基于ZigBee技术的多点体温检测系统

张中文 钱成玲 谢进喜 李鹏

摘 要：为实现对人口流动较大的场合的行人的体温进行快速监测，及时发现体温异常情况，特别是新冠疫情在全球流行肆虐的情况下，有效避免测温人员与体温异常者之间的病毒感染，本文以低功耗的ZigBee无线传感网络技术为基础，设计了基于ZigBee技术的多点体温检测系统。该系统利用红外传感器实现快速测温，通过报警电路实现体温异常报警，各个测温点的数据在后台数据库进行记录保存，整个测温网络的构建采用ZigBee技术进行，测温点与PC机之间采用RS232端口进行数据传输，PC机采用串口方式接收数据，并进行数据的处理和显示报警。具有快捷、高效、成本低、体积小，可实现自动体温检测记录和体温异常报警的功能。

关键词：Zigbee技术;无线;体温检测

人体温度是一项重要的生理指标，也是判断一个人身体状态的最基本参数，间接的体现了人体的健康状态，同时也是最方便获取的參数之一，通过对人体温度变化的监测，能够及时发现异常情况，尽早介入治疗，目前绝大多数场合对体温的获取都是通过温度计来获取的，在人流较大的场合这种方式就显得落后和效率低下。尤其是新型冠状病毒在全球蔓延，而该种病毒的传染主要途径就是呼吸道飞沫和密切接触，所以在各种公众场合和人流量较大的进口，急需一种能快速、准确、免接触、远距离进行体温检测的设备。基于此本人提出了一种利用STM32系列单片机和MLX90614温度传感器实现的多点体温检测系统，其具有快捷、准确度高、高效、成本低、免接触、体积小，可实现自动体温检测记录和体温异常报警的功能，另外，该系统还具有易扩展、易安装等优点。

1.ZigBee技术概述

Zigbee技术又称为“HOmeRF Lite”和“FireFly”技术，是一种应用于短距离和低速率下的无线通信技术[1]。适用于短距离、低功耗且低速率的各种电子设备之间的数据传输，尤其是周期性数据、间断性数据和低反应时间数据的传输。ZigBee技术是专注于低速率、低功耗、低成本、低复杂度的短距离无线网络通信技术。ZigBee短距离无线网络通信技术标准是由ZigBee联盟在802.15.4标准的基础上提出来的，IEEE802.15.4标准组织定义了协议的PHY子层与MAC层，ZigBee联盟在此的基础上，定义了网络层、应用程序支持子层以及应用层的数据传输规范，用户可根据自己的需要对应用层进行开发。改为ZigBee标准能够给用户提供灵活的组网方式，网络容量大，理论上1个ZigBee网络的网络容量可达65536个[2]。虽然ZigBee的数据传输速率低，最高只有250Kbps，但对于只进行发送和接受简单指令或收集传感器信息的应用来讲，相比蓝牙和IEEE802.11b，它提供了性价比更高的解决方案。

2.MLX90614温度传感器

任何有温度的物体都会源源不断的向外辐射能量，因此，我们可以在不接触被测物体的情况下，利用这一现象进行温度测量，由于不与被测温度接触，所以不会影响被测物体的温度分布场。MLX90614是一种具有温度分辨率高、响应速度快、测温范围广、稳定性好等特点的温度传感器，属于非接触式温度测量的传感器。其在大温度范围内具有0.5℃的高精确度，采用SMBus和PWM两种数字输出方式。在无特殊设定的情况下，10-bit PWM输出可测量的温度范围为-20℃至120℃之间，并且其解析度可达0.14℃[3]。并且其属于红外测温元件，在测量时对环境和被测人员都没有任何伤害，更不会干扰其他设备的正常工作。

3.系统设计思路

本次设计的系统的总体设计思路如下，在完成基本的功能的基础之上，在时间允许的条件下，可以进行扩展功能的设计与测试。

本次系统开发设计的总体流程及软硬件开发顺序见下图，首先分析具体的应用需求，在此基础上考虑研发成本、难易程度、大规模使用的可能性等问题。

温度测量通过MLX90614完成，通过ZigBee发射模块将相关数据发送出去，接收端通过ZigBee接收模块接收数据，并将接收到的数据送入数据处理模块进行处理，之后将测量结果分别送入LCD显示模块显示和后台数据库存储。

4.系统的创新点与特色

1.相对精准的测量结果。由于采用的测温芯片器具有高解析度（0.02℃），所以测量结果的精度更高，可以在某种程度上避免一些不必要的浪费。

2.相对低廉的研发成本。无论是主控制器还是红外测温元件器售价都不高，即使大批量使用其费用也不会太高，完全可以承担。

3.提高测温效率。当产品投入使用后与目前的人工测温相比将大大改善体温检测的效率。

4.及时提醒是否有异常体温的人员进入校园。该系统具有体温异常自动报警提示的功能，当检测到异常体温的人员出现时发出报警声。

5.安装方便。与现有设备相比较，该产品体积小，采用无线传输，便于快速安装。

5.该系统解决的问题

1.提高人流密集场所的通行效率问题;

2.测温时间短，解决高峰期的拥堵问题;

3.避免工作人员接触到疑似病患，减低工作人员感染的风险;

4.可实现户外大屏幕显示，实现全民监督。

参考文献：

[1]穆乃刚 ZigBee技术简介[J]，电信技术，2006 （3） ：84～86。

[2]王勇，朱晓荣，贾永兴 基于WiFi的体温监测系统设计与实现[J]，电子技术应用，2012，38（10）：119。

[3]王长清，岳新伟 基于ZigBee技术的博物馆藏品微环境检测保护系统设计与实现[J]，河南师范大学学报：自然科学版，2012，40（3）：34-37。

注：甘肃省大学生创新创业训练项目：s202013518008