基于ZigBee技术的体温自动监测系统的设计

闫振豪，潘梦璐，屈克诚，岳秀明

摘要：为实现人流密集场所的人员体温监测，设计了基于ZigBee技术的体温自动监测系统。该系统可大量部署红外传感器进行体温采集，通过节点自组网进行数据传输和命令下达，加快测温效率，避免人员聚集，且无线传输协议ZigBee进行数据传输，保障数据的时效性、准确性，上位机软件显示各节点测量温度，根据测温数据进行温度曲线图地绘制，并将测温数据进行存储。与传统测温方式相比，该系统降低了人员交叉感染的可能性，减少了工作人员的工作量。

关键词：红外传感器；ZigBee无线传输；CC2530

1 引言

国内进行人员体温测量大部分是使用测温枪，在人员密集场所，防疫人员通过测温枪进行人员体温测量，传统的测温方式，需要工作人员近距离接触人群，存在间接感染的风险，本系统实现了多节点自组网测温，且工作人员在工作区通过软件观察人体体温数值，从而避免了病毒的间接传染，实现零接触、高效率、低风险的测量，提高了监测数据的时效性和准确性。

2系统设计方案

2.1功能需求分析

（1）测温高效化

普通的人员流动量大的地点，工作人员大部分使用体温枪去进行人员的体温测温，容易导致人员抱团拥挤，会有潜在的间接感染病毒的风险。

（2）数据准确性

在电磁噪声的影响下或者测温传感器不灵敏，会造成数据的测温不准确，人员疏忽不能按规定测温体温值的问题频频出现。

（3）测温数据后台可视化

目前市面上大部分测温设备，只能通过设备显示屏去观测测温值，工作人员只能看一个设备的显示温度，导致工作效率低，无法让上层部门及时观察人群测温数据。

2.2系统总体设计

本系统分为采集模块、数据传输模块、协调器模块、软件控制模块，系统实现了高效率测温，数据可靠传输、上位机软件实时显示测温体温值和控制节点状态等功能。

基于ZigBee系统的体温自动监测系统通过采集节点进行体温数据采集，协调器负责启动一个网络并向临近节点发出组网请求，体温数据通过无线传输至协调器节点，再由CH340模块输送至上位机软件，进行数据显示、数据存储等功能。

2.3系统硬件设计

（1）感知节点

感知节点包括终端采集节点和协调器节点。其中，MLX90614是装备在设备上用来监测温度，工作电压为3.3V，分辨率为0.01℃且此款传感器抗干扰能力优越，不会因为环境恶劣而导致测温数据不准，此芯片成本低，可适用于大规模终端采集节点的应用。

协调器节点包含CC2530最小工作系统、串口。通过串口将数据传输至上位机软件。

（2）数据传输模块

系统采用ZigBee无线通信进行体温值的传输，节点上的E18MS1模块为低功耗、灵敏度高的ZigBee模块，使得节点间的组网相应速度提高、数据传输效率加快。

2.4系统软件设计

（1）采集节点软件设计

本系统中的软件应用开发使用的编译器IAR。系统把体温采集部件进行代码编写设置规定的设置值，然后发送数据帧，像周边无线网络进行组网申请。

（2）协调器节点软件设计

协调器节点负责启动一个网络，将符合的终端节点进行组网操作，收集采集节点发送的数据。

2.5上位机软件设计

通过Visual Studio Code进行上位机的代码编写，开发一款ZigBee多点温度监测系统，实现数据显示、温度曲线图绘制、节点状态显示、数据存储功能。

3 系统测试

将ZigBee终端采集节点和协调器进行连接，此处选用两个终端节点模拟自组网功能的实现，确认电路连接正确。

按照接口初始值设置进行按照实物线，把协调器节点和PC主机相连接，进行采集数据传输至PC端软件显示。打开串口，选择COM5端口，进行数据传输与显示。

系统在双采集节点测温下，观测两小时内，流动人员的体温数据采集。系统可以正常显示终端采集的温度值，可以显示采集节点的工作模式，软件可以进行阈值判断，当超出阈值时，进行系统的报警提醒。

6结语

本系统采用红外测温传感器进行测温，节点间通过自组网进行数据的传输和命令下达，实现大规模人员测量，且工作人员在工作区通过PC端的软件可以实时的显示终端采集节点的测温数据，达到测量数据和监测防控的“分离设计”，保障了工作人员的安全性，工作人员可以监测到多个终端节点采集的人体体温数值，提高了工作效率。

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