智能手部测温消毒仪
2021-09-29华北理工大学人工智能学院樊小凯
华北理工大学人工智能学院 樊小凯
华北理工大学冶金与能源学院 陈香威
华北理工大学人工智能学院 高美芳
该项目是基于STM32F103的一款手部测温消毒仪，它主要应用于如商场、超市、学校等人流量较大的公共场所，能够实现手部温度测量、智能识别、手部消毒等功能。设备在高效完成手部体温检测与消毒工作的同时，能够减少人力物力资源的投入，降低检测员在检测过程中被感染的风险。
在疫情全球爆发的时代背景下，我国采取了非常严苛的防控措施，并取得显著成果，但日常的防疫工作依然不能松懈，特别是针对如商场、酒店和学校等人流量巨大的公共场所，如何高效快捷的完成防疫检测工作，同时降低在检测过程中的感染风险，是本文提出要解决的一个问题。此次设计的手部测温消毒仪，能够实现智能化精准检测被检人员体温和自动对手部进行消毒等功能，在减少传统检测方式高昂人力物力成本的同时，降低了检测人员在工作过程中被感染的风险，实现了测温与消毒的智能化和一体化，具有良好的应用前景。
1 设计思路
测温模块对被检人员手部进行温度测量，并将温度数据传送至STM32F103主控芯片，主控芯片会对温度数据进行计算和判断，同时将温度信息显示在屏幕上，并通过蓝牙模块发送至管理者手机，当温度为正常值时，主控芯片控制真空泵滴落免洗酒精，当温度超过正常值时，主控芯片控制蜂鸣器发出警笛。光电模块检测被检人员手部是否离开测温区域，只有当被检人员手部离开测温区域后，测温模块才会进行下一次温度测量。整体设计如图1所示。
图1 整体设计
2 结构设计
手部测温消毒仪整体结构如图2所示。三维尺寸为439×205×200mm，体积较小，易于摆放。外壳材料多采用亚克力材质，其具有极佳的耐候性、较高的表面硬度和较好的高温性能。
图2 手部测温消毒仪整体结构
3 程序设计
主要分为四部分，即温度检测、智能识别、控制消毒、信息展示。程序设计如图3所示。
图3 程序设计
3.1 温度检测
PWM初始化后舵机会控制MLX90621红外(IR)阵列传感器隔一段时间转动一定角度，转动三次完成一次扫描。红外传感器会将数据传送至主控芯片，同时光电模块会开始工作，利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路接通电路，来检测手是否离开被测区域，只有当被测者手伸出被测区域时，舵机才会控制测温模块进行下一次的温度采集。
3.2 智能识别
主控芯片接收到温度数据后首先将温度数组整合成一个二维数组，为了减少多次扫描可能会存在的数据重叠所带来的影响，会对数据进行数组去重，来保证数据的准确性。根据全部数组的平均温度和温度范围，主控芯片可计算出环境温度，并设定手部温度的阈值，以此来得到手部的温度长宽比、数据点个数和平均温度等条件，再判断被测物体是否为人手。当识别到被测物体不是人手时，设备不会滴落消毒液，也不会记录温度信息，有效的降低了误触发生的概率。
3.3 控制消毒
手部测温消毒仪采用12V微型真空泵，其配备了高品质无刷电机，能够全天候连续运行，具有超长的寿命，同时它还可以提供PWM速度调节，电动机FG反馈等附加信号，可以随意调节电机转速并随机改变产品的输出流量，非常方便使用和调试。
主控芯片检测到被测物体是人手，且没有超过设定温度时，会控制真空泵，滴落免冲洗酒精，供被测者进行手部消毒。
3.4 信息展示
主控芯片通过计算和分析得出被测者手部的温度值后，会通过蓝牙模块将温度值传送至工作人员的手机，帮助工作人员进行记录和分析。同时，主控芯片会将温度值传送至OLED显示模块，供被测者进行查看。
结束语：本文针对如何高效快捷的完成防疫检测工作，同时降低在检测过程中的感染风险一题，讲述设计了一款能够实现手部温度测量、智能识别、手部消毒等功能的测温消毒仪。此设备检测精度较高，体积较小，同时造价较低，非常适用于人流量巨大的大型公共场所，能够在防疫检测工作中发挥有效作用，具有良好的应用前景。
