CN105816158A - 一种体温检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及体温检测技术领域，尤其涉及一种体温检测系统及方法。所述体温检测系统包括智能终端、CPU模块、摄像模块和体温检测模块；所述CPU模块、摄像模块和体温检测模块分别设于智能终端内；所述CPU模块用于控制体温检测模块的体温检测功能开关，所述摄像模块用于对准被检测对象，所述体温检测模块用于对被检测对象的人体表面温度进行检测，并将检测到的人体表面温度显示在摄像模块的摄像预览界面中。本发明操作简单，只要有手机在身边，就可以完成体温的测量，不用到处找温度计，不用担心测量手法不对而造成的测量不准的问题，使得测量温度又方便又快捷，且便于携带。

Description

一种体温检测系统及方法

技术领域

本发明涉及体温检测技术领域，尤其涉及一种体温检测系统及方法。

背景技术

体温计是人们日常生活中的必备品，传统的水银体温计存在测量温度时间长、读数不便等缺点，可能耽误宝贵的治疗时间，尤其是孩子，体温上升速度快，高烧如果不及时采取措施可能引起抽搐等危险。近20年来，非接触红外体温计在技术上得到迅速发展，性能不断完善，功能不断增强，品种不断增多，适用范围也不断扩大，市场占有率逐年增长。比起传统的测温方法，红外体温计有着响应时间快、使用安全及使用寿命长等优点。

而随着智能设备的高速发展，测量体温也随着向智能方向发展。例如i-Elf手机温度计，i-Elf手机温度计需要与手机APP温度精灵配合一起使用，通过手机音频口与手机连接，通过拍照就可以测出人体体温。虽然这种温度计可以较为方便的测量体温，但需要通过音频口外接在手机上，首先对手机存在一定的要求，也可能存在某些手机不兼容无法识别设备的情况，且不便于携带。另一方面，i-Elf温度计需要安装配套的APP才可以进行温度测量，操作较为不便。基于对这两方面的考虑，i-Elf手机温度计还是存在他的局限性。

发明内容

本发明提供了一种体温检测系统及方法，旨在解决现有的i-Elf温度计需要通过音频口外接在手机，携带不便且存在不兼容现象，以及需要安装配套的APP而操作不便的技术问题。

为了解决以上提出的问题，本发明采用的技术方案为：一种体温检测系统，包括智能终端、CPU模块、摄像模块和体温检测模块；所述CPU模块、摄像模块和体温检测模块分别设于智能终端内；所述CPU模块用于控制体温检测模块的体温检测功能开关，所述摄像模块用于对准被检测对象，所述体温检测模块用于对被检测对象的人体表面温度进行检测，并将检测到的人体表面温度显示在摄像模块的摄像预览界面中。

本发明实施例采取的技术方案还包括：所述体温检测模块为红外温度传感器，所述红外温度传感器通过I2C总线与CPU模块连接，所述CPU模块与红外温度传感器通过I2C总线进行数据传输。

本发明实施例采取的技术方案还包括：所述红外温度传感器的控制电路包括：SCL挂在CPU模块的I2C总线接口上，GPIO口是测温启动引脚，与CPU模块的GPIO脚相连，用于与CPU模块进行交互。

本发明实施例采取的技术方案还包括：所述红外温度传感器检测人体温度的检测方式为：所述红外温度传感器以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化，将人体辐射的红外线能量转换成电压信号，并将电压信号输出至CPU模块，所述CPU模块将电压信号进行处理后显示在摄像模块的摄像预览界面中；所述电压信号即为人体表面温度。

本发明实施例采取的技术方案还包括：所述人体辐射的红外线能量的计算公式为：

$E=\mathrm{\δ}\mathrm{\ϵ}(T^4-T_0^4)$

在上述公式中，E是辐射出射度，单位是W/m³；δ是斯蒂芬一波尔兹曼常数，数值为5.67×10^-8W/m³K⁴；ε是物体的辐射率；T是物体的温度；T0是物体周围的环境温度；单位均为K。

本发明实施例采取的技术方案还包括：还包括数据存储模块，通过所述摄像模块对显示人体表面温度的摄像预览界面进行拍摄，并将拍摄数据存储在数据存储模块中，通过数据存储模块查看历史体温数据。

本发明实施例采取的技术方案还包括：所述智能终端包括智能手机或平板电脑或相机，所述摄像模块为智能手机或平板电脑或相机的摄像头；所述智能终端与被检测对象之间的距离范围为10CM以内。

本发明实施例采取的另一技术方案为：一种体温检测方法，包括以下步骤：

步骤100：打开智能终端的体温检测模块及摄像模块；

步骤200：通过摄像模块对准被检测对象，并通过体温检测模块对被检测对象的人体表面温度进行检测；

步骤300：将检测到的人体表面温度显示在摄像模块的摄像预览界面中。

本发明实施例采取的技术方案还包括：所述步骤300还包括：将体温检测模块检测到的人体表面温度发送至CPU模块，通过CPU模块对人体表面温度进行处理后，将人体表面温度显示在摄像模块的摄像预览界面中；所述体温检测模块为红外温度传感器，所述红外温度传感器通过I2C总线与CPU模块进行连接，所述CPU模块与红外温度传感器通过I2C总线进行数据传输。

本发明实施例采取的技术方案还包括：所述步骤300后还包括：通过摄像模块对显示人体表面温度的摄像预览界面进行拍摄，并将拍摄数据存储在数据存储模块中。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明实施例的体温检测系统及方法通过将红外温度传感器集成于智能手机等智能终端中，在通过智能终端的摄像模块进行拍摄时，通过内置的红外温度传感器对被检测对象进行体温检测并显示；并可对体温检测数据进行拍摄保存，便于用户查看历史体温数据；本发明操作简单，只要有手机在身边，就可以完成体温的测量，不用到处找温度计，不用担心测量手法不对而造成的测量不准的问题，使得测量温度又方便又快捷，且便于携带。

附图说明

图1为本发明实施例的体温检测系统的结构示意图；

图2是本发明实施例的CPU模块与体温检测模块的连接电路图；

图3是本发明实施例的体温检测模块的管脚图；

图4为本发明实施例的体温检测方法的流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

请参阅图1，是本发明实施例的体温检测系统的结构示意图。本发明实施例的体温检测系统包括智能终端、CPU模块、摄像模块、数据存储模块和体温检测模块；CPU模块、摄像模块、数据存储模块和体温检测模块分别设于智能终端内，且CPU模块分别与体温检测模块和摄像模块连接，摄像模块分别与体温检测模块和数据存储模块连接。

CPU模块用于控制体温检测模块的体温检测功能开关，并接收体温检测模块返回的人体表面温度，将人体表面温度进行处理后显示在摄像模块的预览界面中。

摄像模块用于在打开摄像功能后在一定距离范围内对准被检测对象进行摄像，在摄像模块对准被检测对象的同时，通过体温检测模块对被检测对象的人体表面温度进行检测；在本发明实施例中，为了确保体温检测的准确性，智能终端与被检测对象之间的距离范围为10CM以内。

体温检测模块用于在CPU模块打开体温检测功能时开始工作，在摄像模块对准被检测对象时对被检测对象的人体表面温度进行检测，并将检测到的人体表面温度返回至CPU模块，CPU模块将人体表面温度进行处理后显示在摄像模块的摄像预览界面中；并在CPU模块关闭体温检测功能时停止工作。

在本发明实施例中，智能终端包括但不限于智能手机、平板电脑或相机等智能电子设备，摄像模块为智能手机、平板电脑或相机等智能电子设备的摄像头。还可以通过摄像模块对显示人体表面温度的摄像预览界面进行拍摄，并将拍摄数据存储在数据存储模块中，当用户需要查看历史体温数据时，可以从数据存储模块中读取拍摄数据，便于对被检测对象的人体表面温度变化进行跟踪或对比。

请一并参阅图2和图3，图2是本发明实施例的CPU模块与体温检测模块的连接电路图，图3是本发明实施例的体温检测模块的管脚图。本发明实施例的体温检测模块为自带DSP(数字信号处理)元件的IRTP(红外温度传感器)，红外温度传感器通过I2C(Inter－IntegratedCircuit)总线与CPU模块进行连接，数据传输为8位DATA，CPU模块与红外温度传感器通过I2C总线进行数据传输。

如图2所示，红外温度传感器自带的5V电源和GND(地线或公共端)通过智能终端的电池(图未示)供电，SCL(时钟线)和SDA(双向数据线)是I2C总线的通讯接口，SCL挂在智能终端CPU模块的I2C总线接口上(可选用I2C3)，GPIO口是测温启动引脚，与智能终端CPU模块的GPIO脚相连；GPIO口用于与CPU模块进行交互，当CPU模块将体温检测功能打开后，使能GPIO口，红外温度传感器开始工作，并将检测到的人体表面温度通过I2C总线返回至CPU模块。

红外温度传感器通过I2C总线注册于手机设备中，其注册代码为：

1)I2C注册与读写部分代码

2)GPIO使能的函数代码为：

当CPU模块打开体温检测功能后，调用驱动init_IR函数，红外温度传感器开始工作。

红外温度传感器以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化，并将人体辐射的红外线能量转换成电压信号(即人体表面温度)后输出至CPU模块。同时，红外温度传感器将转换的电压信号加以放大，便可驱动红外温度传感器的控制电路工作，从而节约功耗。而红外温度传感器由于本身不发任何类型的辐射，功耗很小。

具体地，红外温度传感器的测温原理为：在自然界中,当物体的温度高于绝对零度时，由于它内部热运动的存在,就会不断地向四周辐射电磁波，其中就包含了波段位于0.75～100μm的红外线，物体的红外辐射能量的大小以及按其波长的分布与它的表面温度有着十分密切的关系，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，红外温度传感器即利用这一原理制作而成。使用红外温度传感器的优点在于：红外测温时间短，大概需要1秒的时间；其次，红外测量安全，不易破损；最后，测量方便易操作。

黑体是一种理想化的辐射体，它吸收所有波长的辐射能量，没有能量的反射和透过，其表面的发射率定为1。应该指出，自然界中并不存在真正的黑体，但是为了弄清和获得红外辐射分布规律，在理论研究中必须选择合适的模型，这就是普朗克提出的体腔辐射的量子化振子的模型，从而导出了普朗克黑体辐射的定律，即以波长表示的黑体光谱辐射度，这是一切红外辐射理论的出发点，故称黑体辐射定律。

物体发射率对辐射测温的影响：自然界中存在的实际物体，几乎都不是黑体。所有实际物体的辐射量除依赖于辐射波长及物体的温度之外，还与构成物体的材料种类、制备方法、热过程以及表面状态和环境条件等因素有关。因此，为使黑体辐射定律适用于所有实际物体，必须引入一个与材料性质及表面状态有关的比例系数，即发射率。该系数表示实际物体的热辐射与黑体辐射的接近程度，其值在零和小于1的数值之间。影响发射率的主要因素包括：材料种类、表面粗糙度、理化结构和材料厚度等。根据辐射定律，只要知道了材料的发射率，就知道了任何物体的红外辐射特性。

当用红外温度传感器测量温度时，首先测量出被检测对象在其波段范围内的红外辐射量，然后由红外辐射量计算出被检测对象的温度，用公式可表达为：

$E=\mathrm{\δ}\mathrm{\ϵ}(T^4-T_0^4)$

在上述公式中，E是辐射出射度，单位是W/m³；δ是斯蒂芬一波尔兹曼常数，数值为5.67×10^-8W/m³K⁴；ε是物体的辐射率；T是物体的温度；T0是物体周围的环境温度；单位均为K。

人体主要辐射波长在9-10μm的红外线，通过对人体自身辐射红外能量的测量，便能准确地测定人体表面温度。由于该波长范围内的光线不被空气所吸收，因而可利用人体辐射的红外能量精确地测量人体表面温度，便能准确地测定人体表面温度。本发明通过将红外温度传感器集成于智能手机等智能终端中，只要有手机在身边，就可以完成体温的测量，不用到处找温度计，不用担心测量手法不对而造成的测量不准的问题，本发明操作简单，使得测量温度又方便又快捷，且便于携带。

请参阅图4，是本发明实施例的体温检测方法的流程图。本发明实施例的体温检测方法包括以下步骤：

步骤100：打开智能终端的体温检测功能，使智能终端内置的体温检测模块开始工作；

步骤200：打开智能终端的摄像模块，通过摄像模块在一定距离范围内对准被检测对象进行摄像，并在摄像模块对准被检测对象的同时，通过体温检测模块对被检测对象的人体表面温度进行检测；

步骤300：将体温检测模块检测到的人体表面温度发送至CPU模块，通过CPU模块对人体表面温度进行处理后，将人体表面温度显示在摄像模块的摄像预览界面中；

在步骤300中，本发明实施例的体温检测模块为自带DSP元件的红外温度传感器，红外温度传感器通过I2C总线与CPU模块进行连接，数据传输为8位DATA，CPU模块与红外温度传感器通过I2C总线进行数据传输。

如图3所示，红外温度传感器自带的5V电源和GND通过智能终端的电池供电，SCL和SDA是I2C总线的通讯接口，SCL挂在智能终端CPU模块的I2C总线接口上(可选用I2C3)，GPIO口是测温启动引脚，与智能终端CPU模块的GPIO脚相连；GPIO口用于与CPU模块进行交互，当CPU模块将体温检测功能打开后，使能GPIO口，红外温度传感器开始工作，并将检测到的人体表面温度通过I2C总线返回至CPU模块。

红外温度传感器以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化，并将人体辐射的红外线能量转换成电压信号(即人体表面温度)后输出至CPU模块。同时，红外温度传感器将转换的电压信号加以放大，便可驱动红外温度传感器的控制电路工作，从而节约功耗。而红外温度传感器由于本身不发任何类型的辐射，功耗很小。

红外温度传感器在测量温度时，首先测量出被检测对象在其波段范围内的红外辐射量，然后由红外辐射量计算出被检测对象的温度，用公式可表达为：

$E=\mathrm{\δ}\mathrm{\ϵ}(T^4-T_0^4)$

在上述公式中，E是辐射出射度，单位是W/m³；δ是斯蒂芬一波尔兹曼常数，数值为5.67×10^-8W/m³K⁴；ε是物体的辐射率；T是物体的温度；T0是物体周围的环境温度；单位均为K。

人体主要辐射波长在9-10μm的红外线，通过对人体自身辐射红外能量的测量，便能准确地测定人体表面温度。由于该波长范围内的光线不被空气所吸收，因而可利用人体辐射的红外能量精确地测量人体表面温度，便能准确地测定人体表面温度。

步骤400：通过摄像模块对显示人体表面温度的摄像预览界面进行拍摄，并将拍摄数据存储在数据存储模块中；

在步骤400中，当用户需要查看历史体温数据时，可以从数据存储模块中读取拍摄数据，便于对被检测对象的人体表面温度变化进行跟踪或对比。

步骤500：关闭智能终端体温检测功能，体温检测模块停止工作。

本发明实施例的体温检测系统及方法通过将红外温度传感器集成于智能手机等智能终端中，在通过智能终端的摄像模块进行拍摄时，通过内置的红外温度传感器对被检测对象进行体温检测并显示；并可对体温检测数据进行拍摄保存，便于用户查看历史体温数据；本发明操作简单，只要有手机在身边，就可以完成体温的测量，不用到处找温度计，不用担心测量手法不对而造成的测量不准的问题，使得测量温度又方便又快捷，且便于携带。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种体温检测系统，其特征在于：包括智能终端、CPU模块、摄像模块和体温检测模块；所述CPU模块、摄像模块和体温检测模块分别设于智能终端内；所述CPU模块用于控制体温检测模块的体温检测功能开关，所述摄像模块用于对准被检测对象，所述体温检测模块用于对被检测对象的人体表面温度进行检测，并将检测到的人体表面温度显示在摄像模块的摄像预览界面中。

2.根据权利要求1所述的体温检测系统，其特征在于：所述体温检测模块为红外温度传感器，所述红外温度传感器通过I2C总线与CPU模块连接，所述CPU模块与红外温度传感器通过I2C总线进行数据传输。

3.根据权利要求2所述的体温检测系统，其特征在于：所述红外温度传感器的控制电路包括：SCL挂在CPU模块的I2C总线接口上，GPIO口是测温启动引脚，与CPU模块的GPIO脚相连，用于与CPU模块进行交互。

4.根据权利要求3所述的体温检测系统，其特征在于：所述红外温度传感器检测人体温度的检测方式为：所述红外温度传感器以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化，将人体辐射的红外线能量转换成电压信号，并将电压信号输出至CPU模块，所述CPU模块将电压信号进行处理后显示在摄像模块的摄像预览界面中；所述电压信号即为人体表面温度。

5.根据权利要求4所述的体温检测系统，其特征在于：所述人体辐射的红外线能量的计算公式为：

E＝δε(T⁴-T₀ ⁴)

在上述公式中，E是辐射出射度，单位是W/m³；δ是斯蒂芬一波尔兹曼常数，数值为5.67×10^-8W/m³K⁴；ε是物体的辐射率；T是物体的温度；T0是物体周围的环境温度；单位均为K。

6.根据权利要求1所述的体温检测系统，其特征在于：还包括数据存储模块，通过所述摄像模块对显示人体表面温度的摄像预览界面进行拍摄，并将拍摄数据存储在数据存储模块中，通过数据存储模块查看历史体温数据。

7.根据权利要求1至6任一项所述的体温检测系统，其特征在于：所述智能终端包括智能手机或平板电脑或相机，所述摄像模块为智能手机或平板电脑或相机的摄像头；所述智能终端与被检测对象之间的距离范围为10CM以内。

8.一种体温检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤100：打开智能终端的体温检测模块及摄像模块；

步骤200：通过摄像模块对准被检测对象，并通过体温检测模块对被检测对象的人体表面温度进行检测；

步骤300：将检测到的人体表面温度显示在摄像模块的摄像预览界面中。

9.根据权利要求8所述的体温检测方法，其特征在于：所述步骤300还包括：将体温检测模块检测到的人体表面温度发送至CPU模块，通过CPU模块对人体表面温度进行处理后，将人体表面温度显示在摄像模块的摄像预览界面中；所述体温检测模块为红外温度传感器，所述红外温度传感器通过I2C总线与CPU模块进行连接，所述CPU模块与红外温度传感器通过I2C总线进行数据传输。

10.根据权利要求8或9所述的体温检测方法，其特征在于：所述步骤300后还包括：通过摄像模块对显示人体表面温度的摄像预览界面进行拍摄，并将拍摄数据存储在数据存储模块中。