基于云平台的快速体温检测系统

闫云鹏 王超 宁岩麒 韩宇喆

摘要：针对当前体温检测设备的诸多问题，该文设计了一套基于云平台的快速体温检测系统。该系统基于STC8A系列单片机和传感器模块，实现了对数据上传和管理的监测，检测人员可通过用户端实时查看和追踪数据，并通过云平台和设备端实行远程控制。

关键词：体温检测;STC系列单片机;云平台

中图分类号： TP311     文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）14-0037-02

1 项目背景

体温检测是疫情检测的首要关口，检测设备在公共场所鉴别体温是否异常的患者方面扮演着重大的角色，是打赢疫情攻坚战的重要装备。市面上大部分测温还是由专人值守，设置体温监测点对每一名出入人员进行体温监测。使用该方法，检测速度缓慢，造成了严重的人员滞留，耗费了大量的人力物力。在登记过程中，信息记录并不能保证准确完善，所收集的数据也不能通过上位机统一的进行管理，大大降低了对感染人员的排查能力和追踪能力。同时，检测人员与出入人员直接接触，有巨大的安全隐患。

在此情况下，开发一套快速体温检测系统是非常必要的。能够提升资源利用率、提高检测速度，减小检查对民众的影响，可以远程监控数据，更好地保护检测人员和广大群众的安全，从而很好地解决目前检测中的问题。

2系统硬件设计

本系统硬件部分由传感器模块、显示控制模块、数据传输模块组成。采用红外热成像传感器，7寸彩色液晶触摸屏作为显示、控制和存储中心，外围配合RTU输入输出模块、声光语音提示器、红外人体感应检测模块和抓拍相机等。

2.1 传感器模块设计

系统内部安装有多个传感器，主要有环境温度传感器、人体红外热成像传感器等，构成了系统的基础结构。

人体红外热成像传感器是本系统的重要传感器。利用红外线发出的辐射，通过与人体相互作用所呈现出来的物理效应进行探测，当元件接收到辐射，引起非电量的物理变化时，通过转换后测量电量的变化。通过这种方式来检测人体体温。

环境温度传感器负责检测环境温度。与红外热成像传感器配套使用，由于环境温度会对检测温度值造成影响，所以将温度传感器和红外热成像传感器所测得的值经过温度补偿算法运算，以消除环境温度对人体体温检测值的误差。

当红外热成像传感器测量温度超过37.3℃以及安檢不通过时，控制终端将会触发报警系统。

2.2 显示控制模块设计

本系统采用昆仑通态TPC7062触摸屏，通过7英寸TFT液晶显示屏进行显示，具备强大的图像显示和数据处理功能，有图像、曲线等多种显示形式，及时为监测人员提供清晰准确的检测信息。同时搭载MCGS嵌入版组态软件，MCGS是基于Window平台的组态系统，可在显示屏上形成运行稳定、功能全面、维护量小的计算机监控系统，可视性好，系统稳定可靠，可以更好地进行数据显示。

传感器检测的数据经过单片机处理后，按照系统设定的温度补偿算法将数据进行处理，通过RS485接口与触摸屏通讯实现显示和驱动声光语音提示等功能。

2.3 数据传输模块设计

触摸屏的数据通过4G通信模块与云平台建立通讯，将数据上传到云平台中。

在该过程中采用了4G网络通信协议。通过此协议，控制器相互之间、控制器和其他设备之间都可以进行通信。它可以对不同检测仪器的输出信号通过统一的方式进行数据采集并按照通讯协议对数据进行处理传输。耗能少、结构简单。同时抗干扰能力强，在极大程度上保证了数据上传的效率。

3 系统软件设计

程序开始时，先对系统进行初始化。根据设计要求，对体温和金属探测器进行上限数值设定。一旦检测数值超过设定值，报警系统开始工作，并进行抓拍上传云平台中。系统工作流程图如图2所示。

当被测者通过时，装置开始启动，测温探头开始进行检测，整个系统检测过程预计2～4秒。

测温结束后，将数据通过单片机处理传输到液晶显示屏中，显示当前被测者体温，如果在正常温度范围内，则提示正常，请通过;如果异常，启动声光报警并启动相机抓拍被测者照片，存储在相机中，并通过4G通信传输到云平台中。

测温结束后，进行安检，如果无违禁金属物品，则提示正常，请通过;如果异常，将启动声光报警并启动相机抓拍被测者照片，上传云平台中。

如果全部正常，则对手部、鞋底消毒，通过检测。

在系统工作过程中，系统检测过程时间与检测人的位置和配合程度有关;装置中的红外检测装置探测无人超过30秒，则整个装置进入待机模式;所有被测者温度数据、温度异常者的照片都将存储在云平台中，可通过触摸屏提取，方便管理人员根据数据记录时间进行查询和追踪。

4 系统云平台设计

4.1 云平台架构

云平台分为基础设施层、中间层和用户服务层。

基础设施层为云平台提供计算、存储、网络及其他基础资源，对基础设施进行很好的管理。

中间层为核心层，主要功能为对资源进行监测、预警和管理。实时监测当前检测设备的运行情况，同时通过对数据资源的管理，提高资源利用率。

用户服务层，提供了一套软件系统，可通过显示屏、移动端远程操作等方式使用云平台上的应用服务。?云平台构成图如图3所示。

4.2 云平台功能

1）实时监控数据

将传感器的实时检测的温度等数据上传到云平台中，可以通过用户端随时调用数据。

2）远程控制

通过用户端，检测人员可以远程修改数据控制条件，如温度上限、金属探测器上限值等，不需要人员去实地修改，大大减少了维护费用。

3）数据库

可根据检测区域的特性，将具体数据导入云平台中，便于查找和跟踪。如学校，可将学生具体信息导入云平台中，若某一位同学检测情况异常，监控人员便可以将收集数据与数据库进行比对，及时进行追踪。大大提高了工作效率。

4.3 云平台数据传输

设备端使用4G网络通信模块通过4G传输的方式从显示屏中读取测量数据，并通过4G网络通信协议将数据上传到云平台中，并基于系统设定将所有的数据按检测顺序存储。

检测人员只需要登录用户端，便可以远程的实时掌握被测人员的体温、安检情况。当检测到異常情况时，可通过数据库进行对比，对异常人员及时监控和追踪，避免事故的发生。

云平台可对数据进行存储分析，自动筛选异常情况，检测人员可通过用户端和大数据分析实时监测掌握检测现场的具体情况。

用户端基于MQTT用户协议对云平台和设备端下达指令。该协议可以通过极少的代码和带宽，为设备端提供可靠准确的消息服务，这样极大程度上保证指令传输的效率和准确性。

5 结束语

本文介绍了云平台快速体温检测系统。该系统通过传感器将实时检测数据上传到云平台中，对数据进行统一监控和管理，以达到系统要求。检测人员可通过用户端掌握和追踪异常情况。不仅可以实现精准检测和远程控制，而且能够提升资源利用率，对检测人员和广大群众的安全进行更好的保护，为人们提供更加安全稳定可靠的生活环境。

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【通联编辑：梁书】