基于物联网技术的体温监测处理方法

技术领域

本发明涉及一种测温方法，具体涉及一种体温大数据监测处理方法。

背景技术

2020年，疫情以前所未有之势肆虐全球，波及范围超过200个国家和地区，给人们的生命健康带来了巨大威胁，严重阻碍了社会经济发展。目前，针对疫情的特效药物与疫苗都未见成品，因此预防措施的保障显得尤为重要。大批量的体温筛查是目前预防新冠疫情防控的重要环节，对于及早发现潜在感染者、阻断疫情传播具有重要帮助，一般需要在人员流动性强、人员密集的公共场所配备专门的体温检测设备。

而常见的测温设备存在许多问题：水银体温计与电子体温计，以及常规耳温枪的测量效率低且存在较大交叉感染风险，故在批量体温筛查工作中较为少见；目前大量使用的普通额温枪存在测温精度低，操作规范要求高，只能单人单次测量等问题；常见红外相机存在目标温度随距离变化误差大，目标着装与环境干扰影响因素多，检测距离与人数受摄像机位置限制等问题。

另外，在现有体温监测处理系统中，大多采用直接将采集到的个人温度数据通过无线射频处理芯片发送给手机app或者其它数据接收终端，一旦当采集设备数量增加时，则容易出现多节点数据传输竞争冲突的问题；同时现有的温度处理系统中，数据大多并没有被加密保护，很容易在数据传输过程中出现数据被窃取的情况；与此同时，温度采集终端与路由在每次连接中，环境干扰等问题容易使得通信双方在固定频点上出现通信失败的现象。

而且，联防联控机构需要密切监控、预测疫情爆发的重点疑似区域，追踪可疑的病毒传播轨迹，提供紧急预案的方向，目前尚无简便、有效的体温大数据监测处理方法。

发明内容

本发明的目的是解决现有体温监测方法不便于实时监测以及无法实现大数据监测等问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

基于物联网技术的体温监测处理方法，包括：

步骤A)移动测温节点获取关联绑定的被测人员的温度数据；所述移动测温节点跟随被测人员移动；

步骤B)移动测温节点通过射频通信模块将所述温度数据发送至物联网基站路由；

步骤C)物联网基站路由将所述温度数据以及当前路由位置信息和当前时刻信息融合为具备时间、地点、人员的统一数据流，上报至数据服务端；

步骤D)数据服务端实现监测范围内人员的全天候实时体温监测，并将所述统一数据流与历史数据整合写入个人健康档案，联合绘制历史温度曲线。

进一步地，步骤A)中所述移动测温节点包括耳挂式测温装置和远离被测人员头部的信息处理终端，利用耳挂式测温装置获得反映被测人员外耳廓处温度的模拟信号，传输至远离被测人员头部的信息处理终端进行滤波以及数据处理，得到温度数据。

进一步地，所述耳挂式测温装置包括：耳挂结构件、NTC测温传感器和数据线，所述耳挂结构件用于适配挂接被测人员的外耳廓，所述NTC测温传感器安装于耳挂结构件的端部，满足在被测人员佩戴耳挂组件时NTC测温传感器的探头与被测人员外耳廓测温部位有效接触；所述数据线靠近NTC测温传感器的一部分是通过穿入耳挂结构件与NTC测温传感器的数据输出端隐藏连接，数据线的另一部分穿出耳挂结构件接至佩戴于远离被测人员头部的信息处理终端。

进一步地，所述信息处理终端被佩戴或者挂接于被测人员的手臂、手腕或者胸部。

进一步地，所述数据处理还包括将模数转换后的实测数据与预设阈值比较、输出判断结果以及显示指令；所述所述信息处理终端设置有LED指示灯，所述显示指令通过LED指示灯实现提示被测人员体温是否超出正常范围。

进一步地，所述数据处理还包括获取所述耳挂式测温装置的ID数据，用于输入并绑定被测人员信息。

进一步地，所述耳挂结构件为对称结构，其两侧分别适配挂接被测人员的左、右耳的外耳廓；所述NTC测温传感器共有三个，其中两个NTC测温传感器分别设置于耳挂结构件的两侧端部；第三个NTC测温传感器用于测量环境温度。

进一步地，步骤B)中所述射频通信模块采用可变连接时间间隔和ULP (Ultra-LowPower)无线技术，保证数据传输安全可靠；射频传输将频带分成三个信道进行跳频收发，通过频谱扩展技术使分频窄带宽扩展成宽频带，每次连接中，无线收发器按设定的码序不断进行信道的转换，收发双方按约定进行通信；并在跳频基础上，加密数据层传输。

进一步地，步骤C)中所述物联网基站路由采用碰撞扫描机制，在默认的三个信道中交替扫描；所述射频通信模块每次上传数据时附加10ms以内的随机延时，保证物联网基站路由主机每次至少能可靠收取来自三个NTC测温传感器的数据。

进一步地，步骤D)中所述数据服务端支持用户管理、位置查询、热点图、移动测温节点管理、报警记录和路由管理。

本发明具有以下优点：

本发明设置移动测温节点获取关联绑定的被测人员的温度数据，实时将温度数据上传物联网基站路由，并结合物联网基站路由实现融合定位，相互绑定，融合后的温度数据再通过物联网基站路由的转发，实现海量温度数据上报大数据云服务平台。

本发明利用耳挂式测温装置获得反映被测人员外耳廓处温度的模拟信号；将所述模拟信号传输至远离被测人员头部的信息处理终端进行滤波以及数据处理，得到温度数据；将温度数据进行信号增益后，通过射频通信模块发送至物联网基站路由。该方法操作简单、不影响被测人员正常生活、工作，方便实时监测。

耳挂组件佩戴后，利用NTC测温传感器接触片自然紧贴耳部皮肤，数据采集效果更稳定；而且耳挂组件不含任何射频器件，质量轻，对大脑无辐射，保证人体健康。

两个NTC测温传感器分别设置于耳挂结构件的两侧端部，第三个NTC 测温传感器用于测量环境温度，可通过多点补偿和校准方法实现±0.1℃的精度，同时提升了测温传感器的抗干扰性能，获得比额温枪和红外热像仪更确切的体温实测数据。

附图说明

图1为本发明的一种基于物联网技术的体温监测处理方法的示意图。

图2为耳挂式测温装置的单侧示意图。

图3为耳挂式测温装置的整体示意图。

图4为用于与耳挂式测温装置连接的胸牌组件的示意图。

图5为本发明一个实施例的数据服务端GUI界面首页。

图6为本发明一个实施例的数据服务端的单个测温节点温度变化曲线 GUI界面。

图7为本发明一个实施例的数据服务端的路由管理GUI界面。

其中附图标记的含义为：

1-耳挂结构件；2-NTC测温传感器；3-数据线；4-单侧耳挂；5-胸牌上盖； 6-充电口；7-LED指示灯；8-胸牌下盖。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本发明的技术方案进一步描述。

如图1所示，一种基于物联网技术的体温监测处理方法，包括：

步骤A)移动测温节点获取关联绑定的被测人员的温度数据；所述移动测温节点跟随被测人员移动；

步骤B)移动测温节点通过射频通信模块将所述温度数据发送至物联网基站路由；

步骤C)物联网基站路由将所述温度数据以及当前路由位置信息和当前时刻信息融合为具备时间、地点、人员的统一数据流，上报至数据服务端；

步骤D)数据服务端实现监测范围内人员的全天候实时体温监测，并将所述统一数据流与历史数据整合写入个人健康档案，联合绘制历史温度曲线。

其中，移动测温节点包括耳挂式测温装置和远离被测人员头部的信息处理终端，利用耳挂式测温装置获得反映被测人员外耳廓处温度的模拟信号，传输至远离被测人员头部的信息处理终端进行滤波以及数据处理，得到温度数据。

如图2、图3所示，上述耳挂式测温装置，包括耳挂结构件、NTC测温传感器和数据线。耳挂结构件为对称结构，其两侧分别适配挂接被测人员的左、右耳的外耳廓。耳挂结构件用于适配挂接被测人员的外耳廓，所述NTC 测温传感器安装于耳挂结构件的端部，满足在被测人员佩戴耳挂组件时NTC 测温传感器的探头与被测人员外耳廓测温部位有效接触；所述数据线靠近 NTC测温传感器的一部分是通过穿入耳挂结构件与NTC测温传感器的数据输出端隐藏连接，数据线的另一部分穿出耳挂结构件接至佩戴于远离被测人员头部的信息处理终端(例如可被佩戴或者挂接于被测人员的手臂、手腕或者胸部)。

上述步骤2)具体可以是将模拟信号通过数据线传输至胸牌组件(信息处理终端)。如图4所示，胸牌组件的结构件分为胸牌上盖和胸牌下盖，合盖形成的封装区域内设置有射频处理芯片；该封装区域的外部顶端设置有挂绳和/ 或卡扣，以便于被测人员佩戴。上述数据线的另一部分经所述封装区域的外部顶端接入射频处理芯片。

封装区域的外部顶端还设置有USB充电口。封装区域的外部侧面设置 LED指示灯，所述射频处理芯片的状态结果输出端与LED指示灯连接，通过所述LED指示灯提示被测人员体温是否超出正常范围。该LED指示灯支持红色/绿色切换以及闪烁功能。

测温传感器采用医用NTC传感器，两个NTC测温传感器分别设置于耳挂结构件的两侧端部(内侧)，第三个NTC测温传感器用于测量环境温度(可设置于耳挂结构件的外侧)，基于此，可采用左右耳温对比校准+环境温度校准的三方互补方式采集人体温度，精度指标已经达到±0.1℃，优于额式测温枪的数据精度。因为其紧贴人皮肤的采集方式，以及简单便捷的使用方法，突破了常规体温测量设备的不易操作、测温精度差的难题。

整个耳挂传感装置使用亲肤弹性材质，适配更大范围的人群，佩戴方便，易于清洁。耳挂佩戴后，基于自身材质的弹性，可使得两侧的1耳部接触片自然紧贴耳部皮肤。

胸牌通过使用超低功耗射频处理芯片完成了温度数据处理与收发，利用信号增益技术，达成了距离物联网路由半径300米范围内数据互通的技术指标；配合超低功耗射频芯片与经过特殊设计的通信协议，智能测温胸牌达成了可连续不间断使用14天的技术指标。

当被测对象身体温度超过系统设定阈值时，胸牌正面的红色LED灯将闪烁提示使用对象，当目标经过检测站时，若体温正常，会亮绿灯表示安全以提示疫情防控人员。每个射频芯片内置唯一物理识别ID，当确定使用对象后会与该对象身份绑定，实现了专人专机的功能，为之后的专人健康档案建立奠定硬件基础。

信号传输以及处理方面，本实施例具有以下特点：

a、基于频分复用与跳频方法的安全传输技术

采用可变连接时间间隔和非常快速连接的ULP(Ultra-Low Power)无线技术，保证数据传输安全可靠。射频传输将频带分成三个信道进行跳频收发，通过频谱扩展技术使分频窄带宽扩展成宽频带，每次连接中，无线收发器按一定的码序不断进行信道的转换，收发双方按约定进行通信，而环境干扰或信号截获不可能按同样的规律发生，突破了在固定频点通信易失败的难题。在跳频基础上，加密数据层传输，保证数据包的完整性和安全性，突破了数据容易被窃取的难题。

b、基于扫描机制的多节点交互冲突解决技术

温度采集终端把采集的人体温度数据通过三个转换信道主动上报，每次时间间隔为20-50ms，物联网基站路由采用碰撞扫描机制，在三个默认信道中交替扫描，为了避免多个设备数据碰撞，解决多节点数据传输竞争冲突问题，终端设备每次上报数据时附加10ms以内的随机延时，保证路由主机每次至少能可靠的收取三个终端的数据。在单时间点内，路由采集的数据量是一般无线收发设备的三倍，图片了大批量可靠的温度数据采集难题。

用户通过佩戴测温耳挂，测温耳挂传感器采用左右耳温对比校准+环境温度校准的三方互补方式采集人体温度，采集到的温度数据经过测温胸牌进行融合校准后，通过主动上报方式向物联网基站路由主动上报，同时温度数据结合物联网基站路由实现融合定位，相互绑定，建立温度轨迹追踪档案，设定针对个人的体温评价标准，有效避免因个体差异与正常情况导致的体温升高错误地上报为肺炎发热症状，但在肺炎发热症状出现时又绝不会遗漏温度的异常情况，且发生异常时可以追踪异常人员的GPS定位，确保异常人员与接触人员的快速卫生保障。融合后的温度数据再通过物联网基站路由的转发，实现海量温度数据上报大数据云服务平台。本设备对于温度数据的测量具有不间断的特性，只要用户合理佩戴测温耳挂，即可以在较短时间内获得准确的温度数据并与历史数据整合写入个人健康档案，联合绘制历史温度曲线。

本实施例在产业上的应用有以下三方面的优势：

(1)个人健康数据追踪档案

本设备可将个人温度数据与GPS定位绑定，建立温度轨迹追踪档案，设定针对个人的体温评价标准，有效避免因个体差异与正常情况导致的体温升高错误地上报为肺炎发热症状，但在肺炎发热症状出现时又绝不会遗漏温度的异常情况，且发生异常时可以追踪异常人员的GPS定位，确保异常人员与接触人员的快速卫生保障。

同时，发热症的成因不仅仅局限于肺炎病情，其他炎症、感染等亦可以产生异常发热，对于佩戴智能测温胸牌的被测对象，温度的异常响应，可以督促对象的快速就诊，实现了体温数据的健康管理，体现了智能测温胸牌设备在非特殊时期对被测对象疾病预测警示的使用价值。

(2)全天候高精度体温监测预警

本设备对于温度数据的测量具有不间断的特性，只要用户合理佩戴测温耳挂，即可以在较短时间内获得准确的温度数据并与历史数据整合写入个人健康档案，联合绘制历史温度曲线。在需要获取对象体温数据轨迹的场合，如企业、学校等人员相对固定的人群密集型单位和场所，具备权限的管理人员可以通过多种设备实时地监测对象的温度数据，实现全天候的温度记录与突变预警，缩短联防联控有关部门的应急反应时间，确保人员安全。

(3)大数据分析风险预测

本设备描绘的对象健康档案数据由联防联控机构具备权限的数据管理人员负责维护和整理，数据服务平台作为辅助会根据需求定制有关区域的密切监控，预测疫情爆发的重点疑似区域，追踪可疑的病毒传播轨迹，为联防联控机构提供紧急预案的方向，降低疫情防控人力资源成本，提高可疑传播途径控制的效率。

如图5所示，本实施例的大数据服务平台GUI界面首页，左侧为不同场景下界面选择窗口，用户可以根据不同应用场景对应选择，实现查看不同场景下对应温度相关信息的查询。大数据服务平台包含6大管理功能：用户管理、位置查询、热点图、测温点管理、报警记录、路由管理。用户可以在当前测温点管理界面中根据实际测温需要增加禁用或者删除单个测温节点。

图6为本实施例的单个测温节点温度变化曲线查看界面，用户可以根据实际需要针对单个节点测温数据进行历史查询、警报查询等操作。

图7为本实施例的路由管理界面，在当前页面下，用户可以对物联网路由基站节点进行管理，以实现对当前场景下测温路由节点的最优化布置。

以上已经示出和描述了本发明的一个实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。