劉培策 關(guān)鑫航 佟炘憶

摘 要：為解決疫情期間體溫檢測(cè)過(guò)程中存在體溫追蹤以及老年人沒(méi)有健康碼等諸多問(wèn)題，文章在市場(chǎng)上普通體溫槍的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)以STM32F103為控制核心，附帶液晶顯示屏、紅外測(cè)溫模塊、NB-IOT模塊、RDIF射頻識(shí)別模塊、二維碼掃描儀構(gòu)成的新型體溫槍。該新型體溫槍可將收集到的各項(xiàng)數(shù)據(jù)傳輸至國(guó)家健康碼云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了溫度及位置數(shù)據(jù)實(shí)名制，方便對(duì)相關(guān)人員的排查、實(shí)時(shí)向健康碼平臺(tái)提交數(shù)據(jù)，方便政府部門對(duì)信息的采集，解決了疫情期間一些老年人因沒(méi)有健康碼而影響正常生活的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：紅外測(cè)溫;RDIF;二維碼掃描;體溫槍;物聯(lián)網(wǎng)

0 引言

隨著社會(huì)的發(fā)展及人們生活水平的提高，人們對(duì)方便、快捷的智能產(chǎn)品有了越來(lái)越高的要求。雖然物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)日益成熟，但仍有許多的技術(shù)沒(méi)有應(yīng)用到人們的生活之中。例如對(duì)于疫情期間我們使用的體溫槍，有許多因素影響著疫情數(shù)據(jù)的收集工作。第一，現(xiàn)在市場(chǎng)上的體溫槍僅僅能夠?qū)崿F(xiàn)體溫測(cè)量，并沒(méi)有其他的一些輔助功能，例如：測(cè)溫時(shí)的時(shí)間信息、測(cè)溫時(shí)的位置信息、所測(cè)溫度的人員信息等。第二，疫情期間處理的溫度數(shù)據(jù)較多，處理起來(lái)較復(fù)雜，浪費(fèi)了人力資源。第三，在一些自媒體平臺(tái)以及新聞報(bào)道中，我們發(fā)現(xiàn)疫情期間有很多老年人因沒(méi)有健康碼而導(dǎo)致生活出行中處處受阻，影響了他們的正常生活。為了滿足廣大人民測(cè)溫時(shí)的便利性以及提高測(cè)溫工作人員的工作效率，節(jié)省工作人員溫度數(shù)據(jù)處理的時(shí)間，團(tuán)隊(duì)研發(fā)了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的新型體溫槍，在如今疫情防控常態(tài)化的大背景下，相信該產(chǎn)品會(huì)有卓越的表現(xiàn)。

1 關(guān)鍵技術(shù)

1.1 物聯(lián)網(wǎng)及其核心技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（Internet of Things，IoT）是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，也是信息時(shí)代的重要發(fā)展階段。顧名思義，物聯(lián)網(wǎng)就是物與物相連的互聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用拓展，與其說(shuō)物聯(lián)網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò)，不如說(shuō)物聯(lián)網(wǎng)是業(yè)務(wù)和應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)主要是指?jìng)鞲衅骷夹g(shù)和嵌入式系統(tǒng)技術(shù)。傳感器技術(shù)也是計(jì)算機(jī)應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)。自從有計(jì)算機(jī)以來(lái)就需要傳感器把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)才能處理。嵌入式系統(tǒng)技術(shù)是綜合了計(jì)算機(jī)軟硬件、傳感器技術(shù)、集成電路技術(shù)、電子應(yīng)用技術(shù)的復(fù)雜技術(shù)。如果把物聯(lián)網(wǎng)用人體做一個(gè)簡(jiǎn)單比喻，傳感器相當(dāng)于人的眼睛、鼻子、皮膚等感官，網(wǎng)絡(luò)就是神經(jīng)系統(tǒng)用來(lái)傳遞信息，嵌入式系統(tǒng)則是人的大腦，在接收到信息后要進(jìn)行分類處理。

1.2 RDIF射頻識(shí)別技術(shù)

射頻識(shí)別技術(shù)（Radio Frequency Identification，RFID）也是一種傳感器技術(shù)，它是融合了無(wú)線射頻技術(shù)和嵌入式技術(shù)的綜合技術(shù)。RFID系統(tǒng)一般是由數(shù)據(jù)源、讀寫(xiě)器和計(jì)算機(jī)控制端3部分組成[1]。數(shù)據(jù)源是指粘貼在設(shè)備表面的電子標(biāo)簽，可以包含識(shí)別碼、設(shè)備名稱、資產(chǎn)編號(hào)等關(guān)鍵信息，通過(guò)射頻天線和讀寫(xiě)器將標(biāo)簽信息獲取到后臺(tái)計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)中，進(jìn)行信息比對(duì)和統(tǒng)計(jì)等操作。RFID技術(shù)具有可靠性、安全無(wú)污染、數(shù)據(jù)可以重復(fù)讀寫(xiě)等優(yōu)點(diǎn)[2]，因此已廣泛應(yīng)用于設(shè)備管理、射頻門禁、電子溯源和產(chǎn)品防偽等多個(gè)領(lǐng)域。

1.3 紅外測(cè)溫技術(shù)

紅外測(cè)溫模塊：將人體發(fā)出的紅外光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的部分。

（1）組成部分：光學(xué)聚焦鏡頭、熱電堆紅外測(cè)溫傳感器、信號(hào)放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D 轉(zhuǎn)換模塊）。

（2）工作原理：測(cè)溫槍的鏡頭靠近并對(duì)準(zhǔn)額頭或其他部位時(shí)，從人體發(fā)出的各個(gè)波長(zhǎng)的光經(jīng)過(guò)鏡頭聚焦，經(jīng)過(guò)濾光片過(guò)濾后，只剩下紅外光，這些紅外光大部分是人體存在溫度而輻射出的。用這些紅外光照射并加熱熱電堆，從而在熱電堆上產(chǎn)生電勢(shì)差。根據(jù)熱電堆上的電勢(shì)差就能判斷人體溫度（即：光信號(hào)已經(jīng)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)）。然后由信號(hào)放大器將此電信號(hào)放大，再由模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將該模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)或頻率信號(hào)，通過(guò)補(bǔ)償修正、參數(shù)校準(zhǔn)和算法模擬等工作就可轉(zhuǎn)換為醫(yī)用級(jí)的高精度溫度值（數(shù)字電路更精準(zhǔn)，精度達(dá)到±0.1℃），最后將信號(hào)輸入單片機(jī)[3]。邏輯關(guān)系如圖1所示。

2 總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)組成如圖2所示。此新型體溫槍主要包括：熱電堆式紅外傳感器、高精度信號(hào)放大器、A/D 轉(zhuǎn)換器、STM32單片機(jī)、NB-IOT 通信模塊、RFID感應(yīng)模塊等電子器件。本產(chǎn)品由紅外測(cè)溫裝置和物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)兩大重要模塊組成，其中紅外測(cè)溫裝置是由紅外熱電堆式溫度傳感器接收到人體表面發(fā)出的能量后，將紅外能量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，放大器把傳感器電信號(hào)進(jìn)行放大處理，通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D 轉(zhuǎn)換）變?yōu)閿?shù)字信號(hào)或調(diào)制解調(diào)處理轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)，再通過(guò)補(bǔ)償修正、參數(shù)校準(zhǔn)和算法模型等工作就可轉(zhuǎn)換為醫(yī)用級(jí)的高精度溫度值，之后物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在其溫度測(cè)量完成后將其溫度數(shù)據(jù)，以及測(cè)量溫度所在位置信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)交ヂ?lián)網(wǎng)云端。

3 設(shè)備功能

3.1 信息識(shí)別功能

該體溫槍掃碼儀可識(shí)別健康碼從而實(shí)現(xiàn)個(gè)人信息識(shí)別的功能，對(duì)于沒(méi)有智能手機(jī)的老年人群體，可以通過(guò)RDIF射頻識(shí)別模塊來(lái)感應(yīng)測(cè)溫人的身份證來(lái)識(shí)別個(gè)人信息，可以大大提高測(cè)溫的工作效率，解決了老年人沒(méi)有智能手機(jī)健康碼的問(wèn)題。

3.2 信息上傳

體溫槍在測(cè)溫后會(huì)實(shí)時(shí)在顯示屏上顯示時(shí)間、溫度、姓名等數(shù)據(jù)，并將這些信息上傳到健康碼平臺(tái)的云端，從而解決了測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)處理的人力資源浪費(fèi)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了從云端實(shí)時(shí)查看并跟蹤異常溫度各項(xiàng)數(shù)據(jù)的目標(biāo)。

4 結(jié)語(yǔ)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展迅速，現(xiàn)在市場(chǎng)上有很多的智能家居以及共享單車等利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)改變?nèi)藗兩钯|(zhì)量的產(chǎn)品。在如今疫情常態(tài)化的大背景下，將傳統(tǒng)的測(cè)溫槍同物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合在一起，便利廣大群眾以及工作人員，為我國(guó)的疫情攻堅(jiān)戰(zhàn)做出貢獻(xiàn)。

[參考文獻(xiàn)]

[1]劉冬，靳蓓蓓.基于RFID的醫(yī)療設(shè)備管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].中國(guó)數(shù)字醫(yī)學(xué)，2017（6）：25-26.

[2]鄒冬梅.基于RFID技術(shù)的醫(yī)院醫(yī)療設(shè)備管理系統(tǒng)[J].醫(yī)療裝備，2017（1）：26-28.

[3]郭源生.熱電堆式人體紅外測(cè)溫傳感器在疫情防控中的應(yīng)用[J].中國(guó)高新科技，2020（3）：31-34.

（編輯 王雪芬）