基于云平臺的快速體溫檢測系統(tǒng)

閆云鵬 王超 寧巖麒 韓宇喆

摘要：針對當(dāng)前體溫檢測設(shè)備的諸多問題，該文設(shè)計(jì)了一套基于云平臺的快速體溫檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于STC8A系列單片機(jī)和傳感器模塊，實(shí)現(xiàn)了對數(shù)據(jù)上傳和管理的監(jiān)測，檢測人員可通過用戶端實(shí)時(shí)查看和追蹤數(shù)據(jù)，并通過云平臺和設(shè)備端實(shí)行遠(yuǎn)程控制。

關(guān)鍵詞：體溫檢測;STC系列單片機(jī);云平臺

中圖分類號： TP311? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）14-0037-02

1 項(xiàng)目背景

體溫檢測是疫情檢測的首要關(guān)口，檢測設(shè)備在公共場所鑒別體溫是否異常的患者方面扮演著重大的角色，是打贏疫情攻堅(jiān)戰(zhàn)的重要裝備。市面上大部分測溫還是由專人值守，設(shè)置體溫監(jiān)測點(diǎn)對每一名出入人員進(jìn)行體溫監(jiān)測。使用該方法，檢測速度緩慢，造成了嚴(yán)重的人員滯留，耗費(fèi)了大量的人力物力。在登記過程中，信息記錄并不能保證準(zhǔn)確完善，所收集的數(shù)據(jù)也不能通過上位機(jī)統(tǒng)一的進(jìn)行管理，大大降低了對感染人員的排查能力和追蹤能力。同時(shí)，檢測人員與出入人員直接接觸，有巨大的安全隱患。

在此情況下，開發(fā)一套快速體溫檢測系統(tǒng)是非常必要的。能夠提升資源利用率、提高檢測速度，減小檢查對民眾的影響，可以遠(yuǎn)程監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，更好地保護(hù)檢測人員和廣大群眾的安全，從而很好地解決目前檢測中的問題。

2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)硬件部分由傳感器模塊、顯示控制模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊組成。采用紅外熱成像傳感器，7寸彩色液晶觸摸屏作為顯示、控制和存儲中心，外圍配合RTU輸入輸出模塊、聲光語音提示器、紅外人體感應(yīng)檢測模塊和抓拍相機(jī)等。

2.1 傳感器模塊設(shè)計(jì)

系統(tǒng)內(nèi)部安裝有多個(gè)傳感器，主要有環(huán)境溫度傳感器、人體紅外熱成像傳感器等，構(gòu)成了系統(tǒng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。

人體紅外熱成像傳感器是本系統(tǒng)的重要傳感器。利用紅外線發(fā)出的輻射，通過與人體相互作用所呈現(xiàn)出來的物理效應(yīng)進(jìn)行探測，當(dāng)元件接收到輻射，引起非電量的物理變化時(shí)，通過轉(zhuǎn)換后測量電量的變化。通過這種方式來檢測人體體溫。

環(huán)境溫度傳感器負(fù)責(zé)檢測環(huán)境溫度。與紅外熱成像傳感器配套使用，由于環(huán)境溫度會對檢測溫度值造成影響，所以將溫度傳感器和紅外熱成像傳感器所測得的值經(jīng)過溫度補(bǔ)償算法運(yùn)算，以消除環(huán)境溫度對人體體溫檢測值的誤差。

當(dāng)紅外熱成像傳感器測量溫度超過37.3℃以及安檢不通過時(shí)，控制終端將會觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)。

2.2 顯示控制模塊設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用昆侖通態(tài)TPC7062觸摸屏，通過7英寸TFT液晶顯示屏進(jìn)行顯示，具備強(qiáng)大的圖像顯示和數(shù)據(jù)處理功能，有圖像、曲線等多種顯示形式，及時(shí)為監(jiān)測人員提供清晰準(zhǔn)確的檢測信息。同時(shí)搭載MCGS嵌入版組態(tài)軟件，MCGS是基于Window平臺的組態(tài)系統(tǒng)，可在顯示屏上形成運(yùn)行穩(wěn)定、功能全面、維護(hù)量小的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，可視性好，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，可以更好地進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示。

傳感器檢測的數(shù)據(jù)經(jīng)過單片機(jī)處理后，按照系統(tǒng)設(shè)定的溫度補(bǔ)償算法將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通過RS485接口與觸摸屏通訊實(shí)現(xiàn)顯示和驅(qū)動(dòng)聲光語音提示等功能。

2.3 數(shù)據(jù)傳輸模塊設(shè)計(jì)

觸摸屏的數(shù)據(jù)通過4G通信模塊與云平臺建立通訊，將數(shù)據(jù)上傳到云平臺中。

在該過程中采用了4G網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。通過此協(xié)議，控制器相互之間、控制器和其他設(shè)備之間都可以進(jìn)行通信。它可以對不同檢測儀器的輸出信號通過統(tǒng)一的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并按照通訊協(xié)議對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理傳輸。耗能少、結(jié)構(gòu)簡單。同時(shí)抗干擾能力強(qiáng)，在極大程度上保證了數(shù)據(jù)上傳的效率。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

程序開始時(shí)，先對系統(tǒng)進(jìn)行初始化。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，對體溫和金屬探測器進(jìn)行上限數(shù)值設(shè)定。一旦檢測數(shù)值超過設(shè)定值，報(bào)警系統(tǒng)開始工作，并進(jìn)行抓拍上傳云平臺中。系統(tǒng)工作流程圖如圖2所示。

當(dāng)被測者通過時(shí)，裝置開始啟動(dòng)，測溫探頭開始進(jìn)行檢測，整個(gè)系統(tǒng)檢測過程預(yù)計(jì)2～4秒。

測溫結(jié)束后，將數(shù)據(jù)通過單片機(jī)處理傳輸?shù)揭壕э@示屏中，顯示當(dāng)前被測者體溫，如果在正常溫度范圍內(nèi)，則提示正常，請通過;如果異常，啟動(dòng)聲光報(bào)警并啟動(dòng)相機(jī)抓拍被測者照片，存儲在相機(jī)中，并通過4G通信傳輸?shù)皆破脚_中。

測溫結(jié)束后，進(jìn)行安檢，如果無違禁金屬物品，則提示正常，請通過;如果異常，將啟動(dòng)聲光報(bào)警并啟動(dòng)相機(jī)抓拍被測者照片，上傳云平臺中。

如果全部正常，則對手部、鞋底消毒，通過檢測。

在系統(tǒng)工作過程中，系統(tǒng)檢測過程時(shí)間與檢測人的位置和配合程度有關(guān);裝置中的紅外檢測裝置探測無人超過30秒，則整個(gè)裝置進(jìn)入待機(jī)模式;所有被測者溫度數(shù)據(jù)、溫度異常者的照片都將存儲在云平臺中，可通過觸摸屏提取，方便管理人員根據(jù)數(shù)據(jù)記錄時(shí)間進(jìn)行查詢和追蹤。

4 系統(tǒng)云平臺設(shè)計(jì)

4.1 云平臺架構(gòu)

云平臺分為基礎(chǔ)設(shè)施層、中間層和用戶服務(wù)層。

基礎(chǔ)設(shè)施層為云平臺提供計(jì)算、存儲、網(wǎng)絡(luò)及其他基礎(chǔ)資源，對基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行很好的管理。

中間層為核心層，主要功能為對資源進(jìn)行監(jiān)測、預(yù)警和管理。實(shí)時(shí)監(jiān)測當(dāng)前檢測設(shè)備的運(yùn)行情況，同時(shí)通過對數(shù)據(jù)資源的管理，提高資源利用率。

用戶服務(wù)層，提供了一套軟件系統(tǒng)，可通過顯示屏、移動(dòng)端遠(yuǎn)程操作等方式使用云平臺上的應(yīng)用服務(wù)。?云平臺構(gòu)成圖如圖3所示。

4.2 云平臺功能

1）實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)

將傳感器的實(shí)時(shí)檢測的溫度等數(shù)據(jù)上傳到云平臺中，可以通過用戶端隨時(shí)調(diào)用數(shù)據(jù)。

2）遠(yuǎn)程控制

通過用戶端，檢測人員可以遠(yuǎn)程修改數(shù)據(jù)控制條件，如溫度上限、金屬探測器上限值等，不需要人員去實(shí)地修改，大大減少了維護(hù)費(fèi)用。

3）數(shù)據(jù)庫

可根據(jù)檢測區(qū)域的特性，將具體數(shù)據(jù)導(dǎo)入云平臺中，便于查找和跟蹤。如學(xué)校，可將學(xué)生具體信息導(dǎo)入云平臺中，若某一位同學(xué)檢測情況異常，監(jiān)控人員便可以將收集數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比對，及時(shí)進(jìn)行追蹤。大大提高了工作效率。

4.3 云平臺數(shù)據(jù)傳輸

設(shè)備端使用4G網(wǎng)絡(luò)通信模塊通過4G傳輸?shù)姆绞綇娘@示屏中讀取測量數(shù)據(jù)，并通過4G網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議將數(shù)據(jù)上傳到云平臺中，并基于系統(tǒng)設(shè)定將所有的數(shù)據(jù)按檢測順序存儲。

檢測人員只需要登錄用戶端，便可以遠(yuǎn)程的實(shí)時(shí)掌握被測人員的體溫、安檢情況。當(dāng)檢測到異常情況時(shí)，可通過數(shù)據(jù)庫進(jìn)行對比，對異常人員及時(shí)監(jiān)控和追蹤，避免事故的發(fā)生。

云平臺可對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲分析，自動(dòng)篩選異常情況，檢測人員可通過用戶端和大數(shù)據(jù)分析實(shí)時(shí)監(jiān)測掌握檢測現(xiàn)場的具體情況。

用戶端基于MQTT用戶協(xié)議對云平臺和設(shè)備端下達(dá)指令。該協(xié)議可以通過極少的代碼和帶寬，為設(shè)備端提供可靠準(zhǔn)確的消息服務(wù)，這樣極大程度上保證指令傳輸?shù)男屎蜏?zhǔn)確性。

5 結(jié)束語

本文介紹了云平臺快速體溫檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過傳感器將實(shí)時(shí)檢測數(shù)據(jù)上傳到云平臺中，對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控和管理，以達(dá)到系統(tǒng)要求。檢測人員可通過用戶端掌握和追蹤異常情況。不僅可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)檢測和遠(yuǎn)程控制，而且能夠提升資源利用率，對檢測人員和廣大群眾的安全進(jìn)行更好的保護(hù)，為人們提供更加安全穩(wěn)定可靠的生活環(huán)境。

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【通聯(lián)編輯：梁書】