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UVC-LED消毒无人机到底可不可行?

2019-08-22 点击:1027

LEDinside我想昨天分享

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飞行的无人机近年来一直是热点,从最初的航拍,到无人机照明,无人机测距,无人机到新年,各种铃声和口哨。

最近,韩国设计师为地铁站消毒的UVC-LED无人机带来了新的概念。

一旦消息传出,该行业的小伙伴们就谈到了这一点:“当我们的UVCLED应用仍在各种盒子和饮水机中折腾时,其他人已经在天空中玩耍了。”这个新的应用场景是异想天开还是实用?

事实上,这种看起来像噱头的产品并不是业内第一次。

2017年,当NIKKISO宣布采用120LPM流量的UVC-LED水消毒模块时,很多人认为这只是一个展示研发实力的花瓶。高昂的价格可以说服世界撤退。然而,最新资料表明,经过持续优化和一年的田间试验,该产品已经从水产养殖水杀菌开辟了一个突破,并正在进入工厂和游泳池的水消毒领域。

原因很简单:该产品捕获了喜爱水产品的大和人的生食。水产养殖过程必须进行消毒。这是解决传统汞灯水杀菌产品痛苦的市场:水温升高会影响水的pH值,影响水产品。与海水矿物质的味道和反应影响玻璃表面上的水垢的使用。

与汞灯相同的性能和生命周期成本,更好的水产养殖销售和更低的维护成本是其经济效益的直接体现。

对于我面前的无人机,我还将从痛点,技术可行性和经济效益三个方面进行简单分析。我希望我可以扔砖来吸引玉石并一起思考。

01

一种产品解决了三个痛点

目前对地铁站进行消毒的方法是:

对于室内空气,通风和过滤主要用于改善空气质量。某些站的空调系统采用基于高压静电的中效过滤设备。有必要定期清洁,拆卸和消毒空调系统。

对于人工触摸的扶手,座椅,售票机,自动扶梯和其他关键位置,需要手动喷洒或擦拭消毒剂。消毒剂对各种致病菌具有快速,长期的杀灭作用,对机舱内的设施无腐蚀性。

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目前地铁站的消毒方法

上述消毒方法有以下几点:

过度依赖机械通气。风循环灭菌基于稀释原理,并且存在通风不良的死角使得有害微生物难以在短时间内完全除去。

微生物繁殖率通常高于杀死率。病毒和细菌的传播与温度和湿度密切相关。车站的环境适合大多数病原体的生长,空调系统的风道成为微生物繁殖的温床。最初用于灭菌的通风系统已成为传播细菌的工具。

缺乏快速安全应对恶性传染病爆发等紧急情况的能力。

地铁站大厅需要引入一种或多种消毒方法来应对上述风险。 UVC-LED消毒无人机是一个不错的选择:

引入这种更有针对性的消毒方法,以确保在通风不良或存在死角时进行消毒。提高杀菌率可有效抑制有害微生物的快速繁殖。

?适用于关键部位的表面消毒,无毒无味残留,无需人工干预,可在地铁停运期间实现大量重复劳动。通过路径规划,可以一起操作多个无人机,以消除整个空间的死角。

安全的应急响应。 UVC-LED对SARS,MERS和流感等高危传染性病毒具有有效杀灭作用。在紧急情况下,无人机可能是第一个进入可能存在高风险病毒的空间,随时进行观察和消毒。为了防止病毒扩散,任务完成后无人机可以集中到指定的位置进行销毁。

韩国的地铁覆盖率很高,地铁站的密度很高。之前爆发的MERS甚至在整个城市进行了消毒。我相信,在寻找新的公共场所消毒方式时,他们比中国人更加迫切地思考。 UVC-LED消毒无人机同时解决了三个痛点,其他消毒方法无法做到这一点。从这个角度来看,这一概念的出现并非空穴来风。

02光源效率和耐久性成为瓶颈

作为灭菌模块的安装平台,无人机的性能与灭菌效果密切相关。 UVC-LED光源模块需要与相应的散热和电源模块相匹配,这对无人机的负载和供电能力有一定的要求。我用了国内知名品牌,以四轮起飞重量为1400g的四旋翼空中无人机作为改造对象,来评价灭菌能力。

假设使用UVC-LED灭菌模块代替原始拍摄和图像传输模块,整个机器的重量保持不变。但是,由于功耗增加,需要重新评估电池寿命。无人机的电池容量为90Wh,电池寿命为30分钟。也就是说,整个机器的功耗约为180W。在移除拍摄和绘图模块后,无人机电机和飞行控制系统的功耗约为140W。新添加的UVC-LED灭菌模块的功耗根据100W计算。改装无人机的总功耗为240W。当电池具有相同的起飞重量时,电池寿命缩短为20分钟。转换前后的比较如下:

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无人机重建前后参数的比较

关于UVC-LED光源模块的放置位置,由于无人机的中心是电池,飞行控制装置和各种类型的传感器的聚集地,因此显然不适合容纳光源模块。这是在概念图中将光源模块分散在四个转子附近的好方法。在分散热源的同时,转子的风流也有助于散热。此外,这种设计还有利于增加照明范围和光均匀性。

这款无人机的轴距为350mm,四个UVC-LED光源模块的尺寸和安装位置如黄色所示。根据4%光电转换效率的计算,每个光源模块的光功率为1000mw,光出射角为30度,空气的透光率按80%/m计算。光学模拟显示距离为1米(最下面的接收表面)的照明区域为0.65平方米,平均光强度为0.5mw/cm2。

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UVC-LED光源位置和照明模拟效果

同行研究表明,在相同的99.99%杀灭率下,普通流感病毒和MRSA病毒所需的相同紫外线剂量分别为7mJ/cm22。如果使用流感病毒作为消毒标准,无人机可以在15秒内实现约1立方米的空间消毒,并且无人机在生命中可以达到80立方米的空间。普通地铁车站大厅按平方米面积计算,平均高度为5米。需要派遣600种无人机对整个地铁站进行彻底消毒。

假设UVC-LED光源的WPE加倍,无人机的使用寿命加倍,灭菌效果适当降低。预计地铁站大厅的无人机数量将降至不足100个。

总之,UVC-LED消毒无人机在技术上是可行的,但是一个站的消毒空间目前是有压力的,也许病房更适合它。

03

空间消毒方法,节省电力,不省钱

为确保室内空气质量,地铁站通风设备运行多年。参考下表中的通风模式,在停电期间通风设备的功耗也为6.6kW,随着运行时间的增加,功耗也逐年增加。

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地铁空调通风设备能耗

凭借现有的技术能力,使用UVC-LED无人机实现地铁站大厅灭菌需要总共600架次,总耗电量为5.4kWh。随着光源效率的增加,该值将继续减小。

不难发现UVC-LED无人机是一种更有效和节能的地铁空间消毒方式。但是,这种节电方式并不能省钱。

随着未来UVC-LED效率的提高,电池材料的进步,甚至与无线充电技术相结合,可以显着减少空间消毒所需的无人机数量。此外,无人机还可以执行兼职安全监控,并协助手动检查汽车和铁路设施的隐患。那时,这个概念可以带来真正的经济效益。

韩国关注公共场所的UVC-LED应用。以前有电梯扶手的消毒产品,现在有新的消毒光源和无人机的跨界整合。无论这些概念最终是否能够实现,这种思维方式值得学习。

UVC-LED应用已经超越了LED产业,我们应该走出原来的圈子,和其他行业的朋友一起喝茶。谁知道下一个UVC-LED是否会集成到网吧电脑的机箱中,或者是外卖食品配送机器人的口袋里?

我担心我无法想到它。我希望每个人都能找到有潜力的产品。

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