车站红外热像仪体温异常筛查管理的探讨

2020-01-07曹雪玲张妮萍

铁路节能环保与安全卫生 2020年6期

曹雪玲，张妮萍

（中国铁路上海局集团有限公司上海铁路疾病预防控制所，上海200071）

0 引言

新型冠状病毒肺炎(以下简称“新冠肺炎”)疫情是新中国成立以来在我国发生的传播速度最快、感染范围最广、防控难度最大的一次重大突发公共卫生事件。在新冠肺炎防控中，对新冠病毒感染者早发现、早报告、早隔离、早治疗是控制传染源的有效手段。发热是新冠肺炎感染者主要临床表现之一，车站进出口采用红外热像仪进行体温筛查，对体温异常者迅速采取体温复核、流行病学调查等相关措施，对阻止新冠肺炎疫情通过铁路传播具有重要意义。

车站体温筛查工作既要保证较高的体温异常检出率，又要在此基础上保证通行便利，避免旅客拥堵、聚集，需要在两者之间寻找平衡点[1]。红外热像仪采用的是一种远距离非接触式温度测量技术[2]，该技术的应用一方面可避免车站工作人员与人流直接接触，预防交叉感染，另一方面可实现快速、大面积体温异常筛查，不影响通行效率，适合车站这种人流密集的场所。红外热像仪体温测量结果受环境因素、运行参数等多种因素影响[3]。因此，本文就如何科学使用红外热像仪、正确发挥其在车站进出口体温筛查的作用进行探讨。

1 红外热像仪工作原理及技术要求

1.1 工作原理

红外测温是利用红外探测器将目标发出的红外热辐射转变成电信号，再经过放大处理后得到目标温度[4]。红外热像技术是利用人体自身为天然红外辐射源的特点，通过光学扫描系统采集人体体表的红外辐射能量，并经过一系列光电信号的转化处理，最终将人体体表的红外辐射信息以红外热图的形式记录下来的一种的非接触成像探测技术[5]。当被测温度达到或超过预设警示温度值时进行警示，以达到快速筛查的目的。

目前铁路车站体温筛查多以人体额头温度为准。红外热像仪摄像探头采用固定的方式，在被测人行进过程中捕捉其额头温度信息。人体温度分为体温和体表温度，体温指肺部动脉、食管末端、膀胱、耳道、口腔、直肠或腋下温度，体表温度指皮肤表面温度。红外热像仪测量模式有物表模式和体温模式2种，物表模式检测体表温度，与体内温度存在一定差距。有研究发现，在适宜的外界条件下(环境温度在10～30℃之间、环境湿度50%左右，空气对流稳定)，体温正常人(36.5℃左右)无剧烈运动情况下，85%的人腋下温度比额头温度高2.5℃以内[2]。采用物表模式时，由于额头皮肤表面裸露于空气中，受空气流动、汗水等影响，温度存在变化，一般冬季15℃室内环境温度下，额头超过35℃即存在发烧的可能。因此，优化升级红外热像仪测量系统，通过大量的人体测温数据积累并结合大数据分析，得出测温补偿规律，采用测温补偿算法调整测温值至更便于理解的人体体内温度，即体温模式。

1.2 警示温度设置

在车站设置的红外热像仪是为了快速筛查体温高于正常水平的人群，而不是要得到每个人体温的精确信息。红外热像仪警示温度值的设置直接影响筛查结果，减少误检、漏检的关键在于判断异常的警示温度值。例如，红外热像仪采用物表模式时，如果将发烧筛查的标准定为37.3℃，适宜的环境条件下额头温度与体温差值定为2.5℃，则将报警温度设为34.8℃就可能筛查出体温异常的人群。但是，在特殊的环境条件下，如环境温度很低时，额头温度与腋下温度差值变化较大，有研究发现当外界环境条件为-2℃，从外面进来的人额头温度与腋下温度差值达6～10℃[2]。如果采用物表模式，警示温度值应随着外界环境的变化设为浮动值，即在满足热像仪使用环境条件的基础上，结合当前环境条件分别测量若干体温正常人员(不少于10人)额头温度及腋下温度，取两者温度差平均值，将37.3℃减去该温度差平均值设为警示阈值。

警示温度的设置与体温筛查的漏检和误检相关，热像仪采用体温模式时，依据测量精度将警示温度设置为37℃或37.2℃，以提高筛检的灵敏度。同时，还需考虑防控的精准性，避免误检率过高造成车站人力资源及医疗资源的浪费。

1.3 测量准确性、稳定性和一致性

按照《红外人体表面温度快速筛检仪》(GB/T 19146—2010)[6]的要求，在规定的工作环境条件中，筛检仪的实验室误差应不大于0.4℃。红外热像仪在长期使用的过程中会受外部因素影响造成测温误差，可以用黑体来校准。黑体是一种红外辐射温度参考源，其有效发射率近似等于1[2]。车站红外热像仪配置的黑体是一个可调、恒温设备，温度一般设置为35℃，作为热像仪的温度实时校准设备，可以提高测温的精度。

红外热像仪作为筛查设备，需要保持连续测温的稳定性和一致性。测温稳定性是指红外热像仪在持续长时间工作时，不同时间测量同一温度的结果是一致的。测温一致性是指在热像仪视场内的不同区域，温度测量结果是一致的(不超过±0.2℃)，即同一人出现在红外热像仪画面中的任何位置，所测结果是一致的，不能因为所处位置差异导致测得体温不同。

2 红外热像仪体温筛查的影响因素

红外热像仪测温的准确性与被测表面特征(发射率、吸收率)、大气透射率、大气发射率、背景温度、大气温度等因素有关[7]。同时车站采用行进中测量的方法，还需考虑测量个体行进速度、方向、测量距离等因素的影响[2]。

2.1 环境因素

红外热像仪接收到的有效辐射包括目标自身辐射、环境反射辐射和大气辐射，其测量精度与被测物体的表面特征、背景环境特征、大气特征等环境因素有关[8]，适用于与外界相对隔离的稳定环境，不适用于有气流、强电磁干扰或振动的环境等。因此，红外热像仪在环境温度、湿度恒定，大气流动稳定的情况下方可获得较理想的测量结果。此外，还应考虑环境因素对被测者皮肤状态的影响，如果刚从寒冷的空气或太阳曝晒下走入监测区域，所得测量结果会有较大误差，故环境因素需考虑2个方面，对热像仪的影响和对皮肤的影响。对热像仪的影响，可以通过红外热像仪温度补偿进行消除或通过限制热像仪的使用条件而减少。对皮肤的影响表现在额头温度随外界环境因素的变化而变化，不仅受到环境温度、湿度、气流等因素的影响，还与体表下血液循环、导热状况及表面换热条件等人体自身因素有关。对暴露于另一温差较大环境下的被测者，目前可采用在测温条件下静候5～10 min后再测，以保证测量结果的准确。

2.2 测量距离与行进速度

苏佳伟等[9]等研究了在环境温度、湿度一定的条件下，不同的测温距离对测量精度的影响。决定热像仪测温距离的最重要因素是镜头焦距。根据热成像原理，热辐射会随着距离衰减，距离越远检测到体温也会越低，所以热像仪做体温筛检都会有推荐距离，如热像仪DH-TPC-BF3221-TB3F4-YZ，镜头焦距3.5 mm，推荐使用距离2 m；DH-TPC-BF3221-TB7F8-YZ镜头焦距7 mm，推荐使用距离3 m。

车站一般采用行进测量法，李松林[2]研究了行进速度与测量误差的关系，并建立了理论模型，推导出可允许人行走的最大速度的公式，但实际应用受到有效的测量直径、身高、角度等因素的影响，并且人行走的方向若偏离了红外热像仪视场范围，将无法测得人体真实的温度。人体额头、黑体与摄像机距离一致时，测温准确性最佳。

3 加强车站红外热像仪体温筛查管理的建议

3.1 明确主体责任，定期维护保养

根据疫情防控属地化管理、联防联控要求，车站红外热像仪由地方政府提供或铁路系统配置。设备管理应以“谁配置谁负责”为原则，明确主体责任。红外热像仪受环境影响较大，对安装环境有一定要求，车站应提供相对稳定的室内环境，避免阳光直射、广告牌反射等的影响。按照热像仪操作手册标明的环境条件、技术要求使用设备，如果需要在室外进行体温筛查工作，搭配帐篷，减少大气流动、阳光直射等干扰因素；同时要求安装区域有足够光照度，避免逆光、反光、强光变化、遮挡、高温干扰等影响。责任单位维管人员定期进行巡检，并联系售后服务维护、升级，调整适宜的测温模式、报警温度等。

3.2 健全管理制度，加强现场管理

随着疫情防控常态化，热像仪管理责任单位应建立健全设备日常维护、核查、管理制度，专人负责，掌握热像仪的测量原理、影响因素、指标设置要求等。热像仪测温精度对安装方式、安装高度、相机与黑体间距离、环境及调试有较高的要求，一旦现场工程师安装调试完成后，严禁随意挪动和触碰设备。建议在热像仪摄像机和黑体落地三脚架周围设置围栏，防止行人意外触碰。黑体与热像仪摄像机间不应有遮挡，使用过程中不能在黑体上覆盖任何物体，不可碰触黑体辐射面，脏污会导致黑体精度下降或报废，应避免黑体辐射面划伤，影响测温精度。负责测温工作的人员每天检查画面中黑体规则框位置，以确保温度校核准确。为确保黑体测温精度，建议定期(每年)进行专业校准。

3.3 优化客流组织，加强联防联控

车站做好测温宣传及引导，结合客流特点提前预判客流集中进站和到达高峰时段。由于测量距离和旅客行进速度对测温精度影响较大，车站应根据测温工作要求，采取措施合理规划旅客走行方向，将人流引向摄像机位置。例如，可以形成“L”型通道，将热像仪放置于拐角位置，人员依次通过热像仪，减缓行进速度，在红外热像仪前的固定距离放置测温标识，当被测旅客到达标识时额头正面面向摄像机，保证测温有序准确。同时，合理布局进出站通道数量，调整通道宽度，避免人流相互遮挡，对身高较低的儿童提示家长抱起以防止漏检。优化调整进出站走行流线，尽量减少旅客进出站等待时间。