基于云平臺的快速體溫檢測系統

閆云鵬 王超 寧巖麒 韓宇喆

摘要：針對當前體溫檢測設備的諸多問題，該文設計了一套基于云平臺的快速體溫檢測系統。該系統基于STC8A系列單片機和傳感器模塊，實現了對數據上傳和管理的監測，檢測人員可通過用戶端實時查看和追蹤數據，并通過云平臺和設備端實行遠程控制。

關鍵詞：體溫檢測;STC系列單片機;云平臺

中圖分類號： TP311? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）14-0037-02

1 項目背景

體溫檢測是疫情檢測的首要關口，檢測設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，是打贏疫情攻堅戰的重要裝備。市面上大部分測溫還是由專人值守，設置體溫監測點對每一名出入人員進行體溫監測。使用該方法，檢測速度緩慢，造成了嚴重的人員滯留，耗費了大量的人力物力。在登記過程中，信息記錄并不能保證準確完善，所收集的數據也不能通過上位機統一的進行管理，大大降低了對感染人員的排查能力和追蹤能力。同時，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，開發一套快速體溫檢測系統是非常必要的。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，可以遠程監控數據，更好地保護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系統硬件設計

本系統硬件部分由傳感器模塊、顯示控制模塊、數據傳輸模塊組成。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、紅外人體感應檢測模塊和抓拍相機等。

2.1 傳感器模塊設計

系統內部安裝有多個傳感器，主要有環境溫度傳感器、人體紅外熱成像傳感器等，構成了系統的基礎結構。

人體紅外熱成像傳感器是本系統的重要傳感器。利用紅外線發出的輻射，通過與人體相互作用所呈現出來的物理效應進行探測，當元件接收到輻射，引起非電量的物理變化時，通過轉換后測量電量的變化。通過這種方式來檢測人體體溫。

環境溫度傳感器負責檢測環境溫度。與紅外熱成像傳感器配套使用，由于環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過溫度補償算法運算，以消除環境溫度對人體體溫檢測值的誤差。

當紅外熱成像傳感器測量溫度超過37.3℃以及安檢不通過時，控制終端將會觸發報警系統。

2.2 顯示控制模塊設計

本系統采用昆侖通態TPC7062觸摸屏，通過7英寸TFT液晶顯示屏進行顯示，具備強大的圖像顯示和數據處理功能，有圖像、曲線等多種顯示形式，及時為監測人員提供清晰準確的檢測信息。同時搭載MCGS嵌入版組態軟件，MCGS是基于Window平臺的組態系統，可在顯示屏上形成運行穩定、功能全面、維護量小的計算機監控系統，可視性好，系統穩定可靠，可以更好地進行數據顯示。

傳感器檢測的數據經過單片機處理后，按照系統設定的溫度補償算法將數據進行處理，通過RS485接口與觸摸屏通訊實現顯示和驅動聲光語音提示等功能。

2.3 數據傳輸模塊設計

觸摸屏的數據通過4G通信模塊與云平臺建立通訊，將數據上傳到云平臺中。

在該過程中采用了4G網絡通信協議。通過此協議，控制器相互之間、控制器和其他設備之間都可以進行通信。它可以對不同檢測儀器的輸出信號通過統一的方式進行數據采集并按照通訊協議對數據進行處理傳輸。耗能少、結構簡單。同時抗干擾能力強，在極大程度上保證了數據上傳的效率。

3 系統軟件設計

程序開始時，先對系統進行初始化。根據設計要求，對體溫和金屬探測器進行上限數值設定。一旦檢測數值超過設定值，報警系統開始工作，并進行抓拍上傳云平臺中。系統工作流程圖如圖2所示。

當被測者通過時，裝置開始啟動，測溫探頭開始進行檢測，整個系統檢測過程預計2～4秒。

測溫結束后，將數據通過單片機處理傳輸到液晶顯示屏中，顯示當前被測者體溫，如果在正常溫度范圍內，則提示正常，請通過;如果異常，啟動聲光報警并啟動相機抓拍被測者照片，存儲在相機中，并通過4G通信傳輸到云平臺中。

測溫結束后，進行安檢，如果無違禁金屬物品，則提示正常，請通過;如果異常，將啟動聲光報警并啟動相機抓拍被測者照片，上傳云平臺中。

如果全部正常，則對手部、鞋底消毒，通過檢測。

在系統工作過程中，系統檢測過程時間與檢測人的位置和配合程度有關;裝置中的紅外檢測裝置探測無人超過30秒，則整個裝置進入待機模式;所有被測者溫度數據、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，方便管理人員根據數據記錄時間進行查詢和追蹤。

4 系統云平臺設計

4.1 云平臺架構

云平臺分為基礎設施層、中間層和用戶服務層。

基礎設施層為云平臺提供計算、存儲、網絡及其他基礎資源，對基礎設施進行很好的管理。

中間層為核心層，主要功能為對資源進行監測、預警和管理。實時監測當前檢測設備的運行情況，同時通過對數據資源的管理，提高資源利用率。

用戶服務層，提供了一套軟件系統，可通過顯示屏、移動端遠程操作等方式使用云平臺上的應用服務。?云平臺構成圖如圖3所示。

4.2 云平臺功能

1）實時監控數據

將傳感器的實時檢測的溫度等數據上傳到云平臺中，可以通過用戶端隨時調用數據。

2）遠程控制

通過用戶端，檢測人員可以遠程修改數據控制條件，如溫度上限、金屬探測器上限值等，不需要人員去實地修改，大大減少了維護費用。

3）數據庫

可根據檢測區域的特性，將具體數據導入云平臺中，便于查找和跟蹤。如學校，可將學生具體信息導入云平臺中，若某一位同學檢測情況異常，監控人員便可以將收集數據與數據庫進行比對，及時進行追蹤。大大提高了工作效率。

4.3 云平臺數據傳輸

設備端使用4G網絡通信模塊通過4G傳輸的方式從顯示屏中讀取測量數據，并通過4G網絡通信協議將數據上傳到云平臺中，并基于系統設定將所有的數據按檢測順序存儲。

檢測人員只需要登錄用戶端，便可以遠程的實時掌握被測人員的體溫、安檢情況。當檢測到異常情況時，可通過數據庫進行對比，對異常人員及時監控和追蹤，避免事故的發生。

云平臺可對數據進行存儲分析，自動篩選異常情況，檢測人員可通過用戶端和大數據分析實時監測掌握檢測現場的具體情況。

用戶端基于MQTT用戶協議對云平臺和設備端下達指令。該協議可以通過極少的代碼和帶寬，為設備端提供可靠準確的消息服務，這樣極大程度上保證指令傳輸的效率和準確性。

5 結束語

本文介紹了云平臺快速體溫檢測系統。該系統通過傳感器將實時檢測數據上傳到云平臺中，對數據進行統一監控和管理，以達到系統要求。檢測人員可通過用戶端掌握和追蹤異常情況。不僅可以實現精準檢測和遠程控制，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行更好的保護，為人們提供更加安全穩定可靠的生活環境。

參考文獻：

[1] 張琥石，林偉龍，楊發柱，等.基于ESP8266 WiFi模塊的物聯網體溫監測系統[J].物聯網技術，2020，10（12）：32-35.

[2] 王晨，王聰，潘廷毅，等.基于物聯網的校園大學生體溫無線監測系統[J].電視技術，2020，44（10）：64-66，72.

[3] 包敬海，陸安山，龔文鋒.快速多點體溫檢測系統的研究[J].自動化儀表，2010，31（6）：67-69，72.

[4] 關大陸.基于STC8A8K64S4A12和AD590的遠程測溫系統[J].遼寧科技學院學報，2017，19（6）：1-2，88.

[5] 廖盼盼，張佳民.紅外測溫精度的影響因素及補償方法的研究[J].紅外技術，2017，39（2）：173-177.

【通聯編輯：梁書】