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        基于ZigBee技術(shù)的多點體溫檢測系統(tǒng)

        2021-03-03 02:42:07張中文錢成玲謝進喜李鵬
        裝備維修技術(shù) 2021年45期
        關(guān)鍵詞:ZigBee技術(shù)無線

        張中文 錢成玲 謝進喜 李鵬

        摘 要:為實現(xiàn)對人口流動較大的場合的行人的體溫進行快速監(jiān)測,及時發(fā)現(xiàn)體溫異常情況,特別是新冠疫情在全球流行肆虐的情況下,有效避免測溫人員與體溫異常者之間的病毒感染,本文以低功耗的ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ),設(shè)計了基于ZigBee技術(shù)的多點體溫檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用紅外傳感器實現(xiàn)快速測溫,通過報警電路實現(xiàn)體溫異常報警,各個測溫點的數(shù)據(jù)在后臺數(shù)據(jù)庫進行記錄保存,整個測溫網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建采用ZigBee技術(shù)進行,測溫點與PC機之間采用RS232端口進行數(shù)據(jù)傳輸,PC機采用串口方式接收數(shù)據(jù),并進行數(shù)據(jù)的處理和顯示報警。具有快捷、高效、成本低、體積小,可實現(xiàn)自動體溫檢測記錄和體溫異常報警的功能。

        關(guān)鍵詞:Zigbee技術(shù);無線;體溫檢測

        人體溫度是一項重要的生理指標,也是判斷一個人身體狀態(tài)的最基本參數(shù),間接的體現(xiàn)了人體的健康狀態(tài),同時也是最方便獲取的參數(shù)之一,通過對人體溫度變化的監(jiān)測,能夠及時發(fā)現(xiàn)異常情況,盡早介入治療,目前絕大多數(shù)場合對體溫的獲取都是通過溫度計來獲取的,在人流較大的場合這種方式就顯得落后和效率低下。尤其是新型冠狀病毒在全球蔓延,而該種病毒的傳染主要途徑就是呼吸道飛沫和密切接觸,所以在各種公眾場合和人流量較大的進口,急需一種能快速、準確、免接觸、遠距離進行體溫檢測的設(shè)備?;诖吮救颂岢隽艘环N利用STM32系列單片機和MLX90614溫度傳感器實現(xiàn)的多點體溫檢測系統(tǒng),其具有快捷、準確度高、高效、成本低、免接觸、體積小,可實現(xiàn)自動體溫檢測記錄和體溫異常報警的功能,另外,該系統(tǒng)還具有易擴展、易安裝等優(yōu)點。

        1.ZigBee技術(shù)概述

        Zigbee技術(shù)又稱為“HOmeRF Lite”和“FireFly”技術(shù),是一種應用于短距離和低速率下的無線通信技術(shù)[1]。適用于短距離、低功耗且低速率的各種電子設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸,尤其是周期性數(shù)據(jù)、間斷性數(shù)據(jù)和低反應時間數(shù)據(jù)的傳輸。ZigBee技術(shù)是專注于低速率、低功耗、低成本、低復雜度的短距離無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。ZigBee短距離無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)標準是由ZigBee聯(lián)盟在802.15.4標準的基礎(chǔ)上提出來的,IEEE802.15.4標準組織定義了協(xié)議的PHY子層與MAC層,ZigBee聯(lián)盟在此的基礎(chǔ)上,定義了網(wǎng)絡(luò)層、應用程序支持子層以及應用層的數(shù)據(jù)傳輸規(guī)范,用戶可根據(jù)自己的需要對應用層進行開發(fā)。改為ZigBee標準能夠給用戶提供靈活的組網(wǎng)方式,網(wǎng)絡(luò)容量大,理論上1個ZigBee網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)容量可達65536個[2]。雖然ZigBee的數(shù)據(jù)傳輸速率低,最高只有250Kbps,但對于只進行發(fā)送和接受簡單指令或收集傳感器信息的應用來講,相比藍牙和IEEE802.11b,它提供了性價比更高的解決方案。

        2.MLX90614溫度傳感器

        任何有溫度的物體都會源源不斷的向外輻射能量,因此,我們可以在不接觸被測物體的情況下,利用這一現(xiàn)象進行溫度測量,由于不與被測溫度接觸,所以不會影響被測物體的溫度分布場。MLX90614是一種具有溫度分辨率高、響應速度快、測溫范圍廣、穩(wěn)定性好等特點的溫度傳感器,屬于非接觸式溫度測量的傳感器。其在大溫度范圍內(nèi)具有0.5℃的高精確度,采用SMBus和PWM兩種數(shù)字輸出方式。在無特殊設(shè)定的情況下,10-bit PWM輸出可測量的溫度范圍為-20℃至120℃之間,并且其解析度可達0.14℃[3]。并且其屬于紅外測溫元件,在測量時對環(huán)境和被測人員都沒有任何傷害,更不會干擾其他設(shè)備的正常工作。

        3.系統(tǒng)設(shè)計思路

        本次設(shè)計的系統(tǒng)的總體設(shè)計思路如下,在完成基本的功能的基礎(chǔ)之上,在時間允許的條件下,可以進行擴展功能的設(shè)計與測試。

        本次系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計的總體流程及軟硬件開發(fā)順序見下圖,首先分析具體的應用需求,在此基礎(chǔ)上考慮研發(fā)成本、難易程度、大規(guī)模使用的可能性等問題。

        溫度測量通過MLX90614完成,通過ZigBee發(fā)射模塊將相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送出去,接收端通過ZigBee接收模塊接收數(shù)據(jù),并將接收到的數(shù)據(jù)送入數(shù)據(jù)處理模塊進行處理,之后將測量結(jié)果分別送入LCD顯示模塊顯示和后臺數(shù)據(jù)庫存儲。

        4.系統(tǒng)的創(chuàng)新點與特色

        1.相對精準的測量結(jié)果。由于采用的測溫芯片器具有高解析度(0.02℃),所以測量結(jié)果的精度更高,可以在某種程度上避免一些不必要的浪費。

        2.相對低廉的研發(fā)成本。無論是主控制器還是紅外測溫元件器售價都不高,即使大批量使用其費用也不會太高,完全可以承擔。

        3.提高測溫效率。當產(chǎn)品投入使用后與目前的人工測溫相比將大大改善體溫檢測的效率。

        4.及時提醒是否有異常體溫的人員進入校園。該系統(tǒng)具有體溫異常自動報警提示的功能,當檢測到異常體溫的人員出現(xiàn)時發(fā)出報警聲。

        5.安裝方便。與現(xiàn)有設(shè)備相比較,該產(chǎn)品體積小,采用無線傳輸,便于快速安裝。

        5.該系統(tǒng)解決的問題

        1.提高人流密集場所的通行效率問題;

        2.測溫時間短,解決高峰期的擁堵問題;

        3.避免工作人員接觸到疑似病患,減低工作人員感染的風險;

        4.可實現(xiàn)戶外大屏幕顯示,實現(xiàn)全民監(jiān)督。

        參考文獻:

        [1]穆乃剛 ZigBee技術(shù)簡介[J],電信技術(shù),2006 (3) :84~86。

        [2]王勇,朱曉榮,賈永興 基于WiFi的體溫監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J],電子技術(shù)應用,2012,38(10):119。

        [3]王長清,岳新偉 基于ZigBee技術(shù)的博物館藏品微環(huán)境檢測保護系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J],河南師范大學學報:自然科學版,2012,40(3):34-37。

        注:甘肅省大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目:s202013518008

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