Geavanceerde faciliteiten Efficiënte productieDe rondvliegende drones zijn de afgelopen jaren hotspots geweest, van de eerste luchtfotografie tot drone-verlichting, drone variërend, drones tot nieuwjaar, allerlei toeters en bellen.
Onlangs hebben Koreaanse ontwerpers een nieuw concept voor de UVC-LED-drone geïntroduceerd voor desinfectie van metrostations.
Zodra het nieuws uitkwam, spraken de kleine partners in de industrie erover: "Toen onze UVCLED-applicatie nog in verschillende dozen en waterdispensers gooit, hebben anderen al in de lucht gespeeld." Is dit nieuwe toepassingsscenario grillig of praktisch?
Dit soort producten dat eruitziet als een gimmick is eigenlijk niet de eerste keer in de branche.
Toen NIKKISO in 2017 de UVC-LED watersterilisatiemodule met 120LPM flow aankondigde, vonden veel mensen dat dit slechts een vaas is die de kracht van onderzoek en ontwikkeling toont. De hoge prijs kan de wereld overtuigen zich terug te trekken.
Uit de meest recente informatie blijkt echter dat dit product na voortdurende optimalisatie en een jaar veldexperiment een doorbraak heeft geopend in de sterilisatie van aquacultuurwater en zich verplaatst naar het gebied van watersterilisatie in fabrieken en zwembaden.
De reden is heel eenvoudig: dit product vangt het rauwe voedsel van de Daiwa-mensen die van waterproducten houden. Het aquacultuurproces moet worden gesteriliseerd. Dit is de markt die de pijn van traditionele watersterilisatieproducten van kwiklampen heeft opgelost: de toename van de watertemperatuur heeft invloed op de pH-waarde van water en op waterproducten. De smaak en reactie met zeewatermineralen beïnvloeden het gebruik van kalk op het glasoppervlak.
Dezelfde prestaties en levenscycluskosten als kwiklampen, betere verkoop van aquacultuur en lagere onderhoudskosten zijn een directe uiting van hun economische voordelen.
Voor de drone die voor me staat, zal ik ook een eenvoudige analyse maken van de drie aspecten van pijnpunt, technische haalbaarheid en economisch voordeel. Ik hoop dat ik een steen kan gooien om jade aan te trekken en samen te denken.
01 Eén product lost drie pijnpunten op
De huidige manier om metrostations te desinfecteren is als volgt:
• Voor binnenlucht worden ventilatie en filtratie hoofdzakelijk gebruikt om de luchtkwaliteit te verbeteren. Het airconditioningsysteem van sommige stations maakt gebruik van filterapparatuur met gemiddelde efficiëntie op basis van statische elektriciteit met hoog voltage. Het is noodzakelijk om het airconditioningsysteem regelmatig schoon te maken, te demonteren en te desinfecteren.
• Spuit of veeg het desinfectiemiddel handmatig af op belangrijke punten zoals leuningen, stoelen, kaartautomaten en roltrappen die het menselijk lichaam vaak aanraakt. Het desinfectiemiddel heeft een snel, langdurig dodend effect op verschillende pathogene bacteriën en is niet corrosief voor de voorzieningen in de cabine.
De bovenstaande desinfectiemethoden hebben de volgende pijnpunten:
• Overmatig vertrouwen op mechanische ventilatie. Sterilisatie door windcycli is gebaseerd op het principe van verdunning en de aanwezigheid van slecht geventileerde dode hoeken maakt het moeilijk voor schadelijke micro-organismen om in korte tijd volledig te worden verwijderd.
• Microben vermenigvuldigen meestal sneller dan doden. De verspreiding van virussen en bacteriën hangt nauw samen met temperatuur en vochtigheid. De omgeving in het station is geschikt voor de groei van de meeste pathogenen en het luchtkanaal van het airconditioningsysteem wordt een broeinest voor microbiële reproductie. Het ventilatiesysteem dat oorspronkelijk werd gebruikt voor sterilisatie is een hulpmiddel geworden voor het overbrengen van ziektekiemen.
• Gebrek aan vermogen om snel en veilig te reageren op noodsituaties zoals uitbraken van kwaadaardige infectieziekten.
De hal van het metrostation moet een of meer desinfectiemethoden invoeren om de bovengenoemde risico's aan te pakken. De UVC-LED desinfectiedrone is een goede keuze:
• Introduceer deze meer gerichte desinfectiemethode om desinfectie te garanderen in slechte ventilatie of op dode plekken. Het verhogen van de sterilisatiesnelheid kan de snelle verspreiding van schadelijke micro-organismen effectief remmen.
• Geschikt voor oppervlakte-desinfectie van belangrijke locaties, niet-giftige en geurresten, zonder handmatige tussenkomst, kan veel repetitief werk bereiken tijdens de uitval van de metro. Padplanning kan de gecoördineerde werking van meerdere drones realiseren om de hele ruimte zonder dode hoek te desinfecteren.
• Een veilige reactie op noodsituaties. UVC-LED heeft een effectief dodend effect op risicovolle infectieuze virussen zoals SARS, MERS en griep. In een noodgeval kan de drone de eerste zijn die de ruimte binnengaat waar op enig moment een hoog risico-virus kan bestaan voor observatie en desinfectie. Om te voorkomen dat het virus zich verspreidt, kan de drone worden geconcentreerd op de aangewezen locatie voor vernietiging nadat de taak is voltooid.
De dekking van de metro in Zuid-Korea is hoog en de dichtheid van metrostations is hoog. De MERS die eerder uitbrak, werd zelfs door de hele stad gedesinfecteerd. Ik geloof dat ze bij het zoeken naar nieuwe manieren om openbare plaatsen te steriliseren, steeds urgenter denken dan de Chinezen. De UVC-LED desinfectiedrone lost drie pijnpunten tegelijkertijd op, wat met andere desinfectiemethoden niet mogelijk is. Vanuit dit oogpunt is de opkomst van dit concept niet ongegrond.
02 Efficiëntie en uithoudingsvermogen van lichtbronnen worden knelpunten
Als een montageplatform voor de sterilisatiemodule hangen de prestaties van de drone nauw samen met het sterilisatie-effect. De UVC-LED-lichtbronmodule moet worden gekoppeld aan de overeenkomstige warmteafvoer- en voedingsmodule, die bepaalde eisen stelt aan de belasting en voeding van de drone. Ik gebruikte een binnenlands bekend merk, de vierrotor-luchtfoto-drone met een startgewicht van 1400 g als object van transformatie, om het sterilisatievermogen te evalueren.
Ervan uitgaande dat de UVC-LED-sterilisatiemodule wordt gebruikt in plaats van de originele opname- en beeldtransmissiemodule, blijft het gewicht van de hele machine ongewijzigd. Vanwege een hoger stroomverbruik moet de levensduur van de batterij echter opnieuw worden beoordeeld. De drone heeft een batterijcapaciteit van 90 Wh en een batterijduur van 30 minuten. Dat wil zeggen, het stroomverbruik van de hele machine is ongeveer 180W. Nadat de schiet- en kaartmodule is verwijderd, is het stroomverbruik van de dronemotor en het vluchtregelsysteem ongeveer 140W. Het stroomverbruik van de nieuw toegevoegde UVC-LED-sterilisatiemodule wordt berekend volgens 100W. Het totale stroomverbruik van de gemodificeerde UAV is 240W. Wanneer de batterij hetzelfde startgewicht heeft, wordt de levensduur van de batterij verkort tot 20 minuten.
Wat betreft de plaatsingspositie van de UVC-LED-lichtbronmodule, aangezien het midden van de drone een verzamelplaats is voor batterijen, vluchtregelapparatuur en verschillende soorten sensoren, is het duidelijk niet geschikt voor het huisvesten van de lichtbronmodule. Het is een goede manier om de lichtbronmodule in de buurt van de vier rotoren in het conceptdiagram te verspreiden. Terwijl de warmtebron wordt verspreid, kan de windstroom van de rotor ook helpen om warmte af te voeren. Bovendien is een dergelijk ontwerp ook gunstig om het verlichtingsbereik en de uniformiteit van het licht te vergroten.
De wielbasis van deze drone is 350 mm en de grootte en installatiepositie van de vier UVC-LED-lichtbronmodules zijn zoals aangegeven in de gele positie. Volgens de berekening van 4% foto-elektrische conversie-efficiëntie, is het lichtvermogen van elke lichtbronmodule 1000 mw, is de lichtuittreehoek 30 graden en wordt de lichttransmissie van lucht berekend volgens 80% / m. De optische simulatie laat zien dat het verlichtingsgebied op een afstand van 1 m (het onderste ontvangende oppervlak) 0,65 vierkante meter is en de gemiddelde lichtintensiteit 0,5 mw / cm2 is.
Peer-onderzoeken hebben aangetoond dat dezelfde UV-doses voor gewone influenza- en MRSA-virussen respectievelijk 7mJ / cm2 en 18mJ / cm2 zijn, met hetzelfde dodenpercentage van 99,99%. Als het griepvirus wordt gebruikt als desinfectiestandaard, kan een drone in 15 seconden ongeveer 1 kubieke meter ruimtedesinfectie bereiken en een drone kan tijdens de levensduur 80 kubieke meter ruimte bereiken. Een gewone metrostationhal wordt berekend op basis van een oppervlakte van 10.000 vierkante meter en een gemiddelde hoogte van 5 meter. Het is noodzakelijk om 600 soorten drones te verzenden om volledige desinfectie van het volledige metrostation te bereiken.
Ervan uitgaande dat de WPE van de UVC-LED-bron wordt verdubbeld, wordt de levensduur van de drone verdubbeld en wordt het sterilisatie-effect op passende wijze verminderd. Het aantal drones in een metrostationhal zal naar verwachting dalen tot minder dan 100.
Samenvattend, de UVC-LED-desinfectiedrone is technisch haalbaar, maar de sterilisatieruimte van een station is momenteel stressvol, en misschien is een afdeling hier beter geschikt voor.
03 Energiebesparende en niet-besparende methode voor ruimtesterilisatie
Om de binnenluchtkwaliteit te waarborgen, werkt de ventilatie-uitrusting van het metrostation al vele jaren. Verwijzend naar de ventilatiemodus in de onderstaande tabel, is het stroomverbruik van de ventilatie-apparatuur ook 6,6 kW tijdens de uitvalperiode en zal het stroomverbruik jaar na jaar toenemen naarmate de bedrijfstijd toeneemt.
Met de bestaande technische mogelijkheden vereist het gebruik van UVC-LED-drones om sterilisatie in een metrostation te bereiken in totaal 600 sorties, een totaal stroomverbruik van 5,4 kWh. Naarmate de efficiëntie van de lichtbron toeneemt, zal deze waarde blijven dalen.
Het is niet moeilijk om te vinden dat de UVC-LED-drone een efficiëntere en energiebesparende manier is om de metroruimte te steriliseren. Deze manier om elektriciteit te besparen, bespaart echter geen geld.
Met de verbetering van de UVC-LED-efficiëntie in de toekomst, kan de vooruitgang van batterijmaterialen, zelfs in combinatie met draadloze oplaadtechnologie, het aantal drones dat nodig is voor desinfectie van de ruimte aanzienlijk verminderen. Bovendien kan de UAV ook parttime beveiligingsbewaking uitvoeren en helpen bij het handmatig controleren van de verborgen gevaren van de auto- en spoorwegfaciliteiten. Op dat moment zou het concept echte economische voordelen kunnen opleveren.