铁路实时温度检测系统设计

孟吴云 刘畅

摘要：随着铁路运行的不断发展，对出行过程中要求不断增加，在铁路运行过程中对旅客体温的实时监测，及时发现旅客体温异常是保证铁路能够安全运行的重要条件。我国铁路运输人流量巨大，为此，将研究设计一款能够安装在铁路座椅上的实时温度监测系统。本设计根据要求对无接触温度测量与身份识别装置进行研究，该装置以STM32F103芯片为核心处理器，辅以相关的外围电路来进行工作，从而设计了以单片机为核心的无接触温度测量。

关键词：STM32F103，红外测温，单片机

0引言

我国作为人口大国，地域广阔，人们中长距离出行首要选择的还是铁路方式，为了避免在使用铁路出行时出现安全健康情况，现在各个车站入口都会进行温度检测，但是这个温度检测只能对进站的一段时间进行检测，而不能达到实时的监测。通过在座椅上设置实时监测体温的装置，来进行监测出行人员的体温，相比与人工监测，有着更高的容错率，而且相比仅对进站时的检测，列车运行过程中的监测可以更加有效的对乘客进行健康状况的及时判断，提高安全出行率。

1系统模块构成

红外辐射（infrared radiation）的定义：任何物体的温度高于绝对零度（-273.15℃）时都会向外辐射电磁波，其温度越高，辐射的能量越多。波长涉及紫外、可见、红外光区，但主要处于0.8μm～15μm的红外区内。物体的红外辐射能量的大小按其波长的分布，与它表面温度有着十分密切的关系。因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度。

被测物体的辐射线经光学系统聚焦在光电转换系统（一般由人造黑体、热电堆等组成）上之后，产生电信号，再经过放大、滤波、A/D转换、数据处理后输出温度数字信号。再由单片机读取，由OLED显示出来，其中测量过程的相关参数、数据处理、控制指令可由按键设置。

1.1 STM32F103单片机

STM32F103是一个32位的ARM微控制器以及它的最高工作频率为72MHz同时在存储器的等待周期访问时可达到1.25DMps/MHz。STM32F103单片机具有高性能、低成本、低功耗的嵌入式的优势，其既可以通过编写程序来达到控制蜂鸣器和传感器。

1.2 GY-906非接触红外测温模块

GY-906非接触红外测温模块，该模块成本低、易于集成，并且支持带有10K上拉电阻的12C接口。这款温度传感器的出厂校准为：传感器温度的范围为-40℃至125℃，物体温度范围为-70℃至380℃。传感器的温度范围约为0.1℃。

1.3 OV7670摄像头

OV7670图像传感器，体积小、工作电压低，提供单片VGA摄像和影像处理器的所有功能。通过SCCB总线控制，可以输出整帧、子采样、取窗口等方式的各种分辨率8位影响数据。该产品VGA图像最高达到30帧/s。用户可以控制图像质量、数据格式和传输方式。

2系统设计

首先，对目前红外测量技术以及对身份识别的技术进行设计;其次，对无接触温度测量与身份识别装置以STM32F103芯片为核心处理器，辅以相关的外围电路来进行工作。因此对所涉及的单片机、GY-906非接触红外测温模块和OV7670摄像头模块等设备模块进行编程设计与组装;在无接触温度测量与身份識别装置完成之后进行数据的采集以及保证其在误差范围 （温度值不相差0.1℃） 之内确保其准确度，若出现较大误差就进行设备修改以此来确保其可行性。

相比于传统的列车座椅只能放置行李、调整靠背、放置脚踏板等功能外，结合了社会需求，对其功能进行了进一步的升级改造。在传统的列车座椅上加装了无接触测温装置，以人脸识别装置，对座位上的乘客进行实时温度监测并将监测数据转为电信号传输至后台屏幕上，并与正常人的体温数据进行比较，若在一定的时间内，数据持续高于正常范围，则会在后台自动报警。工作流程如图1所示。

在蜂鸣器报警之后，通过STM32F407单片机对TFT液晶显示屏上的人脸进行识别，车站值班员对图像的结果进行处理，同时并对疑似身体健康有问题的乘客进行身份识别后加以进一步的服务。身份识别子程序流程图如图2所示。

3功能实现

对系统进行测试，首先对乘客进行数据采集，在数据采集之后，进行结果测试。单片机程序初始化，乘客进行测温，当乘客温度超过阈值也就是37.5℃时，蜂鸣器发生报警;与此同时，摄像头采集人像数据并进行人脸检测。如果没有检测到人脸，那么摄像头将会重新进行数据采集;当检测到人脸时，对人脸图像区域进行截取，对截取到的人脸图像进行是否佩戴口罩的鉴定，对未佩戴口罩的乘客车站值班员在后台接收到蜂鸣器发出的警报声后采取相应的措施。

4结论

通过设计并实现基于STM32的铁路实时温度检测座椅系统。采用STM32F103和GY-906非接触红外测温模块。根据测试结果，系统按照我们预定义的规范工作。该系统可以人脸识别装置，对座位上的乘客进行实时温度监测并将监测数据转为电信号传输至后台屏幕上，并与正常人的体温数据进行比较，若在一定的时间内，数据持续高于正常范围，则会在后台自动报警，给车站工作人员预警，并对乘客进行身份识别后进行进一步服务。具有一定的应用意义。

参考文献：

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注：本文为辽宁省大学生创新创业项目“基于STM32的铁路实时温度监测座椅”（项目编号：202113207008）研究成果