基于多人监测的体温系统

王成龙，黄 超，齐雨争，陈凌啸，俞 睿

（大连理工大学城市学院，辽宁 大连 116600）

0 引 言

发热是新冠肺炎、SARS、禽流感、甲型H1N1型流感等的常见症状，而体温检测是诊断此类病例的首要环节，因此，加强体温实时监测，对于新冠肺炎等疾病的早发现、早隔离、早治疗具有重要意义。为防止新冠病毒蔓延，公共场合已采取入门检测等措施，例如，在进入公交车、地铁、商场、咖啡店前，都有工作人员使用体温枪逐一检测人体体温，但人工检测的方法难免会影响通行效率。

为了提高检测效率，目前涌现出了大量电子智能体温检测设备[1-10]，能够快速、准确地检测人体温度，但同时也存在一定的局限性，如不能在某一区域实现多人的实时体温数据监测，无法及时发送数据等。针对目前体温检测设备的不足，文中设计了一种体温监测系统，以弥补传统体温检测方法的缺陷。

MAX30205温度传感器具有分辨率高、便于模/数转换（ADC）等优势，可将温度测量值转换为数字形式，通过I2C兼容2线串行接口通信，在温度监测装置中应用。

本文设计的温度监测系统基于MAX30205体温传感器，将STC15W4K58S4作为主控芯片，配合手机、计算机等设备，可对监测者的体温进行实时监测并记录位置，之后将监测数据通过网络发送到后台服务器。

1 系统总体方案

本系统主要由手环端、手机端和PC端组成。手环端由STC15W4K58S4单片机、MAX30205体温传感器和HC-05蓝牙模块组成。手机端APP显示接收的手环蓝牙发送的信息，手机端通过内部TCP/IP协议将数据发送给电脑端。体温监测硬件结构如图1所示。

图1 系统硬件结构

2 系统设计原理

MAX30205体温传感器基本原理如图 2所示。

图2 MAX30205传感器基本原理

MAX30205拥有3条地址选择线，提供32个可用地址，传感器供电电压为2.7～3.3 V，可锁定保护I2C兼容接口。健身设备中的手势感应原理如图3所示。

图3 手势感应原理

3 系统软硬件设计

3.1 控制部分设计

本文设计的体温监测系统的主控芯片采用宏晶科技出品的单时钟/机器周期（1T）单片机STC15W4K58S4，指令代码完全兼容传统8051，且速度更快，功耗更低，抗干扰能力更强，使用更方便。

STC15W4K58S4控制系统原理如图4所示。

图4 STC15W4K58S4控制系统原理

3.2 监测部分设计

体温监测部分采用MAX30205体温传感器。MAX30205体温传感器通过I2C兼容2线串行接口通信，模块电路如图5所示。

图5 MAX30205模块电路

3.3 传输部分设计

数据传输部分采用HC-05模块进行串口通信，考虑佩戴者的佩戴体验，采用贴片式HC-05。HC-05模块基于Bluetooth Specification V2.0，自带EDR蓝牙协议，工作频段为2.4 GHz ISM，调制方式为GFSK，模块最大发射功率为4 dBm，接收灵敏度为-85 dBm，通信距离为10 m。

3.4 软件实现

温度传感器将监测的数据通过蓝牙模块发送到手机端，由手机APP实时显示，并动态更新Android UI界面。在PC端，基于TCP/IP协议，使用Spring MVC+Spring+MyBait框架获取手机（安卓）端和手环反馈的体温数据信息，并自动将监测的体温数据存储在数据库中，例如，通过MySQL数据库，结合Redis进行数据的高速存取。PC端服务器选用Tomcat和Ngnix，前端显示基于 easy UI和VUE，界面简单，用户可以通过B/S浏览器实现电脑端的命令操作。

4 系统功能

基于手机开发的APP如图6所示，可在手机上显示被监测者的体温数据，以及当天和本周的体温变化曲线。

图6 手机端显示界面

PC端实现了对多人数据的管理，例如，在同一区域显示多人的地理位置，以及当前被监测者的体温信息。点击被监测者的照片，可显示单人数据，包括被监测者的日体温变化曲线，被监测者的日移动轨迹等。PC端单人数据、多人数据显示如图7、图8所示。

图7 PC端单人数据显示

图8 PC端多人数据显示

5 结 语

新冠肺炎疫情下，加强体温实时监测对于疫情防控具有重要意义。针对市面上智能体温检测设备存在的缺陷，设计的基于多人监测的体温系统满足了当前体温监测需求，应用前景广阔。