基于ZigBee技术的校园体温监测系统设计

刘凯文 金林华 楼超 董健 王欢

【摘 要】针对新冠肺炎的主要临床表现症状，可以通过体温监测对人群中的潜在感染者进行监测识别。因此，基于物联网技术，设计实现了校园大学生体温无线监测系统。系统利用非接触式温度传感器，将人群中的高危人群信息通过无线网络通知到系统，再由系统进行活动轨迹分析从而实现全程监控。

【关键词】体温检测;物联网;监测预警系统;无线传输

引言

针对新冠肺炎的主要临床表现症状，基于物联网模式设计开发了一套体温无线监测系统，使用温度传感器采集温度数据或者将该设备通过蓝牙与校园闸机连接来测量学生体温，然后利用无线网络将学生信息发送到云服务器，使得校园管理人员和学生可通过客户端跟踪学生的活动轨迹及其他信息[1]。当检测到异常温度时，系统和客户端会立即发出警报，通知学校疫情防控人员快速做出防疫响应[2]。

1.系统总体结构设计

校园管理一部出入口包括校門、楼宇出入口、活动场所出入口及广场出入口等。监控好出入口可以管控流动人员的活动轨迹，对学校防疫提供有价值的信息。校园一般采用校园卡等身份识别系统管控，因此可以和校园卡系统对接获得学校人员信息，

人员通过校园卡设置的权限可以在限定的出入口进出，并由出入口记录出入信息，包括身份信息、出入时间、体温状况及是否预警。由于出入口设有人脸识别身份鉴别系统，因此可以防止非学生本人持卡通过的异常情况，保证人证合一。系统在校园已有的传统门禁和闸机系统上增加了控制系统、人脸识别系统、温度检测系统以及防疫预警程序。为便于移动防疫，系统数据可通过移动基站上报到系统服务器，而防疫终端可采用普通台式电脑或移动终端满足防疫人员的流动防疫和户外防疫的需求[3]。

校园一般覆盖有运营商基站，通过4G/5G信号可以稳定地将数据传输到系统服务器、移动防疫终端及终端电脑。系统服务器上部署了整个系统的核心，通过校园GIS可以方便地分析人员的轨迹以及

系统是以利旧为主并建立在移动网络基础之上的复合系统，既包括前端的门禁/闸机体温检测系统，又包含后端的防疫指挥、疫情大数据分析系统，保证了指挥调度人员的需求，同时可满足现场防疫一线人员的使用需求。

2.主要软件系统设计

系统平台在设计上充分考虑防疫预案的要求，进行了灵活部署和应用整合。系统采用典型的微服务分布式架构，云端部署，支持高并发、高流量访问。在互联网出口部署中心访问节点和全域流量负载均衡，通过应用防火墙进行Web安全防护，通过中心均衡系统进行负载均衡，通过网关进行负载分类、流量控制以及访问控制，通过负载内存数据库和高性能数据库提升访问性能。

图3中左侧是需要对接的外部系统，右侧是信息安全部分。由于数据在运营商的无线网络中传输，因此需要考虑数据的安全性问题。从下到上分为3个层次，分别是测温监控数据采集层、测温监控数据分析层和测温监控指挥层。从左到右分为3个子系统，分别是外部对接子系统、核心业务子系统和防疫数据安全子系统。

测温监控数据采集层由通信模块获取来自无线网络中的刷卡、体温检测和人脸识别终端数据。这些数据通过体温检测模块分析和人脸识别模块分析，最终汇聚产生基础信息，如姓名、编号、单位、本人手机、联系人手机、出入定位点、时间、温度及状态等信息，可对接其他外部基础系统以获取更多信息，如学生管理系统、教师管理系统、教务管理系统以及车辆管理系统等[7]。

测温监控数据分析层可以与外部GIS系统对接，获取出入口的定位信息，进而分析人员的活动轨迹和人群流动。分析结果结合大数据可以对体温进行预测，针对个体可以进行防疫预警，将预警信息通知给附近的现场防疫人员，针对群体可以对预测结果进行预警，通知到上层指挥系统。

测温监控指挥层由防疫指挥模块与外部调度系统对接，以调度人员、车辆及医疗资源等。通过电子地图、防疫大数据以及防疫沙盘，可以在电子大屏上模拟和指挥预案，辅助防疫领导小组开展工作[8]。

3.结语

设计的系统将非接触式电子温度传感器集成在已有的门禁/闸机系统上，不增加过多的防疫成本，可以防止患者在不知情的情况下到处移动导致人群交叉感染;可避免红外温度计使用不规范造成无法实时联网而导致防疫一线与防疫指挥脱节的问题。由于测温过程没有人为干扰因素，因此设计的系统可在一定程度上消除受试者因反感或紧张导致读数不准确而引起的防疫效率不高的问题。防疫人员能够通过移动网络和服务器实时监测受试人群的体温状况，并获得连续的体温变化群体大数据，从而对疫情进行管理、预警及指挥。此外，系统通过无线传输可以实现一套系统监测多个区域人群体温状况，减少了交叉感染的风险，降低了防疫人员的工作强度，提升了工作效率。

参考文献：

[1]顾品强，徐相明.新冠肺炎等疫情流行季节的温度特征及应对措施[J].生命与灾害，2020（3）：4-7.

[2]福禄克测试仪器（上海）有限公司.如何保证人体测温仪的准确使用[J].国内外机电一体化技术，2020，23（2）：7-8.

[3]陈新华，蒋建文，周华，等.COVID-19疫情背景下的医院人工智能快速布局和发展战略探讨[J].中国工程科学，2020，22（2）：130-137.

[4]郭子云，甘长虹，杨娟.非接触式电子体温计与水银体温计在临床应用中的比较[J].中华全科医学，2015，13（8）：1360-1361，1373.

[5]王晓龙，严汉民.多参数监护仪不良事件研究与患者安全对策[J].中国医学装备，2018，15（8）：122-126.

[6]孙利民，李建中，陈渝，等.无线传感器网络[M].北京：清华大学出版社，2005.

[7]张鸿涛，徐连明，张一文，等.物联网关键技术及系统应用[M].北京：机械工业出版社，2012.

作者简介：

刘凯文，1994年08月，男，汉，江苏金坛，本科，助教，研究方向：大学生思想政治。

（作者单位：江苏农林职业技术学院）