基于物联网技术的新型体温枪系统设计与实现
刘培策 关鑫航 佟炘忆
摘 要：为解决疫情期间体温检测过程中存在体温追踪以及老年人没有健康码等诸多问题，文章在市场上普通体温枪的基础上，设计以STM32F103为控制核心，附带液晶显示屏、红外测温模块、NB-IOT模块、RDIF射频识别模块、二维码扫描仪构成的新型体温枪。该新型体温枪可将收集到的各项数据传输至国家健康码云平台，实现了温度及位置数据实名制，方便对相关人员的排查、实时向健康码平台提交数据，方便政府部门对信息的采集，解决了疫情期间一些老年人因没有健康码而影响正常生活的问题。
关键词：红外测温;RDIF;二维码扫描;体温枪;物联网
0 引言
随着社会的发展及人们生活水平的提高，人们对方便、快捷的智能产品有了越来越高的要求。虽然物联网技术日益成熟，但仍有许多的技术没有应用到人们的生活之中。例如对于疫情期间我们使用的体温枪，有许多因素影响着疫情数据的收集工作。第一，现在市场上的体温枪仅仅能够实现体温测量，并没有其他的一些辅助功能，例如：测温时的时间信息、测温时的位置信息、所测温度的人员信息等。第二，疫情期间处理的温度数据较多，处理起来较复杂，浪费了人力资源。第三，在一些自媒体平台以及新闻报道中，我们发现疫情期间有很多老年人因没有健康码而导致生活出行中处处受阻，影响了他们的正常生活。为了满足广大人民测温时的便利性以及提高测温工作人员的工作效率，节省工作人员温度数据处理的时间，团队研发了基于物联网技术的新型体温枪，在如今疫情防控常态化的大背景下，相信该产品会有卓越的表现。
1 关键技术
1.1 物联网及其核心技术
物联网技术（Internet of Things，IoT）是新一代信息技术的重要组成部分，也是信息时代的重要发展阶段。顾名思义，物联网就是物与物相连的互联网。物联网是互联网的应用拓展，与其说物联网是网络，不如说物联网是业务和应用。物联网的核心技术主要是指传感器技术和嵌入式系统技术。传感器技术也是计算机应用中的关键技术。自从有计算机以来就需要传感器把模拟信号转换成数字信号才能处理。嵌入式系统技术是综合了计算机软硬件、传感器技术、集成电路技术、电子应用技术的复杂技术。如果把物联网用人体做一个简单比喻，传感器相当于人的眼睛、鼻子、皮肤等感官，网络就是神经系统用来传递信息，嵌入式系统则是人的大脑，在接收到信息后要进行分类处理。
1.2 RDIF射频识别技术
射频识别技术（Radio Frequency Identification，RFID）也是一种传感器技术，它是融合了无线射频技术和嵌入式技术的综合技术。RFID系统一般是由数据源、读写器和计算机控制端3部分组成[1]。数据源是指粘贴在设备表面的电子标签，可以包含识别码、设备名称、资产编号等关键信息，通过射频天线和读写器将标签信息获取到后台计算机处理系统中，进行信息比对和统计等操作。RFID技术具有可靠性、安全无污染、数据可以重复读写等优点[2]，因此已广泛应用于设备管理、射频门禁、电子溯源和产品防伪等多个领域。
1.3 红外测温技术
红外测温模块：将人体发出的红外光信号转化为电信号的部分。
（1）组成部分：光学聚焦镜头、热电堆红外测温传感器、信号放大器、模数转换器（A/D 转换模块）。
（2）工作原理：测温枪的镜头靠近并对准额头或其他部位时，从人体发出的各个波长的光经过镜头聚焦，经过滤光片过滤后，只剩下红外光，这些红外光大部分是人体存在温度而辐射出的。用这些红外光照射并加热热电堆，从而在热电堆上产生电势差。根据热电堆上的电势差就能判断人体温度（即：光信号已经转化为电信号）。然后由信号放大器将此电信号放大，再由模数转换模块将该模拟信号转换为数字信号或频率信号，通过补偿修正、参数校准和算法模拟等工作就可转换为医用级的高精度温度值（数字电路更精准，精度达到±0.1℃），最后将信号输入单片机[3]。逻辑关系如图1所示。
2 总体设计
系统组成如图2所示。此新型体温枪主要包括：热电堆式红外传感器、高精度信号放大器、A/D 转换器、STM32单片机、NB-IOT 通信模块、RFID感应模块等电子器件。本产品由红外测温装置和物联网系统两大重要模块组成，其中红外测温装置是由红外热电堆式温度传感器接收到人体表面发出的能量后，将红外能量转换成电信号，放大器把传感器电信号进行放大处理，通过模数转换（A/D 转换）变为数字信号或调制解调处理转换成频率信号，再通过补偿修正、参数校准和算法模型等工作就可转换为医用级的高精度温度值，之后物联网系统在其温度测量完成后将其温度数据，以及测量温度所在位置信息实时传输到互联网云端。
3 设备功能
3.1 信息识别功能
该体温枪扫码仪可识别健康码从而实现个人信息识别的功能，对于没有智能手机的老年人群体，可以通过RDIF射频识别模块来感应测温人的身份证来识别个人信息，可以大大提高测温的工作效率，解决了老年人没有智能手机健康码的问题。
3.2 信息上传
体温枪在测温后会实时在显示屏上显示时间、温度、姓名等数据，并将这些信息上传到健康码平台的云端，从而解决了测温数据处理的人力资源浪费问题，实现了从云端实时查看并跟踪异常温度各项数据的目标。
4 结语
物联网技术發展迅速，现在市场上有很多的智能家居以及共享单车等利用物联网技术改变人们生活质量的产品。在如今疫情常态化的大背景下，将传统的测温枪同物联网技术结合在一起，便利广大群众以及工作人员，为我国的疫情攻坚战做出贡献。
[参考文献]
[1]刘冬，靳蓓蓓.基于RFID的医疗设备管理系统设计与实现[J].中国数字医学，2017（6）：25-26.
[2]邹冬梅.基于RFID技术的医院医疗设备管理系统[J].医疗装备，2017（1）：26-28.
[3]郭源生.热电堆式人体红外测温传感器在疫情防控中的应用[J].中国高新科技，2020（3）：31-34.
（编辑 王雪芬）
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