第一章 绪论

冠状病毒属套式病毒目、冠状病毒科、冠状病毒属，是一类具有囊膜、基因组为线性单股正链的RNA病毒，是自然界广泛存在的一大类病毒。由于该类病毒的形态，在电镜下观察，有类似王冠而得名。截止目前为止，冠状病毒仅感染脊椎动物，可引起人和动物的呼吸道、消化道和神经系统疾病。

在2020年春节期间，从武汉到全国肆虐的病毒是人类发现的一种全新冠状病毒（名为Novel coronavirus pneumonia，NCP），扰乱了每一个中国人的春节计划，牵动着人心。在此次新型肺炎疫情前，已发现六种可以感染人类的冠状病毒。其中四种在人群中较为常见，致病性低，一般仅引起类似普通感冒的轻微呼吸道症状，另外两种就是大家熟知2003年发生的严重急性呼吸综合征（Severe Acute Respiratory Syndrome，SARS，传染性非典型肺炎）和韩国2015年发生的MERS病毒（“中东呼吸综合征” Middle East Respiratory Syndrome，MERS)，这两种冠状病毒导致的疫情比较严重。由于冠状病毒主要通过飞沫传播，日常佩戴外科口罩可很好地保护自己，病毒还可通过接触传播，故而勤洗手也非常重要。简单来说，不洗手就不要接触自己的口鼻等黏膜部位。

当前，仍然在全国肆虐的新型肺炎疫情，是一类具有包膜的RNA病毒，可通过RNA复制。当包膜被破坏后，RNA很容易降解，从而使病毒失活。由于有这个包膜，该冠状病毒对有机溶剂和消毒剂敏感，75%酒精和其他消毒剂均可灭活病毒。

据新华网报道，中国疾病预防控制中心病毒病预防控制所的专家董小平研究成果表明：虽然2019新型冠状病毒（NCP）的生存能力较强，但这种病毒对热辐射和紫外线辐射敏感。研究人员用强度大于90微瓦/平方厘米的紫外线照射，30分钟即可灭杀这种病毒。

今年1月27日，国家卫健委在发布的《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案（试行第四版）》中明确，新型冠状病毒对紫外线和热敏感。

第二章 紫外线及消毒

1 紫外线概述

1.1 什么是紫外线/紫外光？

紫外线（Ultraviolet）是不可见光，是波长比可见光短但比X射线长的电磁辐射，其波长范围在10纳米至400纳米，能量从3电子伏特至124电子伏特之间。它的名称是因为在光谱中，它的电磁波频率比肉眼可见的紫色还要高而得名，又俗称紫外光。

1801年，德国物理学家里特发现在日光光谱的紫端外侧一段能够使含有溴化银的照相底片感光，因而发现了紫外线的存在。紫外线可以用来灭菌，过多的紫外线进入人体会造成皮肤癌。紫外线是在阳光中发现的，并且在电弧和专门的灯，像是黑光灯，也会并发出紫外线。它可以造成化学反应，并导致许多物质发光或产生萤光。大多数紫外光被归类为非电离辐射。能量较高的紫外线光谱，大约在150纳米（真空紫外线）是电离的，但这种类型的紫外线不具穿透力，会被空气阻挡住。

1.2 紫外线的分类

紫外线的分类，一般是根据其波长划分。通常分为：真空紫外线（UV）、超短紫外线（UVC）、远紫外线（UVB）和近紫外线（UVA）等四类。

1）真空紫外线（VUV）

波长100nm到200nm，称为真空紫外线。它的穿透能力极弱。它能使中的氧气转化成臭氧，称为臭氧发生线。

2）短波紫外线（UVC）

波长200nm到280nm，称为短波紫外线，又称超短紫外线。UVC紫外线在经过地球表面同温层时被臭氧层吸收。不能达到地球表面，对人体产生重要作用。

UVC紫外线对人体的伤害很大，短时间照射即可灼伤皮肤，长期或高强度照射还会造成皮肤癌。紫外线杀菌灯发出的就是UVC短波紫外线。

3）中波紫外线（UVB）

波长280nm到320nm，称为中波紫外线，又称为中波红斑效应紫外线。UVB紫外线具有中等穿透力，它的波长较短的部分会被透明玻璃吸收，日光中含有的中波紫外线大部分被臭氧层所吸收，只有不足2%能到达地球表面，在夏天和午后会特别强烈。

UVB紫外线对人体皮肤有一定的生理作用。此类紫外线的极大部分被皮肤表皮所吸收，不能再渗入皮肤内部。但由于其阶能较高，对皮肤可产生强烈的光损伤，被照射部位真皮血管扩张，皮肤可出现红肿、水泡等症状。长久照射皮肤会出现红斑、炎症、皮肤老化，严重者可引起皮肤癌。

UVB紫外线对人体具有红斑作用，能促进体内矿物质代谢和维生素D的形成，但长期或过量照射会令皮肤晒黑，并引起红肿脱皮。中波紫外线又被称作紫外线的晒伤（红）段，是应重点预防的紫外线波段。

紫外线保健灯、植物生长灯发出的就是UVB紫外线，它使用特殊透紫玻璃（不透过254nm以下的光）和峰值在300nm附近的荧光粉制成。

4）长波紫外线（UVA）

波长320nm到400nm，称为长波紫外线，又称为长波黑斑效应紫外线。UVA紫外线有很强的穿透力，可以穿透大部分透明的玻璃以及塑料。日光中含有的长波紫外线有超过98%能穿透臭氧层和云层到达地球表面，UVA紫外线可以直达肌肤的真皮层，破坏弹性纤维和胶原蛋白纤维，将我们的皮肤晒黑。

UVA长波紫外线虽不会引起皮肤急性炎症，但对皮肤的作用缓慢，可长期积累，是导致皮肤老化和严重损害的原因之一。

由此可见，防止紫外线照射给人体造成的皮肤伤害，主要是防止紫外线UVB的照射；而防止UVA紫外线，则是为了避免皮肤晒黑。

在欧美，人们认为皮肤黝黑是健美的象征，所以反而在化妆品中要添加晒黑剂，而不考虑对长波紫外线的防护。这种观点已有所改变，由于认识到长波紫外线对人体可能产生的长期的严重损害，所以人们开始加强对长波紫外线的防护。

1.3 紫外线的用途和作用

在化学方面：主要用于涂料固化，颜料固化，光刻。

在生物学方面：主要用于紫外线灭菌法，促进植物生长，诱杀蚊虫。

在仪器分析上：主要用于矿石，药物，食品分析。

1.4 紫外线对人体的危害

紫外线波长较短，光子携带的能量大，虽然可以有效灭菌，但短时间照射人体即会对人体造成直接伤害：

人的眼睛与皮肤若暴露在紫外线灯光线下3分钟以上，就有可能超过世界卫生组织（WHO）及国际非电离辐射保护委员会（ICNIRP）所制订的人体安全界限；

如果直接照射15分钟后，就会使眼角膜损伤导致电光性眼炎，双眼突然剧烈疼痛，畏光、流泪或眼睑痉挛等；

长期照射会损害眼睛及皮肤，导致眼部创伤及皮肤严重灼伤，并可能导致皮肤癌。

当人体直接受到紫外线的照射，具体将会有下列危害：

L 免疫功能下降；

L 对遗传因子的深度伤害；

L 皮肤癌、白内障发病几率增加；

L 背后和手脚的色斑癌的发病率增加；

L 造成皮肤暗沉、老化、斑点、皱纹；

L 癌前病变状态的日光角化症的增加；

L 长期照射短波的紫外线可能会引起牙齿痛；

L 紫外线也会促使家具及陈设加速老化褪色。

2 紫外线消毒

2.1 概述

人类很早就利用太阳中的紫外光杀菌，其原理是利用适当波长的紫外线破坏微生物机体细胞中的DNA或RNA的分子结构，可导致键和链的断裂、股间交联和形成光化产物等，从而改变了DNA的生物活性，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。这种紫外线损伤也是致死性损伤。

紫外线可以杀灭各种微生物，包括细菌繁殖体、芽胞、分支杆菌、病毒、真菌、立克次体和支原体等，凡被上述微生物污染的表面、水和空气均可采用紫外线消毒。

紫外线对常见细菌病毒的杀菌效率表

因此，在预防和对抗各种已知和未知传染病中，紫外线消毒具有高效性、广谱性、彻底性、完全环保、无抗药性和无二次污染等显著优势：

1）高效率。紫外线对细菌、病毒的杀菌作用一般在几秒内完成，几乎是瞬时发生，杀菌消毒能力比氯大600～3000倍。

2）广谱性。紫外线技术在目前所有的消毒技术中，杀菌的广谱性是最高的。它对几乎所有细菌、病毒都能高效率杀灭。

3）彻底性。紫外线与臭氧结合使用(UVC+O3)，能够发挥更强大更彻底的杀菌消毒威力。紫外线直线照射空气、物体表面，达到强力杀菌消毒；臭氧随空气渗透到室内各角落，彻底杀灭室内细菌。

4）完全环保。用紫外线照射，进行杀菌消毒，紫外线照射空气中的氧气生成臭氧，臭氧强氧化杀灭细菌病毒，整个杀菌过程均无需添加任何化学药剂，真正达到完全环保。

5）不存在抗药性。紫外线或臭氧均是直接破坏细菌病毒细胞中的DNA、RNA、蛋白质等，致细胞直接死亡并无法繁殖复制，不存在抗药性。而其它化学药剂灭菌，会使细菌病毒产生抗药性，而造成该化学药剂灭菌效果失效。

6）无二次污染。紫外线、臭氧致使细菌病毒直接死亡，没有其它任何化学污染物产生；同时，臭氧常温下15到30分钟(臭氧半衰期)转化成氧气，无任何残留的二次污染。

2.2 紫外线消毒灯

紫外线消毒灯是一种能发射紫外线的装置，是一种用紫外线辐射杀菌消毒的物理手段。

大多数紫外线灯的工作原理是：在真空的石英管中加入定量的高纯汞（水银），通过对两端电极提供电压差（压降），产生离子放电，从而产生紫外线辐射。当紫外线灯管工作时，产生热量的集聚，管内的温度会随之上升，造成管内汞蒸汽压上升，汞原子浓度增加。在温度上升的初期，会使共振吸收效应增强，灯管的紫外输出增加。若无良好的通风和降温，随着管内温度和汞蒸汽压的进一步上升，汞原子间的碰撞加剧又会很快抑制紫外线被发射出来，此时灯管的紫外输出反呈下降趋势。

对于普通紫外线灯，要使紫外输出最强，管内应存在一个最佳汞蒸汽压（一般为0.8-1Pa）。因此，灯管在40℃左右有最佳的紫外输出。

根据GB 19258-2012 《紫外线杀菌灯》的规定，紫外线消毒灯的一般命名规则如下：

2.3 紫外线消毒灯 VS 普通日光灯

普通紫外线灯的发光原理，与日常生活中的普通日光灯（或节能灯）是一样的，只是普通日光灯管采用的是普通玻璃喷荧光粉，紫外线被荧光粉吸收，不能透出来，只发出可见光。

其区别如下：

] 紫外线灯不需要把激发出来的紫外线转化为可见光。

] 日光灯使用普通玻璃作为灯管，而紫外线灯则采用石英玻璃或其他透紫玻璃作为灯管。

2.4 紫外线消毒灯为什么会产生臭氧？

紫外线消毒灯产生臭氧的原因是由于波长 200nm 以下的短波长紫外线能分解O₂分子，生成的 O*与O₂结合产生臭氧O₃。

具体的反应过程如下：

3O₂+hv=2O₃，其中hv为合适的波长能量。

紫外线是阳光中波长为10～400纳米（nm）的光线，可以分为UVA（紫外线A，波长320～400纳米，长波）、UVB（波长280～320纳米，中波）、UVC（波长100～280纳米，短波）3种。

只有当紫外线的波长不大于200nm时，才能被空气中的O₂吸收，从而发生反应生成O₃。

2.5 影响紫外线灯效果的因素

为确保和提高紫外线灯的杀菌消毒效果，以达到控制细菌或病毒感染的目的，必须重视和排除不利因素，保证紫外线灯的杀菌消毒效果有效、迅速。分析紫外线灯的杀菌消毒原理，可归纳出，影响紫外线灯效果的主要有以下四个因素：

1）不同生物时间对杀菌消毒效果的影响。因为不同的生物时间，细菌体内的“光复活酶”有着不同的生物效应。在白天，细菌体内的“光复活酶”获得能量，使损伤的 DNA 修复，可形成单体细菌重新恢复生活状态；而在夜间，“光复活酶”则不能发生此生物效应。因此，夜晚进行紫外线消毒，其效果更好。

2）紫外线灯的类型、质量、有无反光罩对其效果的影响。紫外线灯在有无反光罩或不同材料的反光罩下所测得的强度差异较大。比如，1支在木板式反光罩下的灯，经测试，其输出的紫外线辐射强度小于7μW/cm2，应属不合格灯管；但是，若改置在抛光铝制反光罩下，其输出强度升高，即可达合格要求。

3）紫外线灯管的清洁程度对其效果的影响。由于紫外线具有穿透力弱的特点，尘埃可使其输出的紫外线辐射强度降低。而经无水酒精擦拭后，其输出强度平均可提高6.29μW/cm2。

4）紫外线灯的杀菌距离、持续时间对其效果的影响。只有当我们很好地解决了这些影响紫外线灯杀菌消毒的不利因素，才能让紫外线灯得到充分的利用。

2.6 传统紫外线消毒存在的问题

虽然紫外线消毒具有诸多优势，但由于紫外线辐射或可能附带产生的臭氧，对人体有害，使得传统紫外线消毒存在下列问题：

1）极易造成意外伤害或事故

紫外光属于伤害性光线的一种，直接照射皮肤，会破坏DNA，细胞会因而死亡或是发展成不可控制的癌细胞。由于紫外光无色、无味、不易观察，误开紫外消毒设备，很容易造成意外伤害或事故。另外，这也容易对操作/管理人员造成职业伤害，存在职业安全隐患。上述原因导致传统紫外线消毒设备很难推广应用。

2）实施有难度，效果难保证

传统紫外消毒设备主要靠人工操作和管理。

根据有关标准和法规：为使确保消毒效果，需要用紫外强度指示卡（UV试纸）或手持紫外线测试设备，来监测输出的紫外光强度是否满足使用要求，且保持足够的照射时间；另外，还需要记录紫外线消毒设备的工作时间，以便在设备寿命到期时及时替换。

人工方式存在方法复杂、操作繁琐、漏报/误报、可靠性低等问题，难以规范化、数字化、智能化，消毒效果难以保证。

3）紫外消毒过程难有效监管

由于传统紫外线消毒方法极易造成意外伤害或事故，同时又要确保消毒剂量足够，必须对紫外消毒过程进行监测和管理。然而，传统紫外消毒设备没有数据通信接口，无法进行数字化、智能化监管，只能采用定期检查、人工记录、表格管理等方法，很难对紫外线消毒的操作、实施、检查和管理进行有效监管，很容易出现失管失控现象。

第三章 e消毒概述

1 背景

1.1 国内外技术发展趋势

紫外线消毒属于物理性广谱杀菌消毒手段，几乎对所有细菌病毒都有效，也是唯一一种不产生消毒副作用的消毒方法。目前，紫外线消毒技术已经发展成为安全可靠、高效环保的消毒技术，在国外各个领域得到了广泛的运用。根据美国航空权威媒体《Airport-technology》报道：为遏制新型冠状病毒（NCP）的快速传播，近日，洛杉矶国际机场、旧金山国际机场和纽约约翰·肯尼迪国际机场等美国主要机场已经启用了紫外光杀菌机器人对所有进出港的飞机内舱进行全面杀菌消毒，以有效预防新型防冠状病毒的传播。

目前，在我国，紫外线消毒技术因其节能环保的特性而日益受到注重与推广，正逐步取代传统的化学消毒方法，成为主流的消毒净化技术。但由于传统紫外线消毒的管理流程复杂，在实际使用中因操作不规范造成的暴露损伤事故和辐照强度衰减导致的消毒失效亦常有报道。虽然紫外线消毒具有高效性、广谱性、彻底性、无抗药性和没有二次污染等显著优势，但如何对其进行管理和控制，确保其发挥有效作用，一直深受行业界重点关注。然而，在我国学界，关于对紫外线消毒的智能管控，鲜有研究。以“紫外线；消毒；管理；控制”为主题词，在知网上检索到的文献只有84篇，且大多为使用现状分析，涉及到智能管控的仅有5篇[1-5]。虽然也有基于物联网进行研究，但主要仍然“互联网 +”思维，强调上层业务应用、信息管理、大数据、智能决策。另外，上述智能管控方法仅仅在作者所在单位应用，市面上几乎未见成熟的智能管控装置，可见其经济性、可靠性等方面尚有欠缺。

目前，随着芯片、片上系统、嵌入式处理器等信息技术的快速发展，使“物”本身具有智能成为可能，不需要经过第三者，“物”与“物”之间可以直接对话。因此，紫外线消毒设备的智能管控，未来发展趋势应当是“智能化高、经济实惠、安全可靠、搭建方便”。

参考文献：

[1]林才. 基于物联网技术的空气紫外线消毒量化精准管理感染防控[C]. 浙江省医学会烧伤外科学分会.2015浙江省医学会烧伤外科学术年会论文汇编.浙江省医学会烧伤外科学分会:浙江省科学技术协会,2015:41.

[2]邓海松,缪爱梅,章虹霞,林才.智能紫外线消毒监控系统在医院感染高风险区域的应用研究[J].中国消毒学杂志,2019,36(01):36-37+40.

[3]王媛.紫外线消毒自适应智能控制与管理研究[J].中国消毒学杂志,2009,26(02):189-190.

[4]牟强善. 基于物联网技术医用空气消毒参数监测系统[D].新乡医学院,2018.

[5]郑伟. 一种智能感染管理控制系统[P]. CN203154377U，2013-08-28.

1.2 提出e消毒的意义

紫外线消毒、高温消毒、药液消毒和臭氧消毒是当前杀菌消毒的常用手段。相对于高温消毒、药液消毒和臭氧消毒来说，紫外线消毒具有无色、无味、无化学物质遗留等优点。在灭杀效果上，紫外线消毒可以显著提高室内环境（密闭环境）的消毒效果，特别是消毒液喷洒不到位的区域，比如建筑物高层吸附的微生物，其消毒消毒比药液消毒更显著；在操作使用上，紫外线消毒只需将设备装好，一开一关即可，而高温消毒则需要可靠的加热设备还要进行一系列操作过程，其操作方便性较差；在环境保护上，紫外线消毒无化学物质残留，可大大降低消毒对环境的污染，这比药液消毒和臭氧消毒更加环保。

但由于紫外线消毒存在管理难度大、使用风险高，在实施和管理过程中人工成本高，其使用的场合和频度却没有其他两种手段多。因此，急需一种适合快速搭建、多重安全防护、较低建设和使用成本，可对紫外线消毒过程和结果实施智能控制和动态监管的智能化管控系统，从而提高紫外线消毒的管理与应用水平。

为此，为应对新型肺炎疫情，基于WF-IoT融合物联网技术在智能紫外线消毒系统的集成及成功应用经验，针对“药液消毒有残留、人工消毒有危险、高温消毒太麻烦”等不足，为克服传统紫外消毒的管控难题，充分发挥紫外消毒的高效性、广谱性、彻底性、无抗药性和没有二次污染等优势，e消毒采用自主可控的唐芯物联网芯片和融合物联网（Wide area Fusion Internet of Things，WF-IoT）技术，开发了全新一代的智能紫外线消毒管控系统（Intelligent Ultraviolet disinfection Management and control System，IUMS，也称智能紫外消毒系统）。

1.3 什么是e消毒？

e消毒专注紫外消毒灯的智能化，提供的产品是“泛在物联网“与”专业消毒”融合的结晶，具有组成简单、搭建快速、智能化高、安全可靠、成本低廉等特点，可以充分发挥出紫外灯既可紫外消毒又可臭氧消毒的双重优势，实现更智能、更安全、更可靠、更高效的广谱性消毒。

e消毒的智能，与一般的单体消毒、感应智能和单体智能有显著不同，它具有“远距无线控制、人体感应保护、消毒状态警示、人员误闯关闭、定时自动消毒”等多重智能防护，能从根本上解决传统消毒设备的管控难题。该产品的问世，使紫外消毒从医院、实验室等专业场所应用，扩展到电梯、办公室/会议室、餐厅/食堂、超市、地铁站/车站、电影院等大众场所应用，是防控传染病毒传播的最佳利器。

] e消毒，智能、安全、便捷、经济、高效的智能紫外消毒系统；

] 采用泛在物联网技术，无需控制线路，只需要就近取电；

] 实施简便快捷，新建、旧系统升级改造都适合；

] 可融合多种传感器设备，提供多重安全防护，确保现场人员安全；

] 确保消毒效果及人员安全的前提下，实现无人值守的自动消毒；

] 是抗击当下肆虐全球的新型冠状病毒和未来各种已知或未知病毒传播的有力“武器”。

2 2 e消毒的产品构成

e消毒的产品一般由智能紫外线消毒设备、智能控制设备和云端管控设备等三部分组成。

2.1 智能紫外线消毒设备

目前，e消毒提供的智能紫外线消毒设备，主要由普通紫外线消毒灯和智能紫外灯控制器组成而成。下一步将与紫外线消毒设备厂家合作，提供一体化的智能紫外线消毒设备。

其中，智能紫外灯控制器是实现紫外线灯无线通信和智能控制。例如，ACU-智能紫外灯控制器。

2.2 智能控制设备

目前，e消毒提供的智能控制设备，主要有遥控器、智能人体感应控制器、智能语音播报器、智能消毒指示器、智能消毒显示屏、动能开关、智能融合物联网关、自组网节点等。

2.2.1. 遥控器

可对消毒设备进行无线遥控开关操作。例如：APR-智能遥控器。

功能特性

R 无线控制紫外线消毒灯开、关

R 支持上电绑定、解绑操作

R 支持总开、总关控制

R 支持4分组开关控制

R 支持WF-IOT融合物联网协议

技术规格

R 供电方式：电池AAA×2

R 无线频率：2.4GHz

R 通信距离：≮ 30m

R 外壳材质：PC塑料

R 使用方式：手持

R 使用环境：室内

R 按键次数：>20万次

2.2.2. 智能人体感应控制器

感应消毒区域的人员情况，当有人误入时，自动发出关闭指令。例如，ASP-智能红外人体传感器。

功能特性

R 感应人体移动，控制紫外线消毒灯关闭

R 场景模式可自定义

R 支持布撤防功能

R 支持WF-IOT融合物联网协议

技术规格

R 供电方式：220V AC

R 无线频率：2.4GHz

R 通信距离：>30m

R 感应方式：人体移动

R 感应距离：<8米

R 感应角度：<360°

R 保持延时：0～65535s（可调）

2.2.3. 智能语音播报器

根据正在消毒的工作状态，当有人接近时，播报正在消毒的警告（可根据客户需要，预置播报内容）。例如，AFA-智能语音提示器。

功能特性

R 通过接收到的无线信号，播报不同提示音

R 支持固件空中升级

R 支持WF-IOT融合物联网协议

技术规格

R 输入供电：7-30VDC/50Hz

R 输入电流：500mA（12V）

R 无线频率：2.4GHz

R 通信距离：＞20米（空旷环境）

2.2.4. 智能消毒指示器

根据正在消毒的工作状态，在地面投出“消毒中”的警示字样。例如：AFL-智能消毒提示器。

功能特性

R 消毒时，在消毒区域出入口地面投射“消毒中”字样

R 支持单点控制、场景控制

R 支持16个分组控制

R 支持控制器状态查询

R 支持WF-IOT融合物联网协议

R 支持WSN无线自组网，组网规模＞65000

R 符合IEEE 802.15.4，GB/T 15629.15标准

R 支持固件空中升级

技术规格

R 输入供电：85-265VAC/50Hz

R 光源类型：COB

R 光源功率：15/25/35

R 投射距离：10m

R 光源寿命：50000h

2.2.5. 动能开关

固定在消毒场所的出入口处，方便现场人员灵活开启或关闭消毒设备。例如，APE-动能开关面板。

功能特性

R 无线控制紫外线消毒灯开关

R 支持上电绑定、解绑操作

R 自发电，无需外部供电

R 支持WF-IOT融合物联网协议

技术规格

R 供电方式：自发电

R 无线频率：2.4GHz

R 通信距离：≮ 30m

R 按键类型：自复位按键

R 外壳材质：ABS

R 使用方式：手持/墙贴/86底盒安装

R 使用环境：室内

R 按键次数：>20万次

2.2.6. 2.2.6 智能融合网关

可预设控制策略，能实时监测、管理和控制本地所有智能紫外线消毒设备，可以满足不同网际通信，具有“上电即工作、自动化运行”的免维护特性。例如，AGG-智能融合网关。

功能特性

R 支持255分组、16场景

R 支持点控、组控，开、调光、调色温控制

R 支持 外部访问 和 主动上报 模式

R 支持可变速率心跳包

R 支持IP/WIFI连接

R 支持WSN无线自组网，组网规模＞65000

R 符合IEEE 802.15.4C，GB/T 15629.15标准

R 支持WF-IoT API指令集

R 支持WF-IOT融合物联网协议

R 支持固件空中升级

技术规格

R 供电方式：12V DC

R 电源接口：DC5.5×2.1

R 网络接口：RJ45

R 无线频率：2.4GHz

R 外壳材质：ABS

R 使用方式：吸顶

R 使用环境：室内

2.2.7. 消毒智能显示屏

用于本地显示当前消毒工作状态（显示消毒时间，以及当前各个消毒设备的工作状态）。

2.2.8. 自组网节点

主要用于无线自由组网中继。例如，ADN-智能自组网节点。

功能特性

R 支持WF-IOT融合物联网协议

R 符合IEEE 802.15.4，GB/T 15629.15标准

R 支持WSN无线自组网，组网规模＞65000

R 支持固件空中升级

技术规格

R 供电方式：220V AC

R 无线频率：2.4GHz

R 通信距离：>30m（节点之间）

R 使用环境：室内

R 防护等级：IP20

2.3 云端管控设备

目前，e消毒提供的云端管控设备，主要有边缘服务器和IUMS云管控平台等两种。

2.3.1. 边缘服务器

是一种基于嵌入式操作系统，集网络、计算、存储、应用等服务功能于一体，并部署在IP网络接入端的信息技术设备，是云端协同的重要支撑设备，具有“上电即工作、自动化运行”的免维护特性。例如，AGS-智能边缘服务器。

功能特性

R ARM高端CPU，强大的边缘计算能力

R 大容量本地存储，保存历史数据，掉电不丢失

R 支持对物联子网络的集中控制和可视化管控

R 支持255分组、16内置场景

R 支持点控、组控、总控 开、关 等控制

R 支持 外部访问 和 主动上报 模式

R 支持心跳包上报

R 支持IP/WIFI连接

R 支持WSN无线自组网，组网规模＞65000

R 符合IEEE 802.15.4C，GB/T 15629.15标准

R 支持WF-IoT API指令集

R 支持WF-IOT融合物联网协议

R 支持固件空中升级

技术规格

R CPU：ARM 64位 1.5GHz 四核

R 内存：2GB RAM

R 存储：Micro-SD（16GB）

R 网络：千兆以太网

R HDMI：1×micro HDMI

R LAN：1×RJ45

R WAN：1×RJ45

R USB：2×USB2.0

R USB：2×USB3.0

R 供电：Type-C（5V/3A）

R 天线：SMA（2.4GHz）

2.3.2. IUMS云管控平台

IUMS云管控平台是由云框架（Iaas、Paas、Saas）架构设计出虚拟化的云平台框架，以SpringMVC+MiniDao+UI快速开发库为基础架构，结合先进互联网、移动互联网应用技术，融合云边端协同计算技术，采用跨平台的JAVA语言和面向对象开发技术，基于WF-IoT融合物联网开发的一款智能消毒管控软件平台，是e消毒支持局域网或广域网应用场景的关键部件。

3 3 产品组合模式

根据不同的规模用途，e消毒主要有纯物联、局域网和广域网三类拓扑结构，从而形成三种不同的产品组合方式。

3.1 纯物联拓扑

这种拓扑形式，主要由智能紫外线消毒设备和智能控制设备组成，一般用于满足小范围或独立空间紫外线消毒的管控。

e消毒产品提供三种组合方式：

1）最简方式：智能紫外线消毒设备和遥控器组合，或智能紫外线消毒设备和动能开关组合。这种方式，通过无线方式实现消毒设备的开关，可避免操作人员受到紫外线伤害；但这种方式无声光提示、不记录工作时间、不能在线管理等。

2）标准方式：在最简方式的基础上，增加智能人体感应控制器、智能语音播报器、智能消毒指示器等设备。这种方式，可通过无线方式实现消毒设备的开关，在消毒过程中有声光提示，具有较高的安全性；但这种方式仍存在不记录工作时间、不能在线管理等局限性，同时无法对较多的消毒设备进行管控。

3）高级方式：在标准方式的基础上，增加融合网关。既有标准方式的所有优点，又克服上述不足，还可对大空间部署的消毒设备进行管控。

3.2 局域网拓扑

这种拓扑形式，主要由智能紫外线消毒设备、智能控制设备和云端管控设备组成，主要满足规模较大、分布较广的消毒设备的集中统一管控。其中，这里的云端管控设备一般包括边缘服务器、采用私有云部署的IUMS云管控平台（含服务器）。当规模和功能不足以影响系统基本功能运行时，可以不包含边缘服务器。

这种结构，具有极强的可扩展性，既方便更多消毒设备的扩展，又可以借助这个物联网络拓展智能照明、实时定位、电子巡更、视频联动等诸多功能，还可以通过API接口或Web Service接口与现有业务系统进行集成。

3.3 广域网拓扑

这种拓扑形式的设备组成与局域网拓扑基本类似，只是云端管控设备必须包含边缘服务器和采用公有云部署的IUMS云管控平台（在公网内租赁服务器部署）。

4 4 主要技术特性

4.1 主要功能

e消毒产品主要有以下五项功能：

1）自动控制消毒。可通过无线遥控、定时控制、编程控制、扫码控制、远程控制等方式，对紫外消毒设备，进行自动控制；配合智能传感器等，甚至可以实现无人值守的全自动控制。

2）多重安全防护。从单个紫外消毒设备的开关、消毒现场、消毒环境、消毒时段，到通信网络及平台管控等环节进行了多重防护设计，可从根本上杜绝紫外线消毒意外伤害或事故的发生。

3）剂量精确管控。实时采集每个消毒设备的紫外光强度输出，动态计算出最佳的消毒照射时间，确保达到最佳的消毒效果。

4）时间自动记录。自动记录紫外线消毒设备的累计工作时间，当设备达到使用寿命时，自动提醒更换。

5）云端协同监管。结合边缘计算、人工智能和云边端协同技术，实现消毒工作的数据化、可视化，可在局域、广域，甚至全国范围内实现智能化消毒控制和动态监管。

4.2 关键技术

支撑e消毒主要有以下四项关键技术：

1）自主可控的唐芯物联网芯片。e消毒的集成产品都集成了唐芯物联网芯片，是e消毒的基础技术支撑。唐芯物联网芯片是针对物联网节点设备的低成本、低功耗、小型化、高集成等方面的要求，是集射频、基带于一体，具有通信、处理、组网能力和传感能力的低功耗片上系统，属于我国自主可控的物联网核心芯片。

2）创新的WF-IoT技术。e消毒采用了创新的WF-IoT技术进行集成，形成具备智能管控功能的消毒系统，可以实现远距离、全无线、大容量、中高速、免付费、低功耗的泛在物联网（Internet of EveryThing，IoE）功能，是e消毒的核心技术支撑。

WF-IoT技术是一种基于唐芯物联网芯片内核，在物理层、媒体访问控制（Media Access Control，MAC）层、空口协议层等底层，深度融合了符合国家标准的射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）、实时定位（Real Time Location Systems，RTLS）、无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）、商用物联网照明组网控制协议（Air Lamp Light Link，ALL）等专用短程无线通信（Dedicated Short Range Communication，DSRC）技术的低功耗中高速广域网通信技术，首次实现了梦寐以求的智能节点级的“雾计算”，开创了大规模应用的物联网2.0时代，具有划时代意义。

3）WF-IoT云/边/端融合计算技术。e消毒的智能紫外线消毒系统。之所以，既能以纯物联模式，在现场实现紫外消毒设备的智能管控，也支持在局域、广域，甚至全国范围内实现智能化消毒控制和动态监管，就是靠WF-IoT云/边/端融合计算技术来保证。其中：

] 云计算是统筹者，主要部署服务器上，它负责长周期数据的大数据分析，一般在周期性维护、业务决策等领域运行，适用于大范围的数据分析和智慧决策；

] 边缘计算则既是本地管理者，也是向上协调者，主要部署在边缘服务器上，具体是着眼于实时、短周期数据的分析，更好地支撑本地紫外消毒设备的控制业务及时处理执行；

] 终端计算是在消毒设备节点终端层面实现。

4）Air Nano无源无线控制技术。e消毒的智能控制设备，比如无源无线开关、无源无线控制面板、无源无线终端等产品都采用了Air Nano无源无线控制技术。所谓Air Nano无源无线控制技术，是将自能源技术、RFID技术、WSN技术、能量转换与存储、低功耗信号处理和传输技术进行一体化集成的技术，是e消毒智能交互的技术支撑。

4.3 主要性能

e消毒产品的性能主要有：

1）高可靠

R 无线自组网设计，单设备故障不影响其它设备的正常运行；

R 不依赖于IP网络，不受网络设备与网络线路故障的影响；

R 去中心化设计，不受服务器和平台软件故障影响。

2）高安全。提供预防误操作、远距无线控制、人体感应保护、消毒状态警示、人员误闯关闭、无人自动消毒、信息安全保护等多重防护措施，确保紫外消毒的绝对安全。

3）易部署。智控产品、全无线设计，系统组成简单，不用布线施工、免装修，基础条件要求低，无论是新建项目还是既有系统升级改造，均可在极短的时间内完成实施，部署简单、快速。

4）免维护。所有设备和基础网络，均具有“上电即工作、自动化运行”的免维护特性，无需专业人员运维管理。

5）可扩展。既方便更多消毒设备的扩展，又可以借助这个物联网络拓展智能照明、实时定位、电子巡更、视频联动等诸多功能，还可以通过API接口或Web Service接口与现有业务系统进行集成。

4.4 主要优势

e消毒主要有下列优势：

1）全自动消毒控制。实现紫外线消毒的数字化、自动化和智能化一站式管理，流程简单，彻底颠覆传统人工操作管理的繁琐模式，极大降低管理人员的工作量和人工成本，对减少区域感染性疾病的发生和流行性疾病的播散防控具有重要的意义。

2）杜绝意外伤害或事故。采用多重防护技术，实现从单个紫外消毒设备、消毒现场、消毒环境、消毒时段、网络通信等各个环节的安全防护，可以从根本上杜绝紫外线消毒意外伤害或事故的发生。

3）确保紫外线消毒效果。记录紫外线消毒设备的工作时间；自动提醒更换寿命到期的消毒设备；根据紫外线输出情况，动态计算最佳的消毒照射时间，确保达到最佳的消毒效果；根据人群聚集环境的抽样结果，远程增加消毒时间，确保消毒效果，从而大大降低相关人员接触潜在污染环境的几率。

4）消毒全程动态监管。根据消毒空间、区域、消毒设备的紫外光强度输出情况以及细菌/病毒等被灭杀对象的实际情况，通过边缘服务和人工智能策略控制，动态控制消毒的时机和时长，对各个空间、区域的消毒状况实现动态的数据化、可视化监管，为感染防控提供依据。

5）组成简单、成本低廉。采用全无线、免维护、免装修设计，系统组成简单，没有多余或额外的设备，不用布线施工，可以大幅度减少日常使用与管理成本，其全寿命周期费用（Life CycleCost，LCC），不超过传统人工管控的紫外线消毒项目的65%。

6）提供灵活多样的控制方式。提供无源无线控制、自动感应控制、移动客户端控制、手机扫码控制、平台统一控制等各种方式的现场级控制，可以适应各级管理部门的应用需要。

7）扩展功能强。依托的WF-IoT，具有极强的扩展性，相关的机电设备、传感器、人员、装备、环境等都可以随时根据需要加入到末梢网络中来，实现更加智能化的控制； 也可弹性扩展配置边缘服务器和云端管控系统，管理人员可通过智能客户端、手机、平板电脑、浏览器、二维码等，对散布在各处的紫外线设备进行实时在线监测和管理，可以实现单个设备、分组或集中开/关控制和实时数据监测。 同时，结合边缘计算、人工智能和云边端协同技术，可在局域、广域，甚至全国范围内实现智能化消毒控制和动态监管，以满足多样化场景的扩展应用。

5 与常见消毒方法及技术的对比

5.1 常见的消毒方法

今年，随着新冠病毒疫情（NCP）在全国爆发，单位或个人空前重视工作和生活环境的消毒，各种消毒方法纷纷呈现在大众眼前。其中，为大众所熟知的消毒法主要有：药液消毒、高温消毒、紫外消毒和臭氧消毒等四种。

1）药液消毒，属化学消毒范畴，一般用消毒药剂，通过喷洒、浸泡、涂抹等形式，使微生物机体的蛋白质组织变性而达到消毒目的。优点是实施简单、应用广泛；缺点是有化学残留，可能导致二次污染，会留异味，成本消耗较大。

2）高温消毒，一般采用加热，并保持一定时间，即可使微生物机体的蛋白质组织发生变性，从而达到消毒目的。优点是条件要求不高、加热即可；缺点是需加/传热装置，功率消耗大，易使被保护对象出现损坏和变形。

3）紫外消毒，利用紫外线辐射，引起微生物机体的细胞成份、特别是核酸、原浆蛋白和酸发生变化，导致微生物死亡，从而达到消毒目的。优点是高效性、广谱性、彻底性、无抗药性和没有二次污染等；缺点是极易造成人身伤害。

4）臭氧消毒，是将臭氧释放在密闭空间，由于臭氧是一种强氧化剂，进行生物化学氧化反应，破坏细胞器的DNA或RNA，以达到杀菌消毒目的。优点是臭氧在空气中弥漫快而均匀，消毒无死角；缺点是消毒时间长（近1小时），遇水会减弱臭氧的消毒作用，臭氧对人体有害且有异味，消毒后须换风或等待。

5.2 紫外消毒的比较优势

紫外线消毒具有无色、无味、无化学物质遗留等优点，相对其他三种消毒法，有以下比较优势：

1）在灭杀效果上，紫外线消毒可以显著提高室内环境（密闭环境）的消毒效果，特别是消毒液喷洒不到位的区域，比如建筑物高层吸附的微生物，其效果比药液消毒更显著，可达到医疗高级别消毒的效果；

2）在操作使用上，紫外线消毒只需设备一开一关即可，而高温消毒则需要可靠的加热设备还要进行一系列操作过程，其操作方便性较差；

3）在环境保护上，紫外线消毒无化学物质残留，可大大降低消毒对环境的污染，这比药液消毒和臭氧消毒更加环保。

5.3 紫外消毒灯的现状

当前，随着疫情防控力度持续加强，具有杀菌消毒效果的装置也受到人们的关注。目前，紫外消毒灯主要有紫外线杀菌灯、臭氧型紫外消毒灯和紫外线空气消毒器等三种。

1）紫外线杀菌灯，是一种采用石英玻璃或其他透紫玻璃的低气压汞蒸气放电灯，以其紫外辐射来杀灭细菌和病毒。

2）臭氧型紫外消毒灯，是利用紫外灯发出特定波长（一般185nm）的紫外光，附近空气吸收紫外光，发生化学反应，产生臭氧，然后利用空气弥漫，实现臭氧消毒。

3）紫外线空气消毒器，是利用紫外线杀菌灯、过滤器和风机组合成的一种消毒器械。具体是通过紫外线辐射对通风换气位置进行过滤除菌，以达到消毒目的，这对于密闭空间的消毒极有意义。

其实，上述消毒设备，其核心均是紫外消毒灯。当然，为满足不同应用场景的需要，目前有的厂家，还推出了其他几种紫外消毒灯：

1）红外感应紫外线消毒灯。具有最简单的感应智能，当感应有人时，自动关闭紫外灯，属于安全保护措施。这种智能，无法通信，不能集中控制，仅适合单灯。

2）移动式紫外线消毒灯/车。可以便携、移动，但必须人工操作且需专业防护，存在误伤害的可能。近日，美国主要机场上线了移动式紫外消毒车，用于机舱消毒，具有一键消毒功能，但车上附加的智能控制设备和安全防护设施的费用极高。

3）家用紫外线消毒灯。适合家居场景，有的具有无线遥控，有的具有红外感应智能，有的甚至还可以通过互联网，对消毒灯进行开关控制。但这些智能一般仅适合单灯控制。

5.4 对现有紫外消毒灯的提升意义

e消毒是现有紫外消毒灯的提升意义，具体在于：

R 使普通设备，支持无线自由组网通信，其开、关、调节等控制指令可无线传输；

R 操作人员可在30米、甚至更远的距离对设备进行无线遥控，有足够的安全距离，不必担心被紫外线照射；

R 一旦探测到消毒现场有人闯入紫外线照射范围，即可直接关闭消毒设备；

R 当有人接近时，播报正在消毒的警告；

R 在消毒现场地面投射出“消毒中”的警示字样，以警告人员误入消毒现场而受到伤害；

R 可设置消毒设备自动开启的时段。比如，在没人的午夜，用电负荷小，工作电压稳定时，自动开启紫外线消毒灯，达到预定效果后自动关闭；

R 可通过无线网络，在关闭消毒设备的同时，自动联动通风机（或换气扇），对消毒现场残留的臭氧进行通风换气，换气结束后同步关闭语音播报器和消毒指示器；

R 结合平台管控，可根据人群聚集环境的抽样结果，自动增加消毒时间，确保消毒效果，可大大降低人力资源要求，减少相关人员接触潜在污染环境的几率；

e消毒的智能与一般的感应智能和单体智能有显著不同，它具有“远距无线控制、人体感应保护、消毒状态警示、人员误闯关闭、定时自动消毒”等多重智能防护，能从根本上解决传统紫外消毒和臭氧消毒的管控难题，实现更智能、更安全、更可靠、更高效的消毒。

e消毒的问世，必将使传统紫外消毒和臭氧消毒获得颠覆性的提升。随着e消毒的市场推动，智能消毒技术必将使紫外消毒灯的应用从医院、检验检疫中心、生化实验室、隔离观察室、自来水厂等专业场所，扩展到养老院、幼儿园/学校、电梯、办公室/会议室、餐厅/食堂、地铁站/车站/候机室、体育场馆、电影院、娱乐会场、超市/商场以及家居环境进行应用等大众场所，成为防控传染病毒传播的最佳利器。

6 与药液消毒的费用对比分析

药液消毒是最常见的消毒手段。一直给人“投入小、见效快”的印象。但通过深入分析，由于人员工资和一次性材料消耗的常态化支出，药液消毒的后期费用增长显著，比起“一次投入、始终可用”的e消毒来说，没有费用优势。

6.1 概述

某单位有100平方米的办公场所，要求每个工作日至少消毒2次。下面，分别测算药液消毒与e消毒的费用。

6.2 药液消毒方案

消毒工作外包，每个工作日，分摊费用的测算结果。

注：每个月的工作日计22天，每个工作日计8小时。

6.3 e消毒方案

安装e消毒产品（包括智能紫外消毒灯和动能开关），每天开机消毒2次，每次30分钟。

参考 WS/T 367-2012 《医疗机构消毒技术规范》，并依据GB 19837-2005 《紫外线消毒设计规范》，要求“每立方米空间的紫外线辐射功率不小于1.5W”。为此，100平方米的房间，将紫外消毒灯吊装在距地面2米高的位置，采用就近取电方式。其消毒空间的体积为200立方米，需要总的紫外线辐射功率约300W，则该办公场所需部署10台30W智能紫外消毒灯和1只动能开关，每个工作日分摊费用的测算结果。

注1：动能开关和单芯线缆按8000小时分摊。

注2：紫外灯可直接就近接入附近的照明线路，所需线缆更短。

6.4 两个方案的费用比较

根据上述费用测算情况，对两个方案的初次投入和后期费用（按主要产品最短8000小时寿命的时间长度【即工作日为1000天】计）进行对比测算，结果见图所示。

其中：

] 初次投入：药液消毒只需802元，而e消毒需要8414元，是药液消毒的10倍；

] 后期费用：药液消毒，由于人员工资和一次性材料的消耗，后期费用为13098元；而e消毒后期费用仅增加180元的用电费用，远远低于药液消毒的费用。

上述结果说明：首次投入，药液消毒的费用低；后期使用，e消毒的费用更低。

7 e消毒的产业生态

目前，e消毒的供应链主要包括飞利浦、欧司朗等国际知名紫外灯生产商，e消毒自主设计的智能控制设备由中电科技、华耀电子等有国防军工背景厂家进行生产制造，云端管控设备、传感器及其他配套设备均选与知名厂家合作，结合e消毒独创的云管控平台软件，即可为各类紫外线消毒场合提供过硬的智能消毒产品。

网址：http://www.e-xiaodu.cn