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紫外线杀菌灯的智能控制技术1引言1801年，德国物理学家里特在太阳光光谱的紫端外侧一段发现能够使含有溴化银的照相底片感光，从而发现了紫外线的存在。所谓紫外线，是指电磁波谱中波长从10nm到400nm辐射的总称。人类很早就利用太阳中的紫外光杀菌。其原理是作用于微生物的DNA，破坏DNA结构，使之失去繁殖和自我复制的功能，从而达到杀菌消毒的目的。紫外线杀菌具有无色、无味、无化学物质遗留的优点，已经在空气杀菌、物体表面杀菌以及水处理杀菌等领域广泛应用。2紫外线杀菌灯1904年，德国的贺利氏博士发明了世界上第一支紫外灯，使紫外线杀菌在越来越多的领域得到更广泛的应用。紫外线杀菌灯是用紫外线杀灭包括细菌繁殖体、芽胞、分支杆菌、冠状病毒、真菌、立克次体和衣原体等病毒，凡被上述病毒污染的物体表面、水和空气，均可采用紫外线消毒。根据GB19258-2012[1]和GB/T28795-2012[2]等国家标准，紫外线杀菌灯通常是指采用石英玻璃或其他透紫玻璃的低气压汞蒸气放电灯，放电产生以波长为253.7纳米为主的紫外辐射，其紫外辐射能杀灭细菌和病毒。使用紫外线杀菌灯需要注意安全：根据GB/T18883-2002[3]国家标准，若臭氧残留或泄露超过一定浓度时，会对人体造成危害；紫外线接触过多，会导致白内障、皮肤癌等；打开紫外线灯时，使用人员不得在场，不得直接目视紫外线灯；若使用含臭氧的紫外线灯，在使用期间，人员必须在停止使用且通风之后，方可进入现场。为确保紫外线杀菌灯的安全、科学使用，一般应遵守以下规定：①当紫外线灯用于空气消毒时，悬挂高度为2米～2.3米，一般每10立方米～15立方米体积应安装一只紫外线灯，每次消毒时间约为1小时。②当紫外线灯用于污染表面消毒时，一般距离物体表面1米以内，照射时间约为30分钟。③保持紫外线灯表面清洁，每2个星期用75%酒精棉球擦拭一次。当有污尘和污垢时，应随时擦拭。④每半年对紫外线灯的辐射强度进行一次监测，当低于70微瓦·秒每平方厘米时必须更换。⑤做好日常监测，记录照射时间，当累计照射时间超过紫外线灯的寿命时应及时更换。⑥使用紫外线灯消毒时，室内保持干燥，室内温度应在20℃～40℃、湿度不得高于60%RH。⑦打开紫外线灯时不得直视紫外线光源，眼睛及皮肤暴露在紫外线下会造成灼伤、红斑、紫外线眼炎等，应做好防护工作。3基于WF-IoT[4]的智能管控技术3.1背景由于紫外线有杀死正常细胞的不良反应，故人体不宜直接照紫外线灯。虽然很多单位建立了严格的紫外线灯使用制度，但是，由于紫外线灯和照明灯大多布置在一个房间内，有的为了方便，甚至共用开关，或把开关安装在相邻位置，时常出现紫外线灯被误开致人伤害事故出现。另外，使用紫外线灯的消毒时间需要得到控制，不能长、也不能短。因此，需要对紫外线灯实施智能化的管理和控制，确保紫外线灯得到安全使用。随着现代科技的迅猛发展，运用物联网技术，尤其是采取无线通信手段，对紫外线灯实施智能化的管理与控制，就显得十分必要。3.2WF-IoT技术概述WF-IoT是一种基于RFID的低功耗广域网通信技术，是在AirLamp商用物联网照明组网控制协议上发展成熟的超远距离无线传输方案，可以为用户提供一种简单的能实现远距离、大容量、中高速、免付费、低功耗的物联网系统，具有显著的物联网2.0[5]特征，主要有节点、融合网关和云端平台等三大类成熟产品，能为用户提供了物联网技术集成应用的全套解决方案。3.3基于WF-IoT的智能管控方案本方案采用市面上成熟的紫外线灯产品，配合WF-IoT节点[6]产品，实现对紫外线灯的理想管控，其原理框图见下图1。紫紫紫紫ALD紫紫紫紫紫紫紫紫紫WF-IoT紫紫紫紫WF-IoT紫紫紫紫紫WF-IoT紫紫紫紫紫AirNano紫紫紫紫紫紫紫紫…WF-IoTLCD紫紫紫紫紫紫紫紫紫紫紫紫ALD紫紫紫紫紫紫紫紫紫紫紫紫图1紫外线灯的智能管控原理框图具体是：在紫外线灯上配置ALD系列无线智能控制器（即WF-IoT节点产品）；在通风机（或换气扇）上配置ALD系列无线智能控制器（即WF-IoT节点产品）；配置WF-IoT人体传感器（或与视频监控联动）；配置无线WF-IoT智能警示灯；配置带有边缘计算能力的无线智能网关[7]；可选配AirNano无源无线动能开关[8]或无线LCD触控屏。实现的功能：（1）计时照射。当紫外线灯打开后，照射到预设时间，自动关闭。（2）自动记录紫外线灯累计使用时间。当紫外线灯打开后，自动累计计时，关灯时停止计时，断电后原有数据不丢失，通电后在原有计时数据上继续计时；累计计时精度优于5分钟，当更换灯管后，可以通过手持终端设置清零，紫外线灯管的累计使用时间实时显示在LCD触控屏上。注：这里选用的内置时钟精度为1e-6/s，若紫外线杀毒灯管寿命为1000h，累计的计时精度（或时间漂移误差）小于5min，当寿命到期后，校准内置时钟，完全满足连续使用要求。（3）安全自动保护功能。当紫外线灯打开时，会同步亮起警示灯、扬声器发出“消毒中”提示；当有人闯入时，人体传感器立即联动关闭紫外线灯、扬声器发出报警声；当紫外线灯关闭时，立即联动通风机（或换气扇），对消毒房间内残留的臭氧进行通风换气，结束后同步关闭警示灯、扬声器发出“消毒结束”提示。（4）多重防护，避免误操作或恶意开启。为紫外线灯设置开启时段，在其他时段不能开启；通过LCD触控屏，设置开启密码，并采用两次确认开启的策略，防止误开。（5）丰富的扩展能力。可扩展配置集中管控系统，工作人员通过智能客户端，可以对散布在各处的紫外线灯进行实时在线监测和管理，可以实现分组或集中开/关。3.4应用情况目前，该方案已在幼儿园、小学、医院、康复中心、疗养院、养老院等多种场所得到应用，使紫外线灯得到安全、可靠的使用，其可靠、优越、便捷、高效的性能深受用户喜爱。参考文件[1]GB19258-2012《紫外线杀菌灯》[2]GB/T28795-2012《冷阴极紫外线杀菌灯》[3]GB/T18883-2002《室内空气质量标准》[4]优势科技：WF-IoT技术的安全策略[5]优势科技：优势科技眼中的物联网2.0[6]优势科技：智慧化节点是物联网2.0的基础[7]优势科技：WF-IoT智能网关——IoT2.0的重要支撑[8]优势科技：AirNano无源无线控制技术简介