CN114593504A

CN114593504A - 一种基于物联网的消毒监控系统及其构建方法

Info

Publication number: CN114593504A
Application number: CN202210185760.9A
Authority: CN
Inventors: 庞宗强; 王严晖; 吴浩; 张方政
Original assignee: Nanjing University of Posts and Telecommunications
Current assignee: Nanjing University of Posts and Telecommunications
Priority date: 2022-02-28
Filing date: 2022-02-28
Publication date: 2022-06-07

Abstract

本发明公开了一种基于物联网的消毒监控系统及其构建方法，涉及消毒监控技术领域，一种基于物联网的消毒监控系统，包括消毒模块、监控模块、以及交互模块，分别构建包括微控制器、传感器组、消毒执行单元、以及通信单元的消毒监控系统的感知层，包括通信服务器单元、数据处理单元、数据存储单元、以及后端服务器单元的消毒监控系统的平台层，包括监测单元、以及管理单元的消毒监控系统的应用层，并建立感知层、平台层、以及应用层之间的连接。通过本发明的技术方案，实现设备终端生命周期管理功能，结合物联网相关技术对紫外线和等离子体消毒机进行升级，使其可以更好的应用于医疗场所进行消毒工作。

Description

一种基于物联网的消毒监控系统及其构建方法

技术领域

本发明涉及消毒监控技术领域，具体而言涉及一种基于物联网的消毒监控系统及其构建方法。

背景技术

空气传播是病毒传播的主要途径之一，尤其在病患密集的医院等医疗场所，改善其空气质量可以有效地防止医护人员、患者及其家属的交叉感染。现有的医院空气消毒的方式主要包括空气过滤、光催化分解、等离子净化、紫外线灯杀菌、化学消毒剂蒸熏、消毒剂喷雾等方法。其中，紫外线杀菌的效果最为明显，可以有效地灭活空气中弥漫的大部分细菌病毒，然而由于紫外线照射会造成人体免疫功能的下降、皮肤的暗沉老化和皮肤癌等问题，因此在进行空气净化时，要求所有人员必须离场。此外，传统的紫外线消毒机和等离子体消毒机虽然应用广泛，但其功能比较单一，无法满足更加多样化的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于物联网的消毒监控系统及其构建方法，以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于物联网的消毒监控系统，包括消毒模块、监控模块、以及交互模块，所述消毒模块用于实时采集并获得该消毒监控系统的数据信息，并将所获数据信息发送至交互模块，通过交互模块实现消毒模块与监控模块之间的信息交互，所述数据信息包括环境数据、以及设备状态数据；

所述消毒模块包括微控制器、传感器组、消毒执行单元、以及通信单元，所述传感器组包括至少一个传感器，用于采集至少一种环境数据；所述消毒执行单元用于进行消毒；所述微控制器用于对环境数据和设备状态数据进行组合，并将组合后的环境数据和设备状态数据发送至通信单元，通信单元与监控模块双向数据通信连接；

所述监控模块包括通信服务器单元、数据处理单元、数据存储单元、以及后端服务器单元，所述通信服务器单元与消毒模块的通信单元双向数据通信连接，通信服务器单元用于接收消毒模块发送的数据信息，所述数据存储单元用于存储数据信息，所述后端服务器单元与交互模块双向数据通信连接；

所述交互模块包括监测单元、以及管理单元，所述监测单元、以及管理单元分别与后端服务器单元双向数据通信连接。

本发明的另一方面提出一种基于物联网的消毒监控系统构建方法，通过以下步骤A至步骤C构建消毒监控系统的平台层、应用层、以及感知层，并建立平台层、应用层、以及感知层之间的连接：

步骤A、构建包括微控制器、传感器组、消毒执行单元、以及通信单元的消毒监控系统的感知层，通过采集消毒监控系统的数据信息获得消毒执行单元的环境数据和设备状态数据，随后进入步骤B；

步骤B、构建包括通信服务器单元、数据处理单元、数据存储单元、以及后端服务器单元的消毒监控系统的平台层，将所获消毒执行单元的环境数据和设备状态数据上传至平台层的通信服务器单元，依次经过数据处理单元、数据存储单元、以及后端服务器单元对环境数据和设备状态数据进行预设设备地址与控制指令的绑定，控制指令下发至感知层设备，随后进入步骤C；

步骤C、构建包括监测单元、以及管理单元的消毒监控系统的应用层，监测单元通过路由匹配函数对平台层所下发指令进行监听，并依据下发指令，对平台层的数据存储单元中所存储的数据信息进行更新。

进一步地，消毒执行单元接入消毒监控系统，将所采集的消毒监控系统的数据信息生成三元组上传至数据存储单元，通过三元组将消毒执行单元连接至数据存储单元，构建消毒执行单元与数据存储单元之间的数据同步关系。

进一步地，前述平台层对其所接收的数据信息通过数据处理单元，进行数据解析，当平台层的通信服务器单元接收至来自感知层的通信单元的数据信息后，对数据信息进行预处理，利用HTTP协议将数据推送至平台层的数据处理单元，数据处理单元对数据进行解析并转换为预设类型的格式信息，并存储至数据存储单元。

进一步地，前述感知层通过以下步骤实现消毒监控系统的禁用功能：

步骤A1、基于消毒执行单元的数据信息创建预设数量个禁用事件，通过通信单元接入平台层；

步骤A2、基于平台层的后端服务器单元与交互模块的管理单元之间的双向数据通信连接，调用disconnect方法通过数据处理单元控制指令下发，构建形成禁用事件与控制指令之间的预设关系，基于预设关系触发控制指令对应的禁用事件；

步骤A3、针对禁用事件，在消毒执行单元所对应的回调函数中更改接入状态为禁用状态。

进一步地，前述平台层下发指令至感知层，平台层的数据处理单元读取数据存储单元中存储的数据信息，创建下发控制指令，并将控制指令通过通信服务器单元调用预设通信方法将控制指令下发至感知层的消毒执行单元，消毒执行单元接收到控制指令信息，将控制指令信息传递至微控制器，微控制器解析控制指令，并控制消毒执行单元。

进一步地，前述控制指令包括风机转速、紫外线灯以及等离子体消毒装置的开启或关闭、消毒执行单元工作时间的设定。

本发明所述一种基于物联网的消毒监控系统及其构建方法，采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本发明所提供的基于物联网的消毒监控系统中监控平台使用事件驱动架构，结合简单的数据交换格式及格式匹配的非关系型数据库，大大减少数据交换、存储和查询过程中的带来的时间和空间开销。

2、本发明所提供的基于物联网的消毒监控系统监控平台实现设备终端生命周期管理功能，包括设备终端接入、设备终端状态管理、设备终端上传数据管理、设备终端的禁用与删除、下发控制指令至设备终端，结合物联网相关技术对紫外线和等离子体消毒机进行升级，使其可以更好的应用于医疗场所进行消毒工作。

3、本发明所提供的基于物联网的消毒监控系统，在实现消毒净化的基础上，还具有室内多种环境参数实时远程监测、远程控制的功能。

附图说明

图1为本发明示例性实施例的一种消毒监控系统的结构示意图；

图2为本发明示例性实施例的一种消毒监控系统构建方法的流程示意图。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

在本发明中参照附图来描述本发明的各方面，附图中示出了许多说明性实施例。本发明的实施例不局限于附图所示。应当理解，本发明通过上面介绍的多种构思和实施例，以及下面详细描述的构思和实施方式中的任意一种来实现，这是因为本发明所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本发明公开的一些方面可以单独使用，或者与本发明公开的其他方面的任何适当组合来使用。

如图1和图2所示，本发明实施例公开了一种基于物联网的消毒监控系统及其构建方法，该消毒监控系统包括消毒模块、监控模块、以及交互模块，所述消毒模块用于实时采集并获得该消毒监控系统的数据信息，并将所获数据信息发送至交互模块，通过交互模块实现消毒模块与监控模块之间的信息交互，所述数据信息包括环境数据、以及设备状态数据；

一种基于物联网的消毒监控系统构建方法，通过以下步骤A至步骤C构建消毒监控系统的平台层、应用层、以及感知层，并建立平台层、应用层、以及感知层之间的连接：

作为优选方案，传感器组由粉尘传感器、二氧化碳传感器、挥发性有机物传感器和温湿度传感器组成室内环境数据源；消毒执行单元包括风机、紫外线灯、等离子体，风机由主控单元输出PWM信号升压后进行调速控制，设置三组频率、占空比不同的信号控制风速，紫外线消毒由4支无臭氧高强度的紫外线灯组成，在紫外线灯的基础上结合等离子体消毒，提高消毒效率；微控制器采用STM32F103，负责接收、处理封装传感器及设备状态数据，解析控制指令控制执行器；通信单元采用NB-IoT模块构建TCP客户端，实现与监控平台TCP服务器的数据通信。

作为优选方案，平台层由Node.js编写，其采用事件驱动架构和非阻塞IO模型。其中，后端服务器单元基于express框架搭建，用于响应浏览器请求，匹配到相应的路由处理函数进行事务处理，将请求数据组合渲染到浏览器页面，实现数据的可视化的功能，后端服务器单元通过路由匹配函数对url进行监听，在回调函数中读取数据库数据，通过模板引擎将数据绑定到页面，包括：web网页端、电脑客户端、手机app端；通信服务器单元使用net模块搭建TCP服务器，实现与感知层通信模块TCP客户端的双向数据通信，包括感知层采集的传感器数据和状态数据通过向上通道上传至平台层，平台层通过向下通道推送控制指令到感知层设备终端。在创建TCP服务器后，对connection事件进行监听，在其回调函数中处理与设备终端双向的数据通信，并将数据存储到以数据库为基础的数据存储单元，采用MongoDB非关系型数据库，用于存储室内环境数据信息、感知层设备状态信息、控制指令下发信息、应用层用户信息。

作为优选方案，应用层为监控系统交互页面，具体包括室内环境监测页面、设备管理页面、用户管理页面；所述室内环境监测页面对室内环境参数进行实时可视化展示，针对室内空气相关参数超标异常事件，预设不同的报警规则，实时报警通知或控制感知层设备终端运行，设备管理页面对感知层设备终端提供维护支持，实时了解系统运行状态。

作为优选方案，平台层使用events 模块并创建事件对象，绑定控制指令下发事件及事件处理函数。用户在页面输入控制指令提交后，将通过POST传值到平台层后端服务器单元。后端服务器单元中路由匹配函数对指令进行存储后调用触发方法emit，并指定触发控制指令下发事件。在TCP连接中，设置有下发事件监听器，当监听到指令下发事件被触发后，在其回调函数中操作数据库读取指令，调用发送函数下发。

监控平台可部署在云服务器或者具有公网IP地址的PC机上.监控平台与设备终端之间数据交换格式选用JSON，可大大减少数据处理所带来的时间和空间的开销。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims

1.一种基于物联网的消毒监控系统，其特征在于，包括消毒模块、监控模块、以及交互模块，所述消毒模块用于实时采集并获得该消毒监控系统的数据信息，并将所获数据信息发送至交互模块，通过交互模块实现消毒模块与监控模块之间的信息交互，所述数据信息包括环境数据、以及设备状态数据；

2.一种基于物联网的消毒监控系统构建方法，其特征在于，通过以下步骤A至步骤C构建消毒监控系统的平台层、应用层、以及感知层，并建立平台层、应用层、以及感知层之间的连接：

3.根据权利要求2所述的一种基于物联网的消毒监控系统构建方法，其特征在于，消毒执行单元接入消毒监控系统，将所采集的消毒监控系统的数据信息生成三元组上传至数据存储单元，通过三元组将消毒执行单元连接至数据存储单元，构建消毒执行单元与数据存储单元之间的数据同步关系。

4.根据权利要求3所述的一种基于物联网的消毒监控系统构建方法，其特征在于，所述平台层对其所接收的数据信息通过数据处理单元，进行数据解析，当平台层的通信服务器单元接收至来自感知层的通信单元的数据信息后，对数据信息进行预处理，利用HTTP协议将数据推送至平台层的数据处理单元，数据处理单元对数据进行解析并转换为预设类型的格式信息，并存储至数据存储单元。

5.根据权利要求4所述的一种基于物联网的消毒监控系统构建方法，其特征在于，所述感知层通过以下步骤实现消毒监控系统的禁用功能：

6.根据权利要求2所述的一种基于物联网的消毒监控系统构建方法，其特征在于，所述平台层下发指令至感知层，平台层的数据处理单元读取数据存储单元中存储的数据信息，创建下发控制指令，并将控制指令通过通信服务器单元调用预设通信方法将控制指令下发至感知层的消毒执行单元，消毒执行单元接收到控制指令信息，将控制指令信息传递至微控制器，微控制器解析控制指令，并控制消毒执行单元。

7.根据权利要求6所述的一种基于物联网的消毒监控系统构建方法，其特征在于，所述控制指令包括风机转速、紫外线灯以及等离子体消毒装置的开启或关闭、消毒执行单元工作时间的设定。