陳媛媛，史紅彥

（江蘇電子信息職業(yè)學(xué)院，江蘇 淮安223000）

1 引言

體溫是生命四大體征之一，準(zhǔn)確地測量、記錄體溫數(shù)據(jù)對分析評估人體體征具有重大的參考價值。安全、便捷、準(zhǔn)確地測得體溫，有利于疾病診斷和治療工作的及時展開[1]。特別是近年來眾多全球性流行性疾病肆虐，體溫測量成為眾多傳染性疾病的重要防控措施。目前常用的體溫測量設(shè)備，通常只能對單個點進行溫度測量，測量效率不高，數(shù)據(jù)記錄一般依賴手工操作，這樣使得被測者的體溫變化不能實時進行監(jiān)測，有異常情況也不能被及時發(fā)現(xiàn)，從而可能錯失最佳治療時機。少數(shù)能自動記錄數(shù)據(jù)的電子體溫計大多不能存儲除體溫數(shù)值以外的數(shù)據(jù)，也不方便記錄、對比和分析數(shù)據(jù)。傳染性疾病高發(fā)期的公共場所，或是醫(yī)院、幼兒園、大中小學(xué)、公司等地，都需要能夠快捷、高效、精準(zhǔn)且實時地測量體溫，并通過移動通信網(wǎng)絡(luò)將體溫數(shù)據(jù)傳送到信息平臺，進行體溫信息的統(tǒng)計和分析。

2 方案設(shè)計

基于移動通信的體溫測量分析系統(tǒng)在傳染病高發(fā)的特殊時期主要應(yīng)用在家庭、學(xué)校、辦公室和其他公共場所。此系統(tǒng)能夠通過數(shù)據(jù)采集模塊快速有效地進行人體體溫測量，蜂鳴器對體溫異常者報警。主控模塊將采集到的體溫數(shù)據(jù)顯示的同時通過無線傳輸模塊將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機。上位機實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的存儲、顯示、異常報警。

體溫測量分析系統(tǒng)下位機部分主要由五大模塊組成：數(shù)據(jù)采集模塊、電源模塊、聲光報警模塊、顯示模塊和無線傳輸模塊。其中數(shù)據(jù)采集模塊用于體溫數(shù)據(jù)的采集工作，可使用溫度傳感器、紅外傳感器和NTC熱敏電阻等實現(xiàn)。選擇時可以從以下幾個方面進行綜合考慮：測溫的精準(zhǔn)度、測量所需時間、功率損耗、應(yīng)用場景以及性價比等。

作為下位機的主控制芯片，內(nèi)置晶振具有高速串口和自帶高速A/D轉(zhuǎn)換器的單片機，滿足數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換和發(fā)送需求。該單片機通過串口接收電壓參數(shù)并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后對數(shù)據(jù)進行進一步處理，包括溫度換算和數(shù)據(jù)加密等，最后通過串口將數(shù)據(jù)發(fā)送給無線傳輸模塊。無線傳輸模塊采用無線通信技術(shù)，將數(shù)據(jù)采集模塊的體溫數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機。本系統(tǒng)上位機使用Access建立數(shù)據(jù)庫來實現(xiàn)各用戶個人信息的管理，并對體溫實現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示、保存、分析等?；谝苿油ㄐ诺捏w溫測量分析系統(tǒng)設(shè)計如圖1所示。

3 體溫測量系統(tǒng)主要硬件設(shè)計

根據(jù)設(shè)計需求，要求測溫電路具有高靈敏度、高精度等特點，同時要保證體溫值的準(zhǔn)確性和實際應(yīng)用性。測溫電路設(shè)計如圖2所示。

該測溫電路主要由恒流源電路、放大電路、轉(zhuǎn)換電路和電容濾波組成。恒流源電路主要由信號源、放大器和PNP三極管組成。其中，信號源的供電從主控MCU中獲取，電壓為5 V，通過兩個串聯(lián)電阻從而產(chǎn)生電流。放大器選用的是德州儀器公司的四路運算放大器TLC2254CN，此放大器主要用在溫度控制、便攜式醫(yī)學(xué)器具、遠程壓力傳感器中，它能夠很好地輸入失調(diào)電壓，比常用的CMOS運算放大器功耗更低。為了確保電流恒定，利用TLC2254CN在電路中設(shè)計了一個電壓跟隨器。先將信號源電流通過電壓跟隨器，然后將一個51 kΩ的電阻置于放大器和PNP三極管的基極之間。PNP三極管選用的是大電流、低電壓、小信號的PNP型三極管8 550，它的發(fā)射極接5 V電源，集電極接熱敏電阻，電源同樣從主控MCU中獲取，同時接入電阻R4。

圖2 測溫電路設(shè)計

對熱敏電阻來說，0.1℃的溫度變化引起的電阻變化大概為6Ω；那么對于人體體溫測量范圍來說，對應(yīng)的電壓變化為0.000 6 V。

雖然這個電壓變化的值不大，但是如果不加處理，則可能造成較大的體溫測量誤差，從而測得的體溫值不準(zhǔn)確，因此，需要增加放大電路來放大該電壓值。放大電路選用的仍是TLC2254CN放大器，通過選取合適的放大倍數(shù)可獲得需要的電壓放大值。轉(zhuǎn)換電路用來提高整個測溫電路的測溫精度，通過切換為熱敏電阻NTC或高精度電阻R5兩種通道來實現(xiàn)。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計

客戶端體溫監(jiān)護系統(tǒng)要能實現(xiàn)手機與藍牙模塊的通訊，能夠存儲當(dāng)前的體溫數(shù)據(jù)并能在界面顯示，還可以查看某個時間段的體溫數(shù)據(jù)曲線變化，實現(xiàn)異常報警等。它的功能具體包括以下幾個方面：①通訊。手機模塊掃描從機設(shè)備，與無線通信模塊進行連接，主要包括開啟無線通信，掃描無線通信設(shè)備，建立連接并選擇特征值。②存儲數(shù)據(jù)。手機將接收到的體溫數(shù)據(jù)存儲成txt文件，并可以保存在SD卡里。③顯示數(shù)據(jù)。能在界面顯示當(dāng)前體溫值，并能將某個時間段的體溫數(shù)據(jù)以曲線變化方式展示。④查詢體溫?？梢圆樵冏罱齻€月內(nèi)任意一天的體溫變化情況。⑤異常報警。當(dāng)體溫高于預(yù)先的設(shè)定值時，系統(tǒng)將會向特定的手機號碼發(fā)送信息，以提醒機主當(dāng)前的體溫數(shù)值，實現(xiàn)體溫異常提醒或監(jiān)護報警。

軟件開發(fā)流程如圖3所示。

圖3 軟件開發(fā)流程圖

5 實驗結(jié)果

為了更好地測試系統(tǒng)體溫采集的準(zhǔn)確性，在同一情況和環(huán)境下，對同一個測試對象進行10次體溫測量。當(dāng)該系統(tǒng)接收到的體溫數(shù)據(jù)穩(wěn)定時，記錄此時的體溫值，利用水銀計測量時，將水銀體溫計在放入腋下10 min左右取出，記錄此時的體溫數(shù)據(jù)。測量結(jié)果表1所示。

通過測量結(jié)果可以看出系統(tǒng)測量的體溫值與水銀體溫計測量得出的體溫值相差0.1℃。

表1 體溫測量結(jié)果

6 結(jié)語

本文提出一種體溫測量分析系統(tǒng)，實現(xiàn)了體溫的實時監(jiān)測與數(shù)據(jù)的分析處理。通過實驗結(jié)果表明此系統(tǒng)能夠快速準(zhǔn)確地采集體溫并實現(xiàn)了體溫數(shù)據(jù)的顯示保存、統(tǒng)計分析，能夠及時發(fā)現(xiàn)體溫變化，及時發(fā)現(xiàn)異常。系統(tǒng)操作簡單、使用方便，在家庭、醫(yī)院、學(xué)校等公共場所具有實用價值。