基于物聯(lián)網(wǎng)的無線體溫監(jiān)控校園疫情預(yù)警系統(tǒng)

申請理由（包括自身具備的知識條件、自己的特長、興趣、已有的實(shí)踐創(chuàng)新成果等）本人及團(tuán)隊(duì)成員來自于計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)工程兩個(gè)專業(yè)，團(tuán)隊(duì)成員均掌握C語言、Java語言等編程語言，同時(shí)對物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)、SQL數(shù)據(jù)庫應(yīng)用技術(shù)和Web網(wǎng)頁開發(fā)使用以及傳感器與測控技術(shù)具有一定的基礎(chǔ)。并且本人和團(tuán)隊(duì)成員對 Arduino開發(fā)板、ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)通信、環(huán)境感知傳感器、XML技術(shù)等方面技術(shù)興趣濃厚，目前正在學(xué)習(xí)過程中。本人與團(tuán)隊(duì)成員在創(chuàng)新研發(fā)方面都具有很大的興趣，喜歡學(xué)習(xí)并鉆研一些新知識，動(dòng)手能力較強(qiáng)，同時(shí)團(tuán)隊(duì)成員各有所長，如：信息收集與整理、數(shù)據(jù)處理與分析、編程能力、單片機(jī)設(shè)計(jì)等方面。團(tuán)隊(duì)成員們團(tuán)結(jié)奮進(jìn)，一定能夠取長補(bǔ)短，相互幫助并且具有充足的信心能完成該項(xiàng)目。另外，團(tuán)隊(duì)成員與軟件編程創(chuàng)新協(xié)會(huì)和物聯(lián)網(wǎng)協(xié)會(huì)交流密切，可隨時(shí)同協(xié)會(huì)內(nèi)同學(xué)溝通學(xué)習(xí)，獲取幫助。團(tuán)隊(duì)成員斗志昂揚(yáng)，分工明確，不怕困難，敢于創(chuàng)新。能夠各盡其能，為共同的夢想努力進(jìn)取。項(xiàng)目方案具體內(nèi)容包括：項(xiàng)目研究背景（國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及研究意義、項(xiàng)目已有的基礎(chǔ)，與本項(xiàng)目有關(guān)的研究積累和已取得的成績，已具備的條件，尚缺少的條件及方法等）項(xiàng)目研究目標(biāo)及主要內(nèi)容項(xiàng)目創(chuàng)新特色概述項(xiàng)目研究技術(shù)路線研究進(jìn)度安排項(xiàng)目組成員分工1、項(xiàng)目研究背景2020年年初，一場突如其來的疫情席卷全球，截至目前，全球已有數(shù)十萬人死于新冠肺炎?！安《精C手”—傳染病學(xué)專家利普金更是預(yù)測：“新冠肺炎很可能會(huì)像流感一樣，每年都與我們在一起”。因此如何預(yù)防、監(jiān)測新型冠狀肺炎的感染變得非常重要。當(dāng)前我國正處在新型冠狀病毒感染的肺炎防控關(guān)鍵時(shí)期，在疫情逐漸好轉(zhuǎn)的情況下，各高校將面臨的一個(gè)重大考驗(yàn)：開學(xué)后全國共有約四千萬名大學(xué)生從家鄉(xiāng)各地返回學(xué)校，在人員高度密集的情況下，同學(xué)間要在一起共同生活學(xué)習(xí)。如何在這種情況下防止疫情“死灰復(fù)燃”、保護(hù)廣大師生身體健康和生命安全，是各個(gè)高校必須重視的問題。在新型冠狀病毒感染者的所表現(xiàn)出的癥狀中，“發(fā)熱”是一個(gè)辨識度較高的關(guān)鍵癥狀。因此，對廣大師生體溫的實(shí)時(shí)監(jiān)測是防疫工作中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。國外研究現(xiàn)狀無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究可溯源于七十年代美國軍方的分組無線網(wǎng)，隨后改稱為無線Adhoc網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)是否可移動(dòng)無線Adhoc網(wǎng)絡(luò)又可分為兩類：一類為移動(dòng)Adhoc網(wǎng)絡(luò)（MobileAdhocNETwork，簡稱MANET），1997年IETF成立了MANET工作組，旨在對該類型網(wǎng)絡(luò)的路由算法進(jìn)行研究和開發(fā)；另一類為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WirelessSensorNetwork，簡稱傳感器網(wǎng)，傳感器網(wǎng)特指無線傳感器網(wǎng)絡(luò)），此類網(wǎng)絡(luò)通過在遠(yuǎn)控區(qū)域布撒大量傳感器，然后由各傳感器節(jié)點(diǎn)自行協(xié)調(diào)來迅速組建通訊網(wǎng)，在能量利用率優(yōu)先考慮原則下進(jìn)行工作任務(wù)劃分以獲取監(jiān)視區(qū)域信息。國際主流研究項(xiàng)目有：SmartDust（智能塵埃），SmartDust項(xiàng)目是由U.C.Berkeley開展進(jìn)行的微型傳感器網(wǎng)的研究計(jì)劃，已于2000年完成。它的主要目標(biāo)是在盡可能小的封裝下完成一個(gè)傳感器和通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制造，其中包括小型化、一體化設(shè)計(jì)與能量管理等幾方面問題。NEST（NetworkEmbeddedSystemTechnology），Nest項(xiàng)目是在SmartDust研究基礎(chǔ)上開展的，其主要圍繞傳感器網(wǎng)的軟件/硬件開放試驗(yàn)平臺進(jìn)行了深入地研究與開發(fā)，并構(gòu)建了一個(gè)演示范例GDI(GreatDuckIsland)監(jiān)測系統(tǒng)。μAMPS(μ-AdaptiveMulti-domainPowerawareSensors)，μAMPS計(jì)劃是麻省理工學(xué)院針對傳感器網(wǎng)進(jìn)行的研究。從智能化角度研究網(wǎng)絡(luò)的靈活性，使網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)自組織、重配置和自適應(yīng)。WINS(WirelessIntegratedNetworkSensors)，WINS是一項(xiàng)傳感器組網(wǎng)研究計(jì)劃。其研究重點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)技術(shù)，包括微功率CMOSVCO和混頻器電路、低功率信號處理電路、衛(wèi)星紅外、聲學(xué)傳感器制造技術(shù)等。國內(nèi)研究現(xiàn)狀：國內(nèi)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀我國無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及其應(yīng)用研究幾乎與發(fā)達(dá)國家同步啟動(dòng)，首次正式出現(xiàn)于1999年中國科學(xué)院《知識創(chuàng)新工程試點(diǎn)領(lǐng)域方向研究》的“信息與自動(dòng)化領(lǐng)域研究報(bào)告”中。國內(nèi)的一些科研單位和大學(xué)，如中國科學(xué)院自動(dòng)化所、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等，從2002年開始開展了研究工作。南京郵電大學(xué)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系列節(jié)點(diǎn)---UbiCell系列節(jié)點(diǎn)集成了傳感器，微處理器，無線收發(fā)器等多種嵌入式芯片，擁有信息采集、信號處理、數(shù)據(jù)傳輸和實(shí)時(shí)監(jiān)控等多種功能。中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所的GAINS系列傳感器節(jié)點(diǎn)，其基于ZigBee無線通信協(xié)議棧，實(shí)現(xiàn)多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?星型、成簇、網(wǎng)狀網(wǎng)等，用戶可以根據(jù)協(xié)議棧提供的API設(shè)計(jì)自己的應(yīng)用，組成更復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。南京郵電大學(xué)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)集成開發(fā)平臺MeshIDEMeshIDE是個(gè)可視化編程、應(yīng)用程子于一體的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)集成開發(fā)平臺。作為用的可視化并發(fā)工具，實(shí)現(xiàn)可視化燒制、管理和控制。研究意義：在學(xué)校等人員密集、流動(dòng)性大的地方，采用此體溫監(jiān)測系統(tǒng)能夠大大提高疫情防控的工作效率、減輕工作人員的勞動(dòng)量，同時(shí)可以避免交叉感染。通過實(shí)時(shí)、全面地監(jiān)測全體人員的體溫，并在發(fā)生異常情況下實(shí)現(xiàn)疫情預(yù)警、身份識別、人員定位等功能，為疫情應(yīng)急處理提供了充足的應(yīng)急時(shí)間。該系統(tǒng)在人群密度密集的校園環(huán)境中使用時(shí)，相關(guān)負(fù)責(zé)人員可快捷掌握所有異常體溫的學(xué)生的數(shù)據(jù)信息，可以隨時(shí)采取相應(yīng)的措施。同時(shí)上級教育行政和醫(yī)療機(jī)構(gòu)也可以實(shí)時(shí)監(jiān)控疫情蔓延情況，對威脅程度進(jìn)行定量感知，做到有備無患，必要時(shí)可緊急啟動(dòng)相關(guān)應(yīng)急措施，降低傳播風(fēng)險(xiǎn)，有效控制疫情蔓延。項(xiàng)目已有的基礎(chǔ)：最初，在該項(xiàng)目的設(shè)想構(gòu)思階段，我們便開始搜集大量的相關(guān)資料；在該項(xiàng)目正式確定之后，項(xiàng)目小組成員便開始詳細(xì)的查閱資料并學(xué)習(xí)相關(guān)技術(shù)知識，對于其所需知識儲(chǔ)備已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)性的了解，團(tuán)隊(duì)擁有深厚的知識理論，已經(jīng)對無線傳感網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)知識有了系統(tǒng)性的學(xué)習(xí)，并且團(tuán)隊(duì)成員動(dòng)手實(shí)踐能力強(qiáng)，隊(duì)員們學(xué)習(xí)成績優(yōu)秀，思維靈活，具有科學(xué)創(chuàng)新精神和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。與本項(xiàng)目有關(guān)的研究積累和已取得的成績：在基于物聯(lián)網(wǎng)的無線體溫監(jiān)控校園傳染病預(yù)警的設(shè)想下，小組成員進(jìn)行了相關(guān)資料的查詢，通過查詢論文，對于其所需要的知識儲(chǔ)備達(dá)到了相當(dāng)性的了解，同時(shí)我們將其中一些功能已經(jīng)可以達(dá)到預(yù)想的標(biāo)準(zhǔn)，例如利用體溫傳感器測體溫和多預(yù)警閾值的確定，以及在數(shù)據(jù)傳輸上我們采用體溫傳感器節(jié)點(diǎn)把采集到的學(xué)生的體溫?cái)?shù)據(jù)傳輸?shù)阶罱穆酚晒?jié)點(diǎn)，路由節(jié)點(diǎn)再把傳輸過來的數(shù)據(jù)以無線的方式經(jīng)過一跳或者多跳傳輸?shù)絽R聚節(jié)點(diǎn)，且這些節(jié)點(diǎn)的設(shè)立經(jīng)過我們的擇優(yōu)選擇已經(jīng)達(dá)到了成本低、易搭建的要求。已具備的條件：外界條件：隨著21世紀(jì)信息技術(shù)的快速發(fā)展，傳感器拘束在智能化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化方面都得到了長足的進(jìn)步，為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展打下了夯實(shí)的基礎(chǔ)，除此之外《國家長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》。也將“傳感器網(wǎng)絡(luò)及智能信息處理”作為“重點(diǎn)領(lǐng)域及其優(yōu)先于主題”給予政策上的支持。其次2.4GHz頻段傳輸技術(shù)相比于其他無線通信技術(shù)具有傳輸距離遠(yuǎn)、功耗低及通信協(xié)議可自定義等優(yōu)點(diǎn)，并且該頻段是全球通用的免許可證的頻段。內(nèi)部條件：小組成員熟練掌握數(shù)據(jù)庫知識，有助于將學(xué)生信息、體溫記錄等信息通過網(wǎng)絡(luò)上傳保存到信息中心數(shù)據(jù)庫中，上級行政部門可實(shí)時(shí)、快速地發(fā)現(xiàn)體溫異常的人。利用掌握的web網(wǎng)頁開發(fā)知識為構(gòu)建基于B/S模式的web網(wǎng)頁實(shí)時(shí)監(jiān)控學(xué)生體溫?cái)?shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)感知體溫的威脅程度提供了可行性。尚缺少的條件及方法：團(tuán)隊(duì)成員均屬于在校大學(xué)生，對于本項(xiàng)目尚缺少一定的經(jīng)驗(yàn)和能力，需要不斷學(xué)習(xí)鞏固。對本項(xiàng)目的技術(shù)領(lǐng)域尚未能熟練掌握，我們需加強(qiáng)理解，學(xué)習(xí)技術(shù)，提高自己的能力。2、項(xiàng)目研究目標(biāo)及主要內(nèi)容：2.1研究目標(biāo)當(dāng)大規(guī)模傳染性疫情爆發(fā)時(shí)，人群聚集區(qū)存在著大規(guī)模傳染的風(fēng)險(xiǎn)，尤其像校園這樣人口密集的地方，傳染源一旦出現(xiàn)，極容易發(fā)生大規(guī)模的傳播。體溫是監(jiān)控流行性傳染病的重要指標(biāo)，監(jiān)測體溫可以起到提前預(yù)防的作用，目前采集學(xué)生的體溫都是人工測量的方式，任務(wù)量大，而且不能及時(shí)有效的發(fā)現(xiàn)疑似病例。針對這些問題，本項(xiàng)目采用基于ZigBee協(xié)議的無線體溫監(jiān)控校園傳染病預(yù)警系統(tǒng)架構(gòu)，重點(diǎn)討論了ML90614傳感器體溫?cái)?shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)通信與傳輸和數(shù)據(jù)監(jiān)控中心子系統(tǒng)，同時(shí)對傳感節(jié)點(diǎn)的部署進(jìn)行了分析。當(dāng)有大規(guī)模傳染性疾病爆發(fā)時(shí)，該系統(tǒng)能實(shí)時(shí)監(jiān)測學(xué)生體溫，高效的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測溫、數(shù)據(jù)上傳、體溫預(yù)警、應(yīng)急處理等功能。2.2項(xiàng)目主要內(nèi)容2.2.1需求分析無線傳感網(wǎng)絡(luò)要根據(jù)具體的應(yīng)用場景來設(shè)計(jì)，無線傳感網(wǎng)絡(luò)要根據(jù)具體的應(yīng)用場景來設(shè)計(jì)，所以在設(shè)計(jì)校園傳染病監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)之前，首先分析校園學(xué)生活動(dòng)特點(diǎn)及場景，對系統(tǒng)需求做充分分析。因?yàn)樵谛@內(nèi)教學(xué)樓、食堂、學(xué)生公寓等的分布區(qū)域相對較集中，且有較為固定的活動(dòng)時(shí)間，所以傳感器節(jié)點(diǎn)可分布在教學(xué)樓、食堂、學(xué)生公寓中，采集體溫的時(shí)間可固定早上、中午和晚上完成。學(xué)生都有唯一的學(xué)號和對應(yīng)的輔導(dǎo)員，一旦檢測到體溫異常學(xué)生，系統(tǒng)可立刻聯(lián)系到相應(yīng)學(xué)生管理者，同時(shí)建立體溫異常檔案，及時(shí)將備案信息上報(bào)學(xué)校學(xué)工處和上級管理中心或者上級教育和醫(yī)療部門。綜合分析系統(tǒng)需求有如下幾個(gè)典型特征需要考慮。（1）無線傳感網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模較大:一所高校的學(xué)生人數(shù)成千上萬，每名同學(xué)都相當(dāng)于一個(gè)獨(dú)立的體溫采集的傳感器節(jié)點(diǎn)。（2)相對釆集數(shù)據(jù)的量較小:系統(tǒng)只是對學(xué)生的體溫進(jìn)行采集和監(jiān)控，需要傳輸?shù)捏w溫?cái)?shù)據(jù)信息量較小，數(shù)據(jù)傳輸速率較低。（3)終端設(shè)備要求低功耗低成本:無線傳感體溫節(jié)點(diǎn)采用電池供電，要求設(shè)備功耗低，同時(shí)低成本也使得系統(tǒng)推廣容易。（4)不同網(wǎng)絡(luò)之間數(shù)據(jù)通信及互聯(lián):可通過網(wǎng)關(guān)來解決無線傳感網(wǎng)和以太網(wǎng)之間的相互通信問題。（5)信息中心和遠(yuǎn)程監(jiān)控終端:為方便管理，對分散在學(xué)校范圍內(nèi)的教學(xué)樓、食堂、學(xué)生公寓中傳感節(jié)點(diǎn)，通過信息中心數(shù)據(jù)庫來進(jìn)行集中監(jiān)控和管理數(shù)據(jù)。2.2.2整體設(shè)計(jì)該項(xiàng)目整體設(shè)計(jì)流程圖如圖（1）所示：圖1整體設(shè)計(jì)圖傳感體溫?cái)?shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)通信與傳輸數(shù)據(jù)監(jiān)控中心（（1）傳感體溫?cái)?shù)據(jù)采集傳感體溫?cái)?shù)據(jù)采集由三個(gè)節(jié)點(diǎn)組成，分別是：傳感器節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)。通過ML90614傳感器來實(shí)時(shí)采集在校學(xué)生的實(shí)時(shí)體溫，當(dāng)檢測到被檢測對象的體溫異常時(shí)系統(tǒng)立即發(fā)出聲光報(bào)警信號。而采集到的數(shù)據(jù)則嚴(yán)格按照Zigbee協(xié)議先傳輸給最近的路由節(jié)點(diǎn)，再傳輸?shù)絽R聚節(jié)點(diǎn)。（2）數(shù)據(jù)通信與傳輸采用Zigbee無線通信技術(shù)將匯聚節(jié)點(diǎn)中的體溫?cái)?shù)據(jù)上傳到計(jì)算機(jī)終端。（3）數(shù)據(jù)監(jiān)控中心把接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中建立學(xué)生信息、體溫記錄、節(jié)點(diǎn)列表以存儲(chǔ)從匯聚節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)體溫?cái)?shù)據(jù)，以便實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)查詢和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示。另外結(jié)合收集到的信息進(jìn)行大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析對校園疫情發(fā)展動(dòng)態(tài)進(jìn)行建模和預(yù)測，實(shí)現(xiàn)校園疫情狀態(tài)可視化。（4）預(yù)警系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)部署預(yù)警系統(tǒng)中傳感器節(jié)點(diǎn)在采集數(shù)據(jù)時(shí)，需提前布置好路由節(jié)點(diǎn)，教學(xué)樓、食堂、學(xué)生公寓中內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)都均勻分布在教學(xué)樓門口、食堂門口、學(xué)生公寓門口內(nèi)。樓管處配備一個(gè)網(wǎng)關(guān)和一臺客戶端終端計(jì)算機(jī)，宿管員可管理所有分配的路由節(jié)點(diǎn)，每個(gè)地方每人使用一個(gè)體溫傳感終端節(jié)點(diǎn)。匯聚節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)之間通過串行數(shù)據(jù)線連接，需要長期處于工作狀態(tài)，所以兩個(gè)設(shè)備要通過固定電源供電。這樣每個(gè)樓都獨(dú)立形成一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)。2.2.3流程圖（1）該項(xiàng)目各部分設(shè)計(jì)流程圖如圖（2）、圖（3）所示：圖2結(jié)構(gòu)流程圖圖3設(shè)計(jì)流程圖無線體溫監(jiān)控系統(tǒng)客戶端軟件服務(wù)器數(shù)據(jù)庫及網(wǎng)絡(luò)信息中心疫控中心上級教育部門校內(nèi)局域網(wǎng)：學(xué)工處、二級學(xué)院、校醫(yī)院、管理員匯聚節(jié)點(diǎn)：路由節(jié)點(diǎn)體溫節(jié)點(diǎn)基于物聯(lián)網(wǎng)的校園無線體溫檢測系統(tǒng)收集資料、解讀分析溫度預(yù)警、閥值設(shè)定軟件部分硬件部分溫度傳感器無線傳輸預(yù)警模塊流程設(shè)計(jì)數(shù)字信號采集輔助決策提示33、項(xiàng)目創(chuàng)新特色概述創(chuàng)新特色主要分為以下幾個(gè)部分：（1）非接觸式測溫本系統(tǒng)適用于人員密集且流動(dòng)性較大領(lǐng)域，通過非接觸式測溫，降低了人工測量時(shí)交叉感染的風(fēng)險(xiǎn)，并且可快速獲得體溫?cái)?shù)據(jù)。體溫?cái)?shù)據(jù)傳輸時(shí)間大大減少。提高快速應(yīng)急響應(yīng)能力，有效遏制了疫情傳播風(fēng)險(xiǎn)。（2）同時(shí)實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)體溫測量本項(xiàng)目中測量體溫，每名同學(xué)都相當(dāng)于一個(gè)獨(dú)立的體溫采集的傳感器節(jié)點(diǎn)，可以讓大量的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇闃錉罱Y(jié)構(gòu)的體溫傳感器節(jié)點(diǎn)同時(shí)采集數(shù)據(jù)，即便是大量的人員流動(dòng)時(shí)，也能夠快速測溫，及時(shí)判斷。（3）多預(yù)警閾值的選擇?；跀?shù)據(jù)研究，除將單監(jiān)測端體溫超過37.6℃作為觸發(fā)報(bào)警的閾值之外，還將單監(jiān)測端監(jiān)測體溫上升過快和多個(gè)監(jiān)測端監(jiān)測體溫異常作為判定依據(jù)，避免了單個(gè)監(jiān)測預(yù)警閾值所產(chǎn)生的不準(zhǔn)確性，使得疫情預(yù)警更為靈敏、準(zhǔn)確和真實(shí)。4、項(xiàng)目研究技術(shù)路線4.1、該項(xiàng)目總系統(tǒng)框圖如圖（4）所示：圖4總系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架圖本項(xiàng)目基于MLX90614紅外測溫和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過大量的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇闃錉罱Y(jié)構(gòu)的體溫傳感器節(jié)點(diǎn)來采集數(shù)據(jù)，同時(shí)傳感體溫?cái)?shù)據(jù)采集子系統(tǒng)采用ZigBee狀結(jié)構(gòu)的體溫傳感器節(jié)點(diǎn)來采集數(shù)據(jù)，同時(shí)傳感體溫?cái)?shù)據(jù)采集子系統(tǒng)采用ZigBee無線通信技術(shù)協(xié)議，數(shù)據(jù)監(jiān)控中心子系統(tǒng)傳輸TCP/IP數(shù)據(jù)流，SQL數(shù)據(jù)庫接收數(shù)據(jù)進(jìn)行解析并存儲(chǔ)，同時(shí)基于B/S模式的Web網(wǎng)絡(luò)信息中心子系統(tǒng)可實(shí)時(shí)監(jiān)控分析學(xué)生體溫?cái)?shù)據(jù)，從而動(dòng)態(tài)感知體溫的威脅程度。并且匯聚節(jié)點(diǎn)作為ZigBee網(wǎng)絡(luò)和客戶端的接口，可將體溫?cái)?shù)據(jù)傳輸?shù)娇蛻舳擞?jì)算機(jī)。管理人員可以通過客戶端實(shí)時(shí)監(jiān)控和查看體溫?cái)?shù)據(jù)。4.2、硬件部分4.2.1、該系統(tǒng)硬件部分電路圖如圖（5）所示：圖5系統(tǒng)硬件電路圖（1）紅外測溫紅外測溫模塊采用MLX90614ESF－ACC紅外線溫度感應(yīng)模塊。在出廠前該模塊已進(jìn)行校驗(yàn)及線性化，精度高，體積小，測溫范圍為－40～85℃，支持SMBus輸入輸出標(biāo)準(zhǔn)，兼容脈寬調(diào)制（PWM）輸出方式。采用SMBus總線輸出方式，將紅外測溫得到的人的額頭溫度傳送至單片機(jī)進(jìn)行處理。（2（2）環(huán)境溫度檢測環(huán)境溫度檢測模塊采用DS18B20溫度傳感器，測溫范圍為-55～125℃，精確度±0．5℃，通過單線數(shù)字式接口與單片機(jī)連接。（3）ATmega16單片機(jī)處理器采用高性能的ATmega16單片機(jī)，時(shí)鐘模塊采用DS1302時(shí)鐘芯片顯示模塊通過74HC595驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管，實(shí)時(shí)報(bào)警模塊主要包括蜂鳴器和發(fā)光二極管。4.3、軟件部分4.3.1、程序流程圖圖6程序流程圖（1（1）溫差修正方法溫差修正方法采用查表法。根據(jù)環(huán)境溫度范圍將人的額頭溫度與人體體溫?cái)?shù)據(jù)做成了若干張溫度對照表。單片機(jī)接收紅外測溫模塊測量到的人的額頭溫度和環(huán)境溫度檢測模塊測量到的環(huán)境溫度，先判斷環(huán)境溫度的范圍找到對應(yīng)的溫度對照表，再通過查表得到人的額頭溫度對應(yīng)的人體體溫，從而修正了溫差。修正后的體溫實(shí)時(shí)測量裝置經(jīng)過大量測試能準(zhǔn)確測量出人體體溫。（2）溫度對照表表(1)溫度對照表4.3.2、關(guān)鍵閾值確定本項(xiàng)目在設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)置了報(bào)警功能，當(dāng)監(jiān)測到學(xué)生體溫實(shí)時(shí)測量結(jié)果超出設(shè)定閾值或短時(shí)間內(nèi)體溫快速升高時(shí)，紅外測溫模塊會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(聲、光信號或震動(dòng)信號)，提示學(xué)生體溫異常，并且傳輸數(shù)據(jù)至客戶端，數(shù)據(jù)庫將記錄異常值4.3.3、數(shù)據(jù)掃描溫度數(shù)據(jù)的讀取采用定時(shí)器中斷掃描，若讀取到人的額頭溫度和環(huán)境溫度，先判斷環(huán)境溫度的范圍找到對應(yīng)的溫度對照表，再通過查表得到人的額頭溫度對應(yīng)的人體體溫，體溫?cái)?shù)據(jù)通過數(shù)碼管顯示。若體溫?cái)?shù)據(jù)高于設(shè)置的上限溫度，則系統(tǒng)發(fā)出聲光報(bào)警信號。最后將人的實(shí)際體溫?cái)?shù)據(jù)通過ZigBee無線發(fā)送模塊發(fā)送至中心節(jié)點(diǎn)。4.4、數(shù)據(jù)傳輸（1）該系統(tǒng)中無線傳輸原理圖如圖（7）所示：圖圖7無線傳輸原理圖（2）ZigBee通信技術(shù)ZigBee技術(shù)是一種近距離、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通訊技術(shù)，其主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸以及典型的有周期性數(shù)據(jù)、間歇性數(shù)據(jù)和低反應(yīng)時(shí)間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用。通過ZigBee傳送數(shù)據(jù)至計(jì)算機(jī)終端。數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定、可靠。（3）傳感體溫?cái)?shù)據(jù)采集子系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)主要由體溫傳感器節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)組成。大量的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇闃錉罱Y(jié)構(gòu)的體溫傳感器節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)，通過無線通信方式將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到路由節(jié)點(diǎn)，物理地址以及采集的數(shù)據(jù)通過路由轉(zhuǎn)發(fā)到匯聚節(jié)點(diǎn)。當(dāng)上位機(jī)將相關(guān)指令經(jīng)過網(wǎng)關(guān)發(fā)送到匯聚節(jié)點(diǎn)時(shí)也是嚴(yán)格按照ZigBee協(xié)議規(guī)范進(jìn)行通信。（4）數(shù)據(jù)通信與傳輸子系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)由網(wǎng)關(guān)組成。由于傳感體溫?cái)?shù)據(jù)采集子系統(tǒng)采用ZigBee協(xié)議，而數(shù)據(jù)監(jiān)控中心子系統(tǒng)傳輸TCP/IP數(shù)據(jù)流，所以數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)的主要功能就是實(shí)現(xiàn)TCP/IP數(shù)據(jù)和ＲS232串行數(shù)據(jù)之間的互相轉(zhuǎn)換，為上位機(jī)和下位機(jī)的互聯(lián)互通提供保障。（5）數(shù)據(jù)庫建立采用WindowsServer2012作為服務(wù)器操作系統(tǒng)，同時(shí)采用MySQL數(shù)據(jù)庫作為該項(xiàng)目的數(shù)據(jù)庫。MySQL數(shù)據(jù)庫是一種輕量級數(shù)據(jù)庫，具有體積小、功能完善、操作簡單、安全性高等特點(diǎn)，并且MySQL是一款開源軟件，十分適合初級開發(fā)者使用。將接收到的實(shí)時(shí)體溫?cái)?shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中便于查詢。輸入日期溫度范圍即可快速地對溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢。（6）數(shù)據(jù)監(jiān)控（服務(wù)端與客戶端）數(shù)據(jù)監(jiān)控由客戶端/服務(wù)器(C/S)模式的PC機(jī)軟件、數(shù)據(jù)庫和服務(wù)器組成。C/S模式的PC機(jī)軟件負(fù)責(zé)監(jiān)聽客戶端的連接請求，接收來自網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)，把接收來的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中;數(shù)據(jù)庫服務(wù)器建立學(xué)生信息、體溫記錄、節(jié)點(diǎn)列表、用戶信息等SQL數(shù)據(jù)庫，包括為遠(yuǎn)程訪問提供數(shù)據(jù)庫支持基于B/S模式的Web網(wǎng)頁可實(shí)時(shí)監(jiān)控學(xué)生體溫?cái)?shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)感知體溫的威脅程度。管理員客戶端將收到的采集數(shù)據(jù)全部保存到軟件服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中，實(shí)時(shí)查看以及在多維度上對人員信息和疫情發(fā)展大數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，在學(xué)校內(nèi)實(shí)現(xiàn)對不同時(shí)間人員流動(dòng)的多維度疫情可視化，便于實(shí)時(shí)監(jiān)控和追蹤回溯人員流動(dòng)，并對校園疫情發(fā)展動(dòng)態(tài)進(jìn)行建模和預(yù)測，便于根據(jù)分析結(jié)果完善疫情防控策略，開展精準(zhǔn)高效的疫情防控。5、研究進(jìn)度安排第一階段（2020年5月）：團(tuán)隊(duì)成員通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行社會(huì)調(diào)研，調(diào)查了解現(xiàn)階段高密度人群體溫監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)現(xiàn)狀，以及當(dāng)前監(jiān)控系統(tǒng)所面臨的優(yōu)勢與挑戰(zhàn)。第二階段（2020年6月）：團(tuán)隊(duì)成員廣泛搜集資料，了解當(dāng)前體溫監(jiān)測領(lǐng)域的最新成果。團(tuán)隊(duì)成員集體討論，并且請教指導(dǎo)老師，最終確定項(xiàng)目方向以及進(jìn)行方案。共同配合，完成申請書的理論內(nèi)容編寫。第三階段（2020年7月—9月）：項(xiàng)目的環(huán)境搭建，學(xué)習(xí)相關(guān)、練習(xí)知識，初級目標(biāo)采集，建立基于無線傳感器訓(xùn)練的素材庫，以便在后期能夠提供大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練。第四階段（2020年10月—12月）：對整個(gè)系統(tǒng)的框架進(jìn)行設(shè)計(jì)，確定初步的設(shè)計(jì)方案并開始簡單的底層硬件測溫的實(shí)現(xiàn)過程。開發(fā)校園體溫監(jiān)測系統(tǒng)，結(jié)合相應(yīng)所需的傳感器，制作出體溫監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)物模型。第五階段（2021年1月—5月）：對項(xiàng)目中涉及體溫?cái)?shù)據(jù)采集功能、實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸功能開始進(jìn)行設(shè)計(jì)等事項(xiàng)，對ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)開始構(gòu)架，SQL數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。（6）第六階段（2021年6月—8月）：對項(xiàng)目中應(yīng)該要有的客戶端進(jìn)行開發(fā)，完成數(shù)據(jù)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)管理員實(shí)時(shí)監(jiān)控學(xué)生體溫?cái)?shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)感知體溫的威脅程度。并進(jìn)行初步的測試，可以