基于物聯網技術的新型體溫槍系統設計與實現

劉培策 關鑫航 佟炘憶

摘 要：為解決疫情期間體溫檢測過程中存在體溫追蹤以及老年人沒有健康碼等諸多問題，文章在市場上普通體溫槍的基礎上，設計以STM32F103為控制核心，附帶液晶顯示屏、紅外測溫模塊、NB-IOT模塊、RDIF射頻識別模塊、二維碼掃描儀構成的新型體溫槍。該新型體溫槍可將收集到的各項數據傳輸至國家健康碼云平臺，實現了溫度及位置數據實名制，方便對相關人員的排查、實時向健康碼平臺提交數據，方便政府部門對信息的采集，解決了疫情期間一些老年人因沒有健康碼而影響正常生活的問題。

關鍵詞：紅外測溫;RDIF;二維碼掃描;體溫槍;物聯網

0 引言

隨著社會的發展及人們生活水平的提高，人們對方便、快捷的智能產品有了越來越高的要求。雖然物聯網技術日益成熟，但仍有許多的技術沒有應用到人們的生活之中。例如對于疫情期間我們使用的體溫槍，有許多因素影響著疫情數據的收集工作。第一，現在市場上的體溫槍僅僅能夠實現體溫測量，并沒有其他的一些輔助功能，例如：測溫時的時間信息、測溫時的位置信息、所測溫度的人員信息等。第二，疫情期間處理的溫度數據較多，處理起來較復雜，浪費了人力資源。第三，在一些自媒體平臺以及新聞報道中，我們發現疫情期間有很多老年人因沒有健康碼而導致生活出行中處處受阻，影響了他們的正常生活。為了滿足廣大人民測溫時的便利性以及提高測溫工作人員的工作效率，節省工作人員溫度數據處理的時間，團隊研發了基于物聯網技術的新型體溫槍，在如今疫情防控常態化的大背景下，相信該產品會有卓越的表現。

1 關鍵技術

1.1 物聯網及其核心技術

物聯網技術（Internet of Things，IoT）是新一代信息技術的重要組成部分，也是信息時代的重要發展階段。顧名思義，物聯網就是物與物相連的互聯網。物聯網是互聯網的應用拓展，與其說物聯網是網絡，不如說物聯網是業務和應用。物聯網的核心技術主要是指傳感器技術和嵌入式系統技術。傳感器技術也是計算機應用中的關鍵技術。自從有計算機以來就需要傳感器把模擬信號轉換成數字信號才能處理。嵌入式系統技術是綜合了計算機軟硬件、傳感器技術、集成電路技術、電子應用技術的復雜技術。如果把物聯網用人體做一個簡單比喻，傳感器相當于人的眼睛、鼻子、皮膚等感官，網絡就是神經系統用來傳遞信息，嵌入式系統則是人的大腦，在接收到信息后要進行分類處理。

1.2 RDIF射頻識別技術

射頻識別技術（Radio Frequency Identification，RFID）也是一種傳感器技術，它是融合了無線射頻技術和嵌入式技術的綜合技術。RFID系統一般是由數據源、讀寫器和計算機控制端3部分組成[1]。數據源是指粘貼在設備表面的電子標簽，可以包含識別碼、設備名稱、資產編號等關鍵信息，通過射頻天線和讀寫器將標簽信息獲取到后臺計算機處理系統中，進行信息比對和統計等操作。RFID技術具有可靠性、安全無污染、數據可以重復讀寫等優點[2]，因此已廣泛應用于設備管理、射頻門禁、電子溯源和產品防偽等多個領域。

1.3 紅外測溫技術

紅外測溫模塊：將人體發出的紅外光信號轉化為電信號的部分。

（1）組成部分：光學聚焦鏡頭、熱電堆紅外測溫傳感器、信號放大器、模數轉換器（A/D 轉換模塊）。

（2）工作原理：測溫槍的鏡頭靠近并對準額頭或其他部位時，從人體發出的各個波長的光經過鏡頭聚焦，經過濾光片過濾后，只剩下紅外光，這些紅外光大部分是人體存在溫度而輻射出的。用這些紅外光照射并加熱熱電堆，從而在熱電堆上產生電勢差。根據熱電堆上的電勢差就能判斷人體溫度（即：光信號已經轉化為電信號）。然后由信號放大器將此電信號放大，再由模數轉換模塊將該模擬信號轉換為數字信號或頻率信號，通過補償修正、參數校準和算法模擬等工作就可轉換為醫用級的高精度溫度值（數字電路更精準，精度達到±0.1℃），最后將信號輸入單片機[3]。邏輯關系如圖1所示。

2 總體設計

系統組成如圖2所示。此新型體溫槍主要包括：熱電堆式紅外傳感器、高精度信號放大器、A/D 轉換器、STM32單片機、NB-IOT 通信模塊、RFID感應模塊等電子器件。本產品由紅外測溫裝置和物聯網系統兩大重要模塊組成，其中紅外測溫裝置是由紅外熱電堆式溫度傳感器接收到人體表面發出的能量后，將紅外能量轉換成電信號，放大器把傳感器電信號進行放大處理，通過模數轉換（A/D 轉換）變為數字信號或調制解調處理轉換成頻率信號，再通過補償修正、參數校準和算法模型等工作就可轉換為醫用級的高精度溫度值，之后物聯網系統在其溫度測量完成后將其溫度數據，以及測量溫度所在位置信息實時傳輸到互聯網云端。

3 設備功能

3.1 信息識別功能

該體溫槍掃碼儀可識別健康碼從而實現個人信息識別的功能，對于沒有智能手機的老年人群體，可以通過RDIF射頻識別模塊來感應測溫人的身份證來識別個人信息，可以大大提高測溫的工作效率，解決了老年人沒有智能手機健康碼的問題。

3.2 信息上傳

體溫槍在測溫后會實時在顯示屏上顯示時間、溫度、姓名等數據，并將這些信息上傳到健康碼平臺的云端，從而解決了測溫數據處理的人力資源浪費問題，實現了從云端實時查看并跟蹤異常溫度各項數據的目標。

4 結語

物聯網技術發展迅速，現在市場上有很多的智能家居以及共享單車等利用物聯網技術改變人們生活質量的產品。在如今疫情常態化的大背景下，將傳統的測溫槍同物聯網技術結合在一起，便利廣大群眾以及工作人員，為我國的疫情攻堅戰做出貢獻。

[參考文獻]

[1]劉冬，靳蓓蓓.基于RFID的醫療設備管理系統設計與實現[J].中國數字醫學，2017（6）：25-26.

[2]鄒冬梅.基于RFID技術的醫院醫療設備管理系統[J].醫療裝備，2017（1）：26-28.

[3]郭源生.熱電堆式人體紅外測溫傳感器在疫情防控中的應用[J].中國高新科技，2020（3）：31-34.

（編輯 王雪芬）