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              UVC-LED消毒無(wú)人機(jī)到底可不可行?

              2019/8/6 14:19:02 作者: 來(lái)源:LEDinside
              摘要:飛來(lái)飛去的無(wú)人機(jī)一直是近幾年的熱點(diǎn),從最開(kāi)始的航拍,到無(wú)人機(jī)照明,無(wú)人機(jī)測(cè)距,無(wú)人機(jī)拜年,各種花里胡哨。

                飛來(lái)飛去的無(wú)人機(jī)一直是近幾年的熱點(diǎn),從最開(kāi)始的航拍,到無(wú)人機(jī)照明,無(wú)人機(jī)測(cè)距,無(wú)人機(jī)拜年,各種花里胡哨。

                最近,韓國(guó)的設(shè)計(jì)師又帶來(lái)了一個(gè)新概念,用于地鐵站消毒的UVC-LED無(wú)人機(jī)。

                消息一出,業(yè)內(nèi)的小伙伴紛紛議論:“我們的UVCLED應(yīng)用還在各種盒子、飲水機(jī)里折騰的時(shí)候,別人居然已經(jīng)玩上天了。”這個(gè)新的應(yīng)用場(chǎng)景究竟是異想天開(kāi)還是切實(shí)可行?

                其實(shí),這樣看似噱頭的產(chǎn)品亮相在行業(yè)中不是第一次。

                2017年,當(dāng)NIKKISO公布120LPM流量的UVC-LED水殺菌模組的時(shí)候,很多人都覺(jué)得只這是個(gè)展示研發(fā)實(shí)力的花瓶,高昂的價(jià)格可以勸退世人。

                然而最新的信息表明這款產(chǎn)品經(jīng)過(guò)不斷的優(yōu)化和一年的實(shí)地實(shí)驗(yàn)后,已從水產(chǎn)養(yǎng)殖水殺菌打開(kāi)突破口,并且正往工廠、泳池用水殺菌領(lǐng)域邁進(jìn)。

                原因很簡(jiǎn)單:這款產(chǎn)品抓住了大和民族熱愛(ài)水產(chǎn)品生食,水產(chǎn)養(yǎng)殖過(guò)程中必須殺菌這個(gè)剛需市場(chǎng),解決了傳統(tǒng)汞燈水殺菌產(chǎn)品的痛點(diǎn):水溫升高影響水的PH值從而影響水產(chǎn)口感、與海水礦物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)在玻璃表面結(jié)垢影響使用。

                與汞燈同等的性能和生命周期成本,更好的水產(chǎn)銷(xiāo)量與更低的維護(hù)成本,是其經(jīng)濟(jì)效益的直觀體現(xiàn)。

                對(duì)于眼前這個(gè)無(wú)人機(jī),本人也將從解決痛點(diǎn),技術(shù)可行性,經(jīng)濟(jì)效益這三方面做一個(gè)簡(jiǎn)單的分析。望能拋磚引玉,與大家共同思考。

                01 一個(gè)產(chǎn)品解決三個(gè)痛點(diǎn)

                目前地鐵車(chē)站的消毒方式是這樣的:

                ? 對(duì)于室內(nèi)空氣,主要是采取通風(fēng)和過(guò)濾來(lái)改善空氣質(zhì)量。部分站廳空調(diào)系統(tǒng)采用了以高壓靜電為主的中效過(guò)濾設(shè)備,需要定期對(duì)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行清洗和拆洗消毒。

                ? 對(duì)于人體經(jīng)常接觸的扶手、座椅、售票機(jī)、自動(dòng)扶梯等重點(diǎn)位置,需要人工噴灑或擦拭消毒液。消毒液對(duì)各種致病菌具有快速、長(zhǎng)時(shí)間的殺滅作用,并且對(duì)車(chē)廂內(nèi)設(shè)施沒(méi)有腐蝕性。

                目前地鐵車(chē)站的消毒方式

                以上的消毒方式存在如下痛點(diǎn):

                ? 過(guò)分依賴(lài)機(jī)械通風(fēng)。風(fēng)循環(huán)殺菌基于稀釋原理,加上有通風(fēng)不良的死角存在,有害微生物很難在短時(shí)間內(nèi)被徹底清除。

                ? 微生物繁殖的速度往往大于滅殺速度。病毒、細(xì)菌傳播繁殖與溫濕度密切相關(guān),車(chē)站內(nèi)環(huán)境適宜多數(shù)病原體生長(zhǎng),空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)管成為微生物繁殖的溫床。原本用于殺菌的通風(fēng)系統(tǒng),反而成為了傳播病菌的工具。

                ? 缺乏快速、安全應(yīng)對(duì)惡性傳染病爆發(fā)等突發(fā)事件的能力。

                地鐵站廳需要引入一種或多種消毒方式去應(yīng)對(duì)上述的風(fēng)險(xiǎn)。而UVC-LED消毒無(wú)人機(jī)是一個(gè)很好的選擇:

                ? 引入這種更具針對(duì)性的消毒方式,在通風(fēng)不暢或存在死角時(shí)也能保證消毒效果。殺菌率的提升對(duì)迅速繁殖的有害微生物可以有效抑制。

                ? 適合于對(duì)重點(diǎn)位置進(jìn)行表面消毒,無(wú)毒副和氣味殘留,無(wú)需人工參與,可在地鐵停運(yùn)期間實(shí)現(xiàn)大量重復(fù)性勞動(dòng)。通過(guò)路徑規(guī)劃可以實(shí)現(xiàn)多臺(tái)無(wú)人機(jī)的協(xié)同操作對(duì)整個(gè)空間進(jìn)行無(wú)死角的消毒

                ? 一個(gè)安全的突發(fā)事件應(yīng)對(duì)手段。UVC-LED對(duì)SARS、MERS、流感等高危傳染性的病毒具有高效的滅殺作用,緊急情況下無(wú)人機(jī)可以在任意時(shí)間首當(dāng)其沖進(jìn)入可能存在高危病毒的空間進(jìn)行觀察與消毒。為了防止病毒擴(kuò)散無(wú)人機(jī)在任務(wù)完成后可以集中到指定地點(diǎn)等待銷(xiāo)毀。

                韓國(guó)地鐵覆蓋率高,地鐵站密度大。之前爆發(fā)的MERS更是搞得全城消毒,風(fēng)聲鶴唳。相信在尋求新型的公共場(chǎng)所殺菌方法上,他們比國(guó)人思考的更多,也更加的緊迫。UVC-LED消毒無(wú)人機(jī)一個(gè)產(chǎn)品同時(shí)解決三個(gè)痛點(diǎn),這是其他的消毒方式無(wú)法做到的。從這點(diǎn)來(lái)說(shuō),這款概念的出現(xiàn)并非空穴來(lái)風(fēng)。

                02 光源效率與續(xù)航能力成為瓶頸

                作為殺菌模塊的搭載平臺(tái),無(wú)人機(jī)的性能與殺菌效果息息相關(guān)。UVC-LED光源模組需要搭配相應(yīng)的散熱和供電模塊,對(duì)無(wú)人機(jī)的載重和供電能力有一定的要求。本人以一款國(guó)內(nèi)知名品牌的,起飛重量1400g的四旋翼航拍無(wú)人機(jī)作為改造對(duì)象,評(píng)估殺菌能力。

                假設(shè)使用UVC-LED殺菌模塊替代原有的拍攝和圖傳模塊后,整機(jī)重量保持不變。但由于功耗增加,續(xù)航時(shí)間需要重新評(píng)估。該款無(wú)人機(jī)的電池容量為90Wh,續(xù)航時(shí)間為30min。也就是整機(jī)功耗約180W,除去拍攝和傳圖模塊后,無(wú)人機(jī)旋翼電機(jī)和飛控系統(tǒng)的功耗約140W。新增的UVC-LED殺菌模塊功耗按照100W計(jì)算,改造后的無(wú)人機(jī)總功耗為240W,在電池不變起飛重量不變的情況下,續(xù)航時(shí)間縮短為20分鐘。改造前后的對(duì)比如下表:

                無(wú)人機(jī)改造前后參數(shù)對(duì)比

                關(guān)于UVC-LED光源模組的安放位置,由于無(wú)人機(jī)中心是電池、飛控設(shè)備和各類(lèi)傳感器的聚集地,顯然不適合安放光源模組。概念圖中光源模組分散安裝在四個(gè)旋翼附近是比較好的方式,在分散熱源的同時(shí),旋翼的風(fēng)流也可幫助散熱。另外這樣的設(shè)計(jì)還有利于增加光照范圍和光均勻性。

                該款無(wú)人機(jī)軸距為350mm,4個(gè)UVC-LED光源模組的尺寸及安裝位置如下圖黃色位置。按照4%的光電轉(zhuǎn)化效率計(jì)算,每個(gè)光源模組光功率為1000mw,出光角30度,空氣的透光率按照80%/m計(jì)算。光學(xué)模擬顯示在1米的距離處(最下方接收面)的光照面積為0.65平米,平均光強(qiáng)為0.5mw/cm2。

                UVC-LED光源位置及光照模擬效果

                同行的研究表明,同為99.99%滅殺率情況下,普通流感病毒和MRSA病毒需要的UV劑量分別為7mJ/cm2與18mJ/cm2。若以流感病毒作為消毒標(biāo)準(zhǔn),一臺(tái)無(wú)人機(jī)15秒可以實(shí)現(xiàn)約1立方米空間的消毒,一臺(tái)無(wú)人機(jī)續(xù)航時(shí)間內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)80立方米空間的消毒。一個(gè)普通地鐵站廳按照面積10000平米、均高5米計(jì)算,需要出動(dòng)600架次無(wú)人機(jī)才可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)地鐵站的全面消毒。

                假設(shè)UVC-LED光源的WPE提升一倍,無(wú)人機(jī)續(xù)航時(shí)間增加一倍、同時(shí)適當(dāng)降低殺菌效果,一個(gè)地鐵站廳殺菌的無(wú)人機(jī)出動(dòng)次數(shù)有望降到100架次以?xún)?nèi)。

                綜上,UVC-LED消毒無(wú)人機(jī)具備技術(shù)可行性,但是目前一個(gè)車(chē)站的殺菌空間對(duì)它來(lái)說(shuō)壓力山大,或許一個(gè)病房更適合它。

                03 省電不省錢(qián)的空間殺菌方式

                為了保證室內(nèi)空氣質(zhì)量,地鐵站通風(fēng)設(shè)備是長(zhǎng)年運(yùn)行的。參照下表的通風(fēng)模式,地鐵車(chē)站在停運(yùn)時(shí)段,通風(fēng)設(shè)備功耗也有6.6kW,而且隨著運(yùn)行時(shí)間的增加,功耗會(huì)逐年上升。

                地鐵空調(diào)通風(fēng)設(shè)備能耗

                以現(xiàn)有的技術(shù)能力,用UVC-LED無(wú)人機(jī)實(shí)現(xiàn)一個(gè)地鐵站廳的殺菌共需要600架次,合計(jì)耗電5.4kWh。隨著光源效率的提升,這一數(shù)值會(huì)持續(xù)下降。

                不難發(fā)現(xiàn),UVC-LED無(wú)人機(jī)是一種更高效節(jié)能的地鐵空間殺菌方式,然而現(xiàn)階段這種省電的方式并不省錢(qián)。

                隨著未來(lái)UVC-LED效率提升,電池材料的進(jìn)步,甚至再結(jié)合無(wú)線充電技術(shù),可以大幅縮減空間消毒所需的無(wú)人機(jī)數(shù)量。另外無(wú)人機(jī)在殺菌的同時(shí)還可以兼職安防監(jiān)控、輔助人工進(jìn)行車(chē)廂及鐵路設(shè)施隱患排查等功能。那時(shí)這個(gè)概念才能產(chǎn)生真正的經(jīng)濟(jì)效益。

                韓國(guó)注重公共場(chǎng)所的UVC-LED應(yīng)用,之前就有電梯扶手的殺菌產(chǎn)品,現(xiàn)在又有了新型消毒光源和無(wú)人機(jī)的跨界融合。無(wú)論這些概念最終能否實(shí)現(xiàn),這種思考的方式都值得我們借鑒。

                UVC-LED應(yīng)用已經(jīng)超出了LED行業(yè),我們應(yīng)該走出原有的圈子,多和其他行業(yè)的朋友們喝喝茶。誰(shuí)知道下次UVC-LED會(huì)不會(huì)集成到網(wǎng)吧電腦的機(jī)箱中,亦或是外賣(mài)送餐機(jī)器人的口袋里?

                不怕做不到就怕想不到,希望大家都能挖掘出有潛力的產(chǎn)品。


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