華北理工大學(xué)人工智能學(xué)院 樊小凱

華北理工大學(xué)冶金與能源學(xué)院 陳香威

華北理工大學(xué)人工智能學(xué)院 高美芳

該項(xiàng)目是基于STM32F103的一款手部測溫消毒儀，它主要應(yīng)用于如商場、超市、學(xué)校等人流量較大的公共場所，能夠?qū)崿F(xiàn)手部溫度測量、智能識(shí)別、手部消毒等功能。設(shè)備在高效完成手部體溫檢測與消毒工作的同時(shí)，能夠減少人力物力資源的投入，降低檢測員在檢測過程中被感染的風(fēng)險(xiǎn)。

在疫情全球爆發(fā)的時(shí)代背景下，我國采取了非常嚴(yán)苛的防控措施，并取得顯著成果，但日常的防疫工作依然不能松懈，特別是針對如商場、酒店和學(xué)校等人流量巨大的公共場所，如何高效快捷的完成防疫檢測工作，同時(shí)降低在檢測過程中的感染風(fēng)險(xiǎn)，是本文提出要解決的一個(gè)問題。此次設(shè)計(jì)的手部測溫消毒儀，能夠?qū)崿F(xiàn)智能化精準(zhǔn)檢測被檢人員體溫和自動(dòng)對手部進(jìn)行消毒等功能，在減少傳統(tǒng)檢測方式高昂人力物力成本的同時(shí)，降低了檢測人員在工作過程中被感染的風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)了測溫與消毒的智能化和一體化，具有良好的應(yīng)用前景。

1 設(shè)計(jì)思路

測溫模塊對被檢人員手部進(jìn)行溫度測量，并將溫度數(shù)據(jù)傳送至STM32F103主控芯片，主控芯片會(huì)對溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和判斷，同時(shí)將溫度信息顯示在屏幕上，并通過藍(lán)牙模塊發(fā)送至管理者手機(jī)，當(dāng)溫度為正常值時(shí)，主控芯片控制真空泵滴落免洗酒精，當(dāng)溫度超過正常值時(shí)，主控芯片控制蜂鳴器發(fā)出警笛。光電模塊檢測被檢人員手部是否離開測溫區(qū)域，只有當(dāng)被檢人員手部離開測溫區(qū)域后，測溫模塊才會(huì)進(jìn)行下一次溫度測量。整體設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 整體設(shè)計(jì)

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

手部測溫消毒儀整體結(jié)構(gòu)如圖2所示。三維尺寸為439×205×200mm，體積較小，易于擺放。外殼材料多采用亞克力材質(zhì)，其具有極佳的耐候性、較高的表面硬度和較好的高溫性能。

圖2 手部測溫消毒儀整體結(jié)構(gòu)

3 程序設(shè)計(jì)

主要分為四部分，即溫度檢測、智能識(shí)別、控制消毒、信息展示。程序設(shè)計(jì)如圖3所示。

圖3 程序設(shè)計(jì)

3.1 溫度檢測

PWM初始化后舵機(jī)會(huì)控制MLX90621紅外(IR)陣列傳感器隔一段時(shí)間轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，轉(zhuǎn)動(dòng)三次完成一次掃描。紅外傳感器會(huì)將數(shù)據(jù)傳送至主控芯片，同時(shí)光電模塊會(huì)開始工作，利用被檢測物對光束的遮擋或反射，由同步回路接通電路，來檢測手是否離開被測區(qū)域，只有當(dāng)被測者手伸出被測區(qū)域時(shí)，舵機(jī)才會(huì)控制測溫模塊進(jìn)行下一次的溫度采集。

3.2 智能識(shí)別

主控芯片接收到溫度數(shù)據(jù)后首先將溫度數(shù)組整合成一個(gè)二維數(shù)組，為了減少多次掃描可能會(huì)存在的數(shù)據(jù)重疊所帶來的影響，會(huì)對數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)組去重，來保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。根據(jù)全部數(shù)組的平均溫度和溫度范圍，主控芯片可計(jì)算出環(huán)境溫度，并設(shè)定手部溫度的閾值，以此來得到手部的溫度長寬比、數(shù)據(jù)點(diǎn)個(gè)數(shù)和平均溫度等條件，再判斷被測物體是否為人手。當(dāng)識(shí)別到被測物體不是人手時(shí)，設(shè)備不會(huì)滴落消毒液，也不會(huì)記錄溫度信息，有效的降低了誤觸發(fā)生的概率。

3.3 控制消毒

手部測溫消毒儀采用12V微型真空泵，其配備了高品質(zhì)無刷電機(jī)，能夠全天候連續(xù)運(yùn)行，具有超長的壽命，同時(shí)它還可以提供PWM速度調(diào)節(jié)，電動(dòng)機(jī)FG反饋等附加信號(hào)，可以隨意調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速并隨機(jī)改變產(chǎn)品的輸出流量，非常方便使用和調(diào)試。

主控芯片檢測到被測物體是人手，且沒有超過設(shè)定溫度時(shí)，會(huì)控制真空泵，滴落免沖洗酒精，供被測者進(jìn)行手部消毒。

3.4 信息展示

主控芯片通過計(jì)算和分析得出被測者手部的溫度值后，會(huì)通過藍(lán)牙模塊將溫度值傳送至工作人員的手機(jī)，幫助工作人員進(jìn)行記錄和分析。同時(shí)，主控芯片會(huì)將溫度值傳送至OLED顯示模塊，供被測者進(jìn)行查看。

結(jié)束語：本文針對如何高效快捷的完成防疫檢測工作，同時(shí)降低在檢測過程中的感染風(fēng)險(xiǎn)一題，講述設(shè)計(jì)了一款能夠?qū)崿F(xiàn)手部溫度測量、智能識(shí)別、手部消毒等功能的測溫消毒儀。此設(shè)備檢測精度較高，體積較小，同時(shí)造價(jià)較低，非常適用于人流量巨大的大型公共場所，能夠在防疫檢測工作中發(fā)揮有效作用，具有良好的應(yīng)用前景。