智能签到系统设计

刘继伟 郭莉莉 田永康 范彬彬 富佳佳

摘要：本系统运用物联网技术打造的一款智能签到测温平台，基于OneNET云平台，结合树莓派、温度传感器、人脸识别等技术，使用户在监测管理疫情时可以通过远程监控，使用户得到非常好的防护。管理者不仅可以用设备远程来提高公共卫生安全的检测和监控，并且还可以通过签到系统来对员工进行管理和监控，提高一线复工检测人员的工作效率保障人们的生命安全。本设备管理还可以实现体温异常的员工自动报警，并进行远程消息推送提醒，给公司和工厂的管理者对一线员工提供更加安全和人性化的管理，也对我国疫情防控工作起到了积极的作用。

关键词：树莓派;微信小程序;人脸识别;自动测温;自动报警

1.引言

一场突如其来的疫情，给我们的生活、我们所在的城市，带来了太多变化，也影响着每一个人的生活，不管你是否感受到，经历疫情，我们的生活方式在不知不觉中也悄然发生着改变。

如今“万物互联”的电子信息互联网时代发展迅速已经成为时代的主流，物联网的应用已经随处可见。本系统运用了多种传感器并结合物联网技术，努力打造出一款方便于减轻防控工作压力的小型智能移动测温设备。一线工作人员在监测时候可以通过这套人体智能测温设备实现自动检测体温、识别身份、数据分析、监控感染人员等功能。它会给我们的管理者带来更加快捷高效的监控方式，有效的巩固我国疫情防控成果。

我们设计的签到测温平台，使用OneNET云平台结合物联网技术，通过检测设备获取人体温度，把检测数据进行云登记存储，如果发现体温异常，就会把被检测人的体温数据标记为异常，检测设备就发出警示声响，并同时向关联设备的管理者发出人员体温异常报警信号，相关人员就会将其送往指定医院进行进一步的检测。

本智能平台的设计对国内复工复产复学的疫情防控的工作起到了积极的推动作用，有着深远意义。目前，国内疫情防控形势良好，随着复工、复学的逐步推进，我们希望生活能尽快恢复到疫情之前的状态，我们也期待生活变得更加丰富多彩。

2.系统功能

本系统以树莓派为智能终端，智能设备上安装的传感器采集到的人体温度、图像等实时数据通过MPU处理的后使用MQTT协议将数据发送给云平台，云平台会将接收到的数据进行储存，监测人员可以在小程序中查看体温信息（时间、地点、测量者的姓名等）。使用者还可以在小程序中查找专业的防疫课程，可以更专业更系统的防疫。

3. 硬件设计

3.1控制层

（一）主控芯片

由于要进行实时的人脸的检测和识别，以及数据的实时采集和传输。硬件设计前，根据工程无线通信网络需求和所需要的计算能力，传输协议采用HTTPS和MQTT技术。本签到系统选择主控芯片选用树莓派，主要是根据目前主流芯片的性能和参数、优缺点来综合衡量评估，以便更好的在无线通信网络中运行。

3.2系统硬件电路的设计

（一）摄像头的工作原理及其结构

CAM5031-V1摄像头数字摄像头可以将视频采集设备产生的模拟视频信号转换成数字信号，进而将其储存在计算机里。摄像头捕捉到的模拟视频信号需转换成数字信号，这是由特定的视频捕捉卡实现的，这样压缩后的数字信号才能够在MPU中运用。

（2）红外测温传感器的工作原理及其结构

我们采用红外热传感器来检测人体的体温，其红外探测器接收到热辐射后使温度升高，从而使3-5V电压与温度的性能发生变化。检测其中某一性能的变化，便可探测出辐射，从而实现测温的作用。

（3）超声波传感器的工作原理及其结构

超声波传感器在系统中，既是发射器同时也是接收器。其工作原理是这样的：发射时，传感器用一段时间发射一定的超声波束，而接收端需要接收到发射端发送结束的信号才能开启接受模式。假设发射超声波的时间为t，则在t这段时间内从物体反射回来的超声信号无法被捕捉到;加上超声波传感器具有一定惯性，因此在发射结束后仍有部分余振，传感器也能把这种余振转换成电压信号，也会在一定程度上扰乱系统应该正常捕捉的返回信号。所以，在产生余振到其消失之前是不能启动接受系统进行接收工作的。

（4）报警器的工作原理及结构

我们的蜂鸣器采用有源蜂鸣器，由压电蜂鸣片、多谐振荡器、共鸣箱、阻抗匹配器、外壳等组成。其中最重要的就是它的压电蜂鸣片，通常这是一种压电陶瓷，能进行电能与机械能的转换。

发声过程为：外部提供恒定直流电压，提供能量给多谐振荡器，多揩振荡器起振，并提供变化的电压和频率给压电陶瓷，压电陶瓷将电能转化为机械能，也就发出了声音。

4 软件设计

（一）微信小程序的优势

传统的软件应用结构采用的是 C/S（ Client/ Server） 结构和 B/S（ Browser/Server） 结构。C/S 结构的应用软件系统针对不同的操作系统，需要编写不同的软件，这样就限制了系统的扩展功能和升级软件，维护起来相对困难;而B/S 结构的应用软件系统在不同的平台是通用的，但是其应用的个性化要求很难实现，而且如果浏览器不同，系统界面的效果也不一样、本系统采用的微信小程序就弥补了C/S结构和 B/S结构的缺陷，而且现在人们使用微信小程序非常多，可以方便的获得我们的应用程序，而且我们的界面也很友好便于操作。

因此，本系统设计了战疫智能签到系统，不需要安装APP，直接采用微信小程序的形式，通过安置多种传感器设备实时获取每一个被监测者的体温信息，身份信息等，用户在微信小程序端就能够实时查看到被监测者的体温等数据。

（二）云平台

本系统的云平台采用OneNET平台。OneNET是中国移动公司的PaaS物联网平台，是面向智能家具、车联网、可穿戴设备、智能创客、移动健康等多个领域的开放平台。在本系统中，OneNET是作为连接和数据的核心地位，我们的系统是一套硬件-云平台-小程序这样三方协作的一个稳定的系统。首先将硬件采集到的数据通过无线通信协议准确的发送至云平台，然后通过操作云平台提供的第三方接口API从而完成整个系统的设计。此处OneNET的作用就像是稳定的桥梁，成功的将硬件与微信小程序结合在一起实现軟硬数据通信及控制。

4.结论

本系统运用物联网技术打造的一款智能签到测温平台，基于OneNET云平台，结合树莓派、温度传感器、人脸识别等技术，使用户在监测管理疫情时可以通过远程监控，使用户得到非常好的防护。管理者不仅可以用设备远程来提高公共卫生安全的检测和监控，并且还可以通过签到系统来对员工进行管理和监控，提高一线复工检测人员的工作效率保障人们的生命安全。

参考文献：

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基金项目：沈阳城市建设学院2021年大学生创新创业训练计划项目（202133208003）：“战役”智能检测签到系统