作时长中的至少一个检测值作为与至少一个预定参考值进行比较的步骤，包括下列步骤中的至少一个步骤：

比较检测值或检测值集合的第一元素和/或第二元素是否小于预定参考值或预定参考值集 合的第一元素和/或第二元素；

比较检测值或检测值集合的第一元素和/或第二元素是否等于预定参考值或预定参考值集 合的第一元素和/或第二元素；

比较检测值或检测值集合的第一元素和/或第二元素是否大于预定参考值或预定参考值集 合的第一元素和/或第二元素。

6.一种智能化的控制装置，其用于空气和/或表面和/或水消毒灭菌，该装置包括：供电单元和/或交互单元。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括：通信单元和/或运动执行单元和/或检测单元和/或算法控制单元。

8.根据权利要求6所述的装置，其中所述供电单元，其特征在于，包括以下驱动方式中的至少一种：有线直流和/或交流供电、无线充电和/或供电、电池供电。

9.根据权利要求6所述的装置，其中所述交互单元，其特征在于，包括接触式交互和/或非接触式交互至少之一。

10.根据权利要求7所述的装置，其中所述通信单元，其特征在于，包括无线通信、有线通信方式中至少一种方式的装置。

11.根据权利要求7所述的装置，其中所述运动执行单元，其特征在于，包括：支持所述装置按照轨道和/或固定轨迹运行以及路径规划、远程遥控中至少一种运动方式。

12.根据权利要求7所述的装置，其中所述检测单元，其特征在于，包括：目标距离、目标类型、环境数据、活体状态、预设路径、图像识别结果、目标剂量、工作时长中至少一种参数的检测装置。

13.根据权利要求7所述的装置，其中所述算法控制单元，其特征在于，根据以下至少之一调整目标剂量和/或工作模式：

目标距离，目标类型，环境数据，活体检测结果，

路径规划，图像识别结果，目标剂量，工作时长。

14.一种依照权利要求1-5中任何一项的方法来操作的消毒灭菌装置，包括：

用于消毒灭菌的装置以及

依照权利要求6-13中任何一项的智能化控制装置。

15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，还包括：

避免工作面被阻挡的保护装置；

过滤选定物质的装置。

16.一种引入了权利要求6-13中任何一项的智能化控制装置和/或依照权利要求14-15的消毒灭菌装置的系统，还支持多个装置协同规划和/或自主协同工作。

17.根据权利要求16所述的系统，其用于一个或多个以下应用中：硬和/或软表面的流体和/或表面处理；表面消毒，液体的消毒和/或净化，食物、饮料的处理和/或消毒，气体的处理和/或消毒，药物的清洗和/或消毒，组分的裂化和/或清除，半导体表面或表面组分的清洗和/或清除，生化反应的催化，皮肤辐射治疗。

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