物联网的校园体温检测系统

东南大学成贤学院电子与计算机工程学院 陈 伟 杜德虎 王泽凯 何儒珉

2020年初爆发的新冠肺炎让我们深刻认识到检测的重要性，所以做一个便捷校园体温检测系统来测温是有需求的。这个测温系统主要特点是基于emesp8266系列无线测温模块，使用了非手动接触红外线的测温方式，采用了emfrc522无线阅读卡芯片系列，该芯片可用来识别不同的用户。校园体温检测系统可以对师生进行身份识别和体温测量，并将数据上传到网络服务器，通过客户端查看。

1 项目简介

2020年初在我国发生了突如其来的新冠肺炎，及时找出不正常发热的患者显得尤为重要，尤其是在一些人流量密集的场所。故本项目针对学校的疫情防控提出了一个方案，以此来筛选和识别是否存在潜伏疫情以便及时地拦截隐患。

本研究项目所要研究的主要是当前物联网中一些相关技术概念。物联网这个技术概念主要指的是人类利用智能射频图像识别（rfid）、红外线图像感应器、全球卫星定位系统、激光图像扫描器等各种智能信息传感器和装置，通过使用物联网的各个域名，将实物与移动端和互联网相连和链接。学校这种人流流向相对固定，且身份易于识别的场合，该系统可以以较低的价格来实现对每个人的体温和身份识别，为学生提供一个实时检测身体健康的方法。

2 方案设计

体温检测模块和读卡器模块与主控模块单片机连接，体温检测模块使用MLX90614ESF-DCI-000-TU（I2C接口）作为红外探头，测量手腕处的温度，红外探头连接到开发板，目的是收集体温数据，当有学生在IC读卡器上刷卡时检测其手腕处体温。读卡模块通过读取IC卡，得到学生信息。ESP8266 nodeMCU单片机收集识别模块与体温检测模块的数据并通过WiFi模块上传到云端服务器。平台记录卡里的信息，识别体温是否正常，并将测得的体温数据传输到用户的APP里。用户APP能够实时查询和显示体温信息。若体温高于设定值（即体温高于38℃）触发报警LED灯，灯闪烁，显示危险的体温信息且APP向设备发送请求获取异常人员卡信息。如图1所示。

图1 各系统模块图

3 硬件设计

3.1 主控模块、WiFi模块

esp8266系列无线模块是安信可科技公司自主开发和设计的一系列具有高性价比WiFi soc模组。用户既可以通过使用这个系列的模块来为其中现有的设备增加互联网的功能，也可以通过构建独立的互联网网络控制器来实现利用WiFi进行信号传输。通过其单片机自带的WiFi智能化模块将设备与阿里云平台进行连接。

3.2 体温监测模块

体温检测模块所使用的主要是两个mlx90614esf-dci-000-tu（i2c红外接口）作为红外检测探头，连接到一个开发板上，收集体温检测监控器的数据，它整合了红外热电堆感应器与一款定制的信号调节芯片，可以用于测量-20～120℃的不同温度变化区间，解析度的值为0.14℃。

3.3 读卡模块

mfrc522是目前广泛应用在13.56mHz非接触式电子通讯设备中的一种高集成度电子阅读卡和一系列存储芯片的其中两个一员。它与各个应用主机间的串行通讯通信采用了主机连线时间数量较少的多种串行视讯通信，有利于尽量减少连线，缩小spcb板的占用体积，降低了生产成本。

4 程序分析及编程软件的使用

在本文的一个应用电路板中，单片式主机就是把它作为一个远程控制器直接嵌入到整个监控系统中，单片机自带WiFi模块，可以将接收到的体温、身份等信息发送到平台。应用程序开发主要可以分为三个组成部分，即WiFi模块、测温模块的应用、身份识别模块的开发。身份识别模块是定义用户卡号，使用读卡器读取用户卡的信息并进行显示，然后通过自动路由器与所有物联网的自动连接（将8266设置为设备sta连接模式，路由器自动确认所有设备目前是否已经具有或者没有任何网络访问权限，认证设备sta能不会直接访问物联网路的没有网络访问权限)，使得所有设备在进行连接前先正确设定好网络WiFi，再连上网络blinker(blinker)这是一套非常专业且简单易用的专业物联网应用解决模式方案，跨设备硬件、跨服务平台的专业物联网应用解决模式方案，提供设备APP端、设备端和客户端主机端、服务器端和客户端主机端技术支撑，使用公共云数据服务平台实现对用户数据的实时传输和数据存储）提供的MQTT服务器代理（因为调库用到MQTT，且它是轻量级适宜单片机使用），通过代理向订阅我们消息的阿里云服务器推送消息。如图2所示。

图2 各个模块工作流程图

5 调试和结果

WiFi模块、平台模块、主控模块、测温模块、身份识别模块的应用程序调试。用户在刷卡的同时测量手腕处的体温，通过测温模块将体温数据传输到主控模块ESP8266单片机上，再通过其自带的WiFi模块连接到阿里云平台的后台上传数据，然后身份识别模块识别身份卡数据，寻找到卡启动IIC获取探头数据5次求平均值输出，结果通过MQTT协议上传到blinker，blinker通过阿里云来完成通信。在blinker下建立APP，通过APP向设备请求数据，然后APP显示体温信息，延迟一秒上传卡片信息，如果体温高于38°，则灯会闪烁一次，显示危险的体温信息且APP向设备发送请求获取异常人员卡信息。

结论：本文主要介绍了基于ESP8266单片机与阿里云物联网平台的校园体温检测系统。校园体温检测系统使用MLX90614ESFDCI-000-TU作为红外探头，连接到开发板上，收集体温数据，并通过LED灯显示体温是否正常（不正常为红灯），通过读取IC卡确定身份，并通过ESP8266单片机收集识别模块与体温检测模块的数据上传到云端服务器。用户可以通过APP实时查询体温信息。比起普通的体温检测系统，本项目存在更多的功能：身份的确认、数据的记录等，更加便捷。该系统可以以较低的价格来实现对每个人的体温检测和身份识别。通过刷卡这一必须动作来完成体温的检测，免去了昂贵的大范围红外测温仪。本项目适用于大多数大中小学校，也可以拓展用于企事业单位等。