CN113975439B - 一种交通工具内部的消毒装置及消毒方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种交通工具内部的消毒装置及消毒方法，所述消毒装置包括：用于识别交通工具内部被动物接触的接触表面区域的接触表面识别系统；用于对所述接触表面区域进行消毒的消毒部件；根据所述接触表面区域，控制所述消毒部件运动和消毒程度的消毒控制系统。所述消毒装置不仅能够智能识别动物接触区域，而且可通过消毒控制系统自动控制消毒部件对接触表面区域进行消毒杀菌，用户操作更加智能友好，消毒效率和效果显著提升。
Description
技术领域
本发明涉及杀菌消毒技术领域，尤其涉及交通工具内部的杀菌消毒技术领域，特别涉及一种交通工具内部的消毒装置及消毒方法。
背景技术
目前，人们对清洁变得较为敏感，对生活场所和特殊封闭环境的卫生处理变得极为重视。而随着共享经济的发展，所共享物件的杀菌消毒日益受到重视，其中，共享汽车的消毒杀菌对于车主、运行商和客户来说都至关重要。
因此，已有较多文献针对共享汽车的消毒杀菌进行研究，例如：
CN111562751A公开了一种汽车的消毒控制方法、装置及存储介质，所述方法包括：检测汽车内是否存在乘车人员；当检测到所述汽车内不存在乘车人员时，确定所述汽车内是否需要进行消毒操作；当确定所述汽车内需要进行消毒操作时，控制所述汽车内的喷洒装置喷洒消毒剂，以实现对所述汽车的消毒控制。
CN109908388A公开了一种共享汽车的消毒控制方法及系统，该方法包括，接收租赁订单结束信号；启动遗留物检测系统，检测所述共享汽车的车内是否有遗留物；若检测到所述共享汽车的车内无遗留物，启动消毒系统，对所述共享汽车进行消毒；接收所述共享汽车的租赁调度信号；响应于所述租赁调度信号，返回所述共享汽车的消毒状态信息。
CN111811644A公开了一种紫外线灯监测系统、方法及车辆，该系统包括处理器，紫外线灯，与处理器电连接的紫外线灯强度控制器以及亮度传感器。其中，紫外线灯强度控制器用于向处理器发送指示的亮度值，处理器用于根据指示的亮度值和亮度传感器采集的紫外线灯的实际亮度值确定紫外线灯的工作状态。
但现有研究均是针对整车内部进行杀菌消毒，难以实现特定污染区域的智能化消毒杀菌。
因此，需要开发一种针对特定污染区域的智能化消毒杀菌装置和方法。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供一种交通工具内部的消毒装置及消毒方法，所述消毒装置能够针对被动物接触的接触表面区域进行特定消毒杀菌，提高了消毒杀菌的效率，并减少了消毒部件对未污染表面区域的影响。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种交通工具内部的消毒装置，所述消毒装置包括：
用于识别交通工具内部被动物接触的接触表面区域的接触表面识别系统；
用于对所述接触表面区域进行消毒的消毒部件；
根据所述接触表面区域，控制所述消毒部件运动和消毒程度的消毒控制系统。
本发明中所述接触表面识别系统记录识别交通工具运行一定时间内与动物接触的接触表面区域，反馈至消毒控制系统，所述消毒控制系统控制消毒部件移动至接触表面区域进行消毒。所述消毒系统相较于现有技术，不仅仅是增加了接触表面识别系统，而且消毒控制系统相较于原有程式化全车固定模式消毒而言，能够根据接收的接触表面区域自动控制消毒部件进行特定区域的消毒，极大地减少了消毒时间以及对其他未污染表面材质寿命的影响。
优选地，所述消毒装置中消毒控制系统兼容设置程式化交通工具内部的固定消毒模式。
本发明所述消毒装置优选还可兼容程式化的固定消毒模式，可在运行较长时间后进行一次全交通工具内部的固定消毒。
优选地，所述接触表面识别系统识别的接触表面区域引入固定消毒模式中叠加计算，得到优化消毒模式。
本发明所述消毒控制系统进一步可根据接触表面区域与原始固定消毒模式的结合，进行交通工具内部的消毒，实现针对不同区域进行不同消毒程度的消毒，既实现全交通工具内部的消杀，又减少了消毒剂量的使用、消毒过程对污染较轻表面材质寿命的影响等情况。
优选地，所述消毒装置还包括用于远程激活消毒程序的远程系统。
本发明所述远程系统能够在交通工具外部启动消毒程序，便于用于控制，也能够避免消毒过程对人身健康产生影响。
优选地，所述消毒装置还包括用于识别交通工具内部是否具有动物的动物识别系统。
本发明进一步设置动物识别系统，可避免由于疏忽导致交通工具内部有人或其他动物时进行消毒过程，更加智能化。
优选地，所述动物包括人或人饲养的宠物等人类关注其寿命的动物。
优选地，所述动物识别系统信号连接所述消毒控制系统，识别结果具有动物时，所述消毒控制系统控制关闭消毒部件。
优选地，所述消毒部件包括活动件和设置在活动件一端的紫外光发射器。
优选地，所述紫外光发射器包括紫外光矩阵。
优选地，所述紫外光发射器连接有紫外光冷却系统。
优选地，所述紫外光冷却系统包括设置在紫外光发射器一端的散热部件以及外置的冷却部件。所述散热部件用于消散热能，防止紫外光发射器温度过高。
优选地，所述散热部件上设置有温度传感器。
优选地，所述冷却部件包括风扇。
优选地，所述活动件包括机械臂。
本发明对所述机械臂的材质和结构不做特殊限定，可采用本领域技术人员熟知的任何可用作机械臂的材质和结构。
优选地，所述机械臂设置有至少1个自由度
优选地，所述消毒装置还包括用于监控交通工具内温度以及紫外光冷却系统中散热部件实时温度的温度监控设备。
本发明进一步优选设置有温度监控设备，从而能够实时监测散热部件实时温度和交通工具内部的温度，由于消毒过程中，温度对于紫外光发射器照度影响重大，因此对温度的监测可提高消毒剂量控制的精确性。
优选地，所述温度监控设备与所述消毒控制系统信号连接。
优选地，所述消毒装置还包括用于调节交通工具内温度的空调系统。
本发明进一步优选设置有空调系统，即可在超低温或超高温外界环境下通过空调系统调节交通工具内温度，达到更合适的消杀温度，从而减少消毒剂量，减少消毒时间。
本发明对所述接触表面识别系统没有特殊限制，只要是能够识别动物以及其接触表面区域的装置及其组合即可。但优选地，所述接触表面识别系统包括摄像装置、压力传感器、超声波传感器或红外感应装置中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合为摄像装置和压力传感器的组合，摄像装置和压力传感器的组合，超声波传感器和压力传感器的组合，摄像装置和超声波传感器的组合等。
优选地，所述摄像装置包括三位摄像装置等。
优选地，所述消毒装置还包括识别交通工具是否密闭的密闭识别系统。
所述密闭识别系统能够识别门、窗等是否关闭，如处于关闭状态，则继续进行消毒，如紧急识别到处于非密闭状态，则反馈至消毒控制系统，中断消毒过程。所述密闭识别系统的设置能够避免在消毒过程中对交通工具周围人的健康产生影响。
优选地，所述密闭识别系统包括门锁识别部件、窗锁识别部件或超声波传感器等。
第二方面，本发明提供一种交通工具内部的消毒方法，所述消毒方法采用第一方面所述的交通工具内部的消毒装置进行。
本发明提供的消毒方法通过采用第一方面所述的交通工具内部的消毒装置进行，消毒方式智能便利。
优选地，所述消毒方法包括：接触表面识别系统识别的接触表面区域反馈至消毒控制系统中；所述消毒控制系统根据所需的降低系数确定标称剂量，进行接触表面区域的扫描消毒。
本发明所述降低系数是意愿微生物降低的系数，以TLR表示，如Log3表示减小了1000倍，即TLR=3。所述降低系数可以由客户指定，也可直接根据统计数据确定的较为合适的值直接进行指定。
优选地，所述标称剂量根据接触表面区域的表面类型、目标微生物和所述降低系数确定。
本发明所述标称剂量通过式（1）计算得到：
式（1）中k是指特定于目标微生物和表面类型的固定系数，即k=g(微生物，表面类型)，g(微生物，表面类型)表示k为微生物和表面类型的函数，优选在所述消毒装置中设置有k的数据库。
优选地，所述微生物的类型可根据当前时间段统计学数据较常出现的微生物类型，同时针对不同的接触区域可设置不同的微生物类型和表面类型，从而确定不同的k，最终计算采用不同的消毒剂量，实现更加优化的智能化特定消毒。比如针对皮革座椅，综合考虑皮革对微生物的藏纳程度以及皮革对消毒剂（如紫外线）以及温度耐受程度，确定特定的消毒剂量，同时针对脚踩的毛织脚垫，其微生物的藏纳程度高且对温度和紫外线的耐受程度高，可采用完全不同的消毒剂量。
优选地，所述扫描消毒的计算是基于紫外线垂直照射的一个平滑表面
进行，整
个待消毒表面区域S是各个表面元素
的加和，即如式（2）所示：
式（2）中，i为1~n的自然数，n为自然数。
优选地，温度监控设备监控的散热部件实时温度反馈至消毒控制系统中，根据散热部件温度计算降额效应，并根据所述降额效应和标称剂量计算校正所需剂量。
优选地，所述校正所需剂量的计算采用式（3）进行：
式（3）中DF为降额效应的降额因子，DF采用式（4）表示：
式（4）中，
是指高度h处目标表面的标称辐射照度[W/m2]；
是指高度h处
目标表面的实际辐射照度[W/m2]，其与温度呈线性关系。
优选地，所述扫描消毒包括：机械臂执行所述消毒控制系统的指令，移动紫外光发射器至接触表面区域进行扫描消毒。
优选地，所述指令包括单次扫描速度v、单次扫描高度h和相邻扫描之间的最优重
叠距离
。
优选地，根据相邻扫描之间最佳重叠角度
和单次扫描高度h，确定所述最优重
叠距离
。
优选地，所述最优重叠距离
的计算公式如式（5）所示：
式（5）中，R指投射在待净化表面上的光束圆的最大半径[m]，
是指
与
两者之间的比率，
是指紫外光照射的最大辐照角度[rad]。
优选地，所述最佳重叠角度
能够保障在待消毒表面上进行均匀的剂量分配。
优选地，所述最佳重叠角度
根据所述紫外光的光学特性确定。所述确定方法包
括离线测试或建模确定。
优选地，根据光束与路径垂直的角度
、校正所需剂量和紫外光最大辐照角度
，确定所述单次扫描速度v和单次扫描高度h。
优选地，所述单次扫描速度v和单次扫描高度h与所述校正所需剂量的关系为：
式（6）中，I是指辐射强度[W/steradian]，单次扫描高度h是指曲面与机械臂末端
之间的正交距离[m]，
指光束与路径垂直的角度[rad]。
本发明对所述
的函数形式没有特殊限定，可采用本领域技术人员熟知
的函数形式表达，也可直接采用视图识别方式进行，其仅表达为与
有关的因变量，并
不局限于需要用现有数学表达式表达出来。
优选地，所述扫描消毒的时间计算如式（7）所示：
式（7）中，
是指矩形表面
完全消毒的时间[s]，
是指机械臂在两次连续扫
掠之间可达到的最大速度[m/s]，
是指矩形表面
的最短边[m]。
优选地，所述扫描消毒过程对
表面消毒
时间后，继续进行下一表面的扫描消
毒。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
（1）本发明提供的交通工具内部的消毒装置通过接触表面识别系统的设置，提高了消毒杀菌的效率，并减少了消毒部件对未污染表面区域的影响；
（2）本发明提供的交通工具内部的消毒方法能够智能化的自动对被污染表面区域进行识别的消毒，使用更加友好。
附图说明
图1是具体实施方式提供的交通工具内部的消毒装置的构架图。
图2是具体实施方式提供的交通工具内部的消毒装置中远程系统与内部连接关系图。
图3是具体实施方式提供的交通工具内部的消毒装置中消毒部件示意图。
图4是具体实施方式提供的交通工具内部的消毒方法中控制结构示意图。
图5是具体实施方式提供的交通工具内部的消毒方法中扫描消毒的原理示意图。
图6是具体实施方式提供的交通工具内部的消毒方法中扫描消毒的参数定义图。
图7是具体实施方式提供的交通工具内部的消毒方法中基于紫外光特性进行离线计算确定最佳重叠角的示意图。
图8是具体实施方式提供的交通工具内部的消毒方法中基于校正所需剂量条件下单次扫描速度v和单次扫描高度h的关系图。
图9是具体实施方式提供的交通工具内部的消毒方法中基于扫描时间下单次扫描速度v和单次扫描高度h的关系图。
图10是具体实施方式提供的交通工具内部的消毒方法中辐射照度的降额因子与温度的函数关系图。
图中：1-消毒控制系统；2-活动件控制单元；3-空调系统；4-机械臂；5-紫外光矩阵；6-温度传感器；7-风扇。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
作为本发明的一个具体实施方式，提供一种交通工具内部的消毒装置，所述消毒装置包括：用于识别交通工具内部被动物接触的接触表面区域的接触表面识别系统；用于对所述接触表面区域进行消毒的消毒部件；根据所述接触表面区域，控制所述消毒部件运动和消毒程度的消毒控制系统1。
所述消毒装置中消毒控制系统1兼容设置程式化交通工具内部的固定消毒模式。所述消毒装置还包括用于远程激活消毒程序的远程系统，在某一具体实施例中，如图2所示，所述远程系统包括显示仪表和控制按钮，其中a表示启动和停止按钮；b表示消毒水平记录；c表示目标温度显示；d表示实际温度显示；e表示微生物和表面类型选择显示。而且，图2中f表示接触表面区域；g表示机械臂4的关节；i表示紫外光发射器；j表示信号传递；与k表示关节连接；u表示紫外光束。
所述消毒装置还包括用于识别交通工具内部是否具有动物的动物识别系统。所述动物识别系统信号连接所述消毒控制系统1，识别结果具有动物时，所述消毒控制系统1控制关闭消毒部件。如图1所示，所述动物识别系统包括三位摄像机控制系统、座椅压力传感器和内部超声波传感器。
如图2~3所示，所述消毒部件包括活动件和设置在活动件一端的紫外光发射器，所述紫外光发射器包括紫外光矩阵5。所述活动件包括机械臂4。所述机械臂4设置有至少1个自由度。所述紫外光发射器连接有紫外光冷却系统，所述紫外光冷却系统包括设置在紫外光发射器一端的散热部件以及外置的风扇7，所述散热部件用于消散热能，防止紫外光发射器温度过高，所述散热部件上设置有温度传感器6。所述消毒部件通过活动件控制单元2与所述消毒控制系统1相连。
所述消毒装置还包括用于监控交通工具内温度以及散热部件实时温度的温度监控设备。所述温度监控设备与所述消毒控制系统1信号连接。所述消毒装置还包括用于调节交通工具内温度的空调系统3。
所述消毒装置还包括识别交通工具是否密闭的密闭识别系统。所述密闭识别系统包括门锁识别部件、窗锁识别部件或超声波传感器等。
作为本发明的另一个具体实施方式，提供一种交通工具内部的消毒方法，所述消毒方法采用上述交通工具内部的消毒装置进行，具体包括：接触表面识别系统识别的接触表面区域反馈至消毒控制系统1中；所述消毒控制系统1根据所需的降低系数确定标称剂量，进行接触表面区域的扫描消毒。
所述标称剂量根据接触表面区域的表面类型、目标微生物和所述降低系数确定。所述标称剂量通过式（1）计算得到：
式（1）中k是指特定于目标微生物和表面类型的固定系数，即k=g(微生物，表面类型)，g(微生物，表面类型)表示k为微生物和表面类型的函数，优选在所述消毒装置中具有k的数据库。
所述扫描消毒的计算是基于紫外线垂直照射的一个平滑表面
进行，整个待消毒
表面区域S是各个表面元素
的加和，即如式（2）所示：
式（2）中，i为1~n的自然数。
温度监控设备监控的散热部件实时温度反馈至消毒控制系统1中，根据散热部温度计算降额效应，并根据所述降额效应和标称剂量计算校正所需剂量。所述校正所需剂量的计算采用式（3）进行：
式（3）中DF为降额效应的降额因子，DF采用式（4）表示：
式（4）中，
是指高度h处目标表面的标称辐射照度[W/m2]；
是指高度h处
目标表面的实际辐射照度[W/m2]，其与温度呈线性关系。根据大量实验得到降额因子与温
度的关系图，如图10所示。
所述扫描消毒包括：机械臂4执行所述消毒控制系统1的指令，移动紫外光发射器
至接触表面区域进行扫描消毒。所述指令包括单次扫描速度v、单次扫描高度h和相邻扫描
之间的最优重叠距离
。根据相邻扫描之间最佳重叠角度
和单次扫描高度h，确定所述
最优重叠距离
。所述最优重叠距离
的计算公式如式（5）所示：
如图5~6所示，式（5）中，R指投射在待净化表面上的光束圆的最大半径[m]，
是指
与
两者之间的比率，
是指紫外光照射的最大辐照角度[rad]。
所述最佳重叠角度
能够保障在待消毒表面上进行均匀的剂量分配。所述最佳
重叠角度
根据所述紫外光的光学特性确定。所述确定方法包括离线测试或建模确定，其
中图7为根据离线测试并计算得到的最佳重叠角度
图。
根据光束与路径垂直的角度
、校正所需剂量和紫外光最大辐照角度
，确定所
述单次扫描速度v和单次扫描高度h。所述单次扫描速度v和单次扫描高度h与所述校正所需
剂量的关系为：
式（6）中，I是指辐射强度[W/steradian]，单次扫描高度h是指曲面与机械臂4末端
之间的正交距离[m]，
指光束与路径垂直的角度[rad]。通过多次实验，图8~图9给出了不
同校正所需剂量条件下，对应的单次扫描速度v和单次扫描高度h之间的关系，该数据在使
用时可直接调用。其中图8中白底数字是指不同校正所需剂量，曲线代表对应校正所需剂量
下最佳的单次扫描速度v和单次扫描高度h；图9中白底数字是指扫描时间，圆圈指校正所需
剂量，曲线代表对应所述扫描时间下最佳的单次扫描速度v和单次扫描高度h。
所述扫描消毒的时间计算如式（7）所示：
如图5~6所示，式（7）中，
是指矩形表面
完全消毒的时间[s]，
是指机械臂
在两次连续扫掠之间可达到的最大速度[m/s]，
是指矩形表面
的最短边[m]，
是指矩
形表面
的最长边[m]。
所述扫描消毒过程对
表面消毒
时间后，继续进行下一表面的扫描消毒。
如图4所示，所述消毒方法的一种控制结构包括：根据微生物和表面类型计算k值，
根据温度计算降额因子；并根据目标降低系数、k值和降额因子计算校正所需剂量；根据所
述校正所需剂量和接触表面区域进行扫描路径优化，计算得到单次扫描高度h、单次扫描速
度v、最优重叠距离
、到
表面的路径以及矩形表面
完全消毒的时间
。
综上所述，本发明提供的交通工具内部的消毒装置及消毒方法通过接触表面识别系统的设置，提高了消毒杀菌的效率，对于未接触表面可减少消毒或不消毒，而且可自动智能的进行表面区域识别和消毒，无需人工操作。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (7)
1.一种交通工具内部的消毒方法，其特征在于，所述消毒方法采用交通工具内部的消毒装置进行；
所述消毒方法包括：接触表面识别系统识别的接触表面区域反馈至消毒控制系统中；
所述消毒控制系统根据所需的降低系数确定标称剂量，进行接触表面区域的扫描消毒；
温度监控设备监控的散热部件实时温度反馈至消毒控制系统中，根据散热部件温度计算降额效应，并根据所述降额效应和标称剂量计算校正所需剂量；
所述标称剂量根据接触表面区域的表面类型、目标微生物和所述降低系数确定，所述标称剂量通过式（1）计算得到：
式（1）中k是指特定于目标微生物和表面类型的固定系数，Dose表示标称剂量，TLR表示降低系数；
所述校正所需剂量的计算采用式（3）进行：
式（3）中DF为降额效应的降额因子，DF采用式（4）表示：
式（4）中，
是指高度h处目标表面的标称辐射照度[W/m2]；
是指高度h处目标表面的实际辐射照度[W/m2]，其与温度呈线性关系；
所述消毒装置包括：
用于识别交通工具内部被动物接触的接触表面区域的接触表面识别系统；
用于对所述接触表面区域进行消毒的消毒部件；
根据所述接触表面区域，控制所述消毒部件运动和消毒程度的消毒控制系统。
2.根据权利要求1所述的交通工具内部的消毒方法，其特征在于，所述消毒装置还包括用于识别交通工具内部是否具有动物的动物识别系统。
3.根据权利要求1所述的交通工具内部的消毒方法，其特征在于，所述消毒部件包括活动件和设置在活动件一端的紫外光发射器；
所述紫外光发射器连接有紫外光冷却系统。
4.根据权利要求3所述的交通工具内部的消毒方法，其特征在于，所述消毒装置还包括用于监控交通工具内温度以及紫外光冷却系统中散热部件实时温度的温度监控设备；
所述温度监控设备与所述消毒控制系统信号连接。
5.根据权利要求1~4任一项所述的交通工具内部的消毒方法，其特征在于，所述消毒装置还包括用于调节交通工具内温度的空调系统。
6.根据权利要求1所述的交通工具内部的消毒方法，其特征在于，所述扫描消毒包括：机械臂执行所述消毒控制系统的指令，移动紫外光发射器至接触表面区域进行扫描消毒；
所述指令包括单次扫描速度v、单次扫描高度h和相邻扫描之间的最优重叠距离
。
7.根据权利要求6所述的交通工具内部的消毒方法，其特征在于，根据光束与路径垂直的角度
、校正所需剂量和紫外光最大辐照角度
，确定所述单次扫描速度v和单次扫描高度h。
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