基于多人監(jiān)測(cè)的體溫系統(tǒng)

王成龍，黃 超，齊雨?duì)?，陳凌嘯，俞 睿

（大連理工大學(xué)城市學(xué)院，遼寧 大連 116600）

0 引 言

發(fā)熱是新冠肺炎、SARS、禽流感、甲型H1N1型流感等的常見癥狀，而體溫檢測(cè)是診斷此類病例的首要環(huán)節(jié)，因此，加強(qiáng)體溫實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)于新冠肺炎等疾病的早發(fā)現(xiàn)、早隔離、早治療具有重要意義。為防止新冠病毒蔓延，公共場(chǎng)合已采取入門檢測(cè)等措施，例如，在進(jìn)入公交車、地鐵、商場(chǎng)、咖啡店前，都有工作人員使用體溫槍逐一檢測(cè)人體體溫，但人工檢測(cè)的方法難免會(huì)影響通行效率。

為了提高檢測(cè)效率，目前涌現(xiàn)出了大量電子智能體溫檢測(cè)設(shè)備[1-10]，能夠快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)人體溫度，但同時(shí)也存在一定的局限性，如不能在某一區(qū)域?qū)崿F(xiàn)多人的實(shí)時(shí)體溫?cái)?shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，無法及時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)等。針對(duì)目前體溫檢測(cè)設(shè)備的不足，文中設(shè)計(jì)了一種體溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以彌補(bǔ)傳統(tǒng)體溫檢測(cè)方法的缺陷。

MAX30205溫度傳感器具有分辨率高、便于模/數(shù)轉(zhuǎn)換（ADC）等優(yōu)勢(shì)，可將溫度測(cè)量值轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式，通過I2C兼容2線串行接口通信，在溫度監(jiān)測(cè)裝置中應(yīng)用。

本文設(shè)計(jì)的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于MAX30205體溫傳感器，將STC15W4K58S4作為主控芯片，配合手機(jī)、計(jì)算機(jī)等設(shè)備，可對(duì)監(jiān)測(cè)者的體溫進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并記錄位置，之后將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到后臺(tái)服務(wù)器。

1 系統(tǒng)總體方案

本系統(tǒng)主要由手環(huán)端、手機(jī)端和PC端組成。手環(huán)端由STC15W4K58S4單片機(jī)、MAX30205體溫傳感器和HC-05藍(lán)牙模塊組成。手機(jī)端APP顯示接收的手環(huán)藍(lán)牙發(fā)送的信息，手機(jī)端通過內(nèi)部TCP/IP協(xié)議將數(shù)據(jù)發(fā)送給電腦端。體溫監(jiān)測(cè)硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

MAX30205體溫傳感器基本原理如圖 2所示。

圖2 MAX30205傳感器基本原理

MAX30205擁有3條地址選擇線，提供32個(gè)可用地址，傳感器供電電壓為2.7～3.3 V，可鎖定保護(hù)I2C兼容接口。健身設(shè)備中的手勢(shì)感應(yīng)原理如圖3所示。

圖3 手勢(shì)感應(yīng)原理

3 系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)

3.1 控制部分設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的體溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主控芯片采用宏晶科技出品的單時(shí)鐘/機(jī)器周期（1T）單片機(jī)STC15W4K58S4，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，且速度更快，功耗更低，抗干擾能力更強(qiáng)，使用更方便。

STC15W4K58S4控制系統(tǒng)原理如圖4所示。

圖4 STC15W4K58S4控制系統(tǒng)原理

3.2 監(jiān)測(cè)部分設(shè)計(jì)

體溫監(jiān)測(cè)部分采用MAX30205體溫傳感器。MAX30205體溫傳感器通過I2C兼容2線串行接口通信，模塊電路如圖5所示。

圖5 MAX30205模塊電路

3.3 傳輸部分設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)傳輸部分采用HC-05模塊進(jìn)行串口通信，考慮佩戴者的佩戴體驗(yàn)，采用貼片式HC-05。HC-05模塊基于Bluetooth Specification V2.0，自帶EDR藍(lán)牙協(xié)議，工作頻段為2.4 GHz ISM，調(diào)制方式為GFSK，模塊最大發(fā)射功率為4 dBm，接收靈敏度為-85 dBm，通信距離為10 m。

3.4 軟件實(shí)現(xiàn)

溫度傳感器將監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)通過藍(lán)牙模塊發(fā)送到手機(jī)端，由手機(jī)APP實(shí)時(shí)顯示，并動(dòng)態(tài)更新Android UI界面。在PC端，基于TCP/IP協(xié)議，使用Spring MVC+Spring+MyBait框架獲取手機(jī)（安卓）端和手環(huán)反饋的體溫?cái)?shù)據(jù)信息，并自動(dòng)將監(jiān)測(cè)的體溫?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，例如，通過MySQL數(shù)據(jù)庫，結(jié)合Redis進(jìn)行數(shù)據(jù)的高速存取。PC端服務(wù)器選用Tomcat和Ngnix，前端顯示基于 easy UI和VUE，界面簡(jiǎn)單，用戶可以通過B/S瀏覽器實(shí)現(xiàn)電腦端的命令操作。

4 系統(tǒng)功能

基于手機(jī)開發(fā)的APP如圖6所示，可在手機(jī)上顯示被監(jiān)測(cè)者的體溫?cái)?shù)據(jù)，以及當(dāng)天和本周的體溫變化曲線。

圖6 手機(jī)端顯示界面

PC端實(shí)現(xiàn)了對(duì)多人數(shù)據(jù)的管理，例如，在同一區(qū)域顯示多人的地理位置，以及當(dāng)前被監(jiān)測(cè)者的體溫信息。點(diǎn)擊被監(jiān)測(cè)者的照片，可顯示單人數(shù)據(jù)，包括被監(jiān)測(cè)者的日體溫變化曲線，被監(jiān)測(cè)者的日移動(dòng)軌跡等。PC端單人數(shù)據(jù)、多人數(shù)據(jù)顯示如圖7、圖8所示。

圖7 PC端單人數(shù)據(jù)顯示

圖8 PC端多人數(shù)據(jù)顯示

5 結(jié) 語

新冠肺炎疫情下，加強(qiáng)體溫實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)對(duì)于疫情防控具有重要意義。針對(duì)市面上智能體溫檢測(cè)設(shè)備存在的缺陷，設(shè)計(jì)的基于多人監(jiān)測(cè)的體溫系統(tǒng)滿足了當(dāng)前體溫監(jiān)測(cè)需求，應(yīng)用前景廣闊。