CN111458042A - 人体温度测量装置及非接触式测量方法、温度控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种人体温度测量装置及非接触式测量方法、温度控制方法，人体温度测量装置包括壳体、温度检测单元和温度控制系统，温度检测单元包括接近开关和人体温度测量传感器，接近开关用于检测对象的位置信息，人体温度测量传感器用于读取被测对象的温度信息；温度控制系统包括控制器、本体温度监测传感器、环境温度监测传感器和温度控制单元，本体温度监测传感器用于监测人体温度测量传感器的温度，环境温度监测传感器用于监测环境温度，控制器控制温度控制单元对人体温度测量传感器本体温度进行控制并对人体温度测量传感器测得的人体温度信息进行补偿；通过实施本发明方案，保证测温装置测量的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及人体温度测量技术领域，特别涉及一种人体温度测量装置及非接触式测量方法、温度控制方法。
背景技术
人体温度测量有接触式和非接触式两种，接触式的以体温计为代表，非接触式的主要有红外激光测量仪和热成像仪两种。非接触式的主要原理是利用光电器件检测人体皮肤释放出的红外光线强度以确定人体温度，采用非接触式测量方法可以有效避免病原体因为人体温度测量环节造成的传播。
非接触式人体温度检测仪器的光电器件的主要作用是将人体皮肤红外光线强度信号转化成电信号输出给处理器，处理器将读到的电信号“翻译”成温度数字并显示。然而光电器件输出的电信号不仅受到被检测人体红外光线强度的影响，而且受环境温度的影响，在不同温度环境中，检测同一红外强度的物体，光电器件输出的电信号不同，这造成了处理器“翻译”出的温度信息有较大的偏差，所以环境温度过高或者过低测量人体体温时候会偏低，尤其是在冬季出现32℃，33℃等。由于人体温度测量采用非接触式，测量值受被测部位包裹的空气温度的影响，所以需要用环境温度值对测量的人体温度数值进行修正以得到准确的人体温度数值。
因此，本发明急需提出一种解决上述问题的方案。
发明内容
为了解决上述红外器件测量人体温度不准确的问题，本发明提出一种人体温度测量装置，包括壳体、温度检测单元和温度控制系统，所述温度检测单元和温度控制系统分别安装在壳体上；
温度检测单元包括接近开关和人体温度测量传感器，所述接近开关用于检测对象的信息，并将检测信息传递给温度控制系统，所述人体温度测量传感器用于读取被测对象的温度信息；
所述温度控制系统包括控制器、本体温度监测传感器、环境温度监测传感器和温度控制单元，所述本体温度监测传感器用于监测人体温度测量传感器的温度，所述环境温度监测传感器用于监测环境温度，所述控制器控制温度控制单元对人体温度测量传感器的本体温度进行控制并使用环境温度监测传感器的信息对人体温度测量传感器测得的人体温度信息进行补偿。
进一步的，所述温度控制单元位于壳体外侧，温度控制单元包括导热模块、温度调节器、热交换器和风扇，所述温度调节器位于壳体外表面，且温度调节器一侧设有热交换器，另一侧通过壳体与导热模块一侧连接，所述导热模块另一侧分别与人体温度测量传感器和本体温度监测传感器连接，所述风扇位于热交换器上。
进一步的，还包括遮阳罩，所述遮阳罩位于壳体顶部，所述壳体端部设有铰链，所述铰链将遮阳罩和壳体转动连接。
进一步的，还包括蜂鸣器，所述蜂鸣器设置在壳体上。
进一步的，还包括显示屏和喇叭，所述显示屏设置在壳体外表面，用于提供温度信息，所述喇叭设置在壳体外表面，用于播报温度信息。
进一步的，还包括电源线和可充电电池，所述电源线用于提供电能，所述可充电电池在断电情况下提供电能。
进一步的，人体温度测量装置能够和闸机配合使用以解决各类场所入口处人员体温筛查问题，还能够拓展成各类测温设备为有需求的人员提供测温服务。
本发明还公开了一种人体温度测量装置的非接触式测量方法，包括从脉搏区表皮体温到腋下温度的映射模型、以及应对不同环境温度区间时做出的温度补偿模型；
此方法的所有方程嵌套之后，获得的函数为：
其中T为腋下体温，Tw为手腕桡动脉脉搏区表皮温度，Ta为环境温度， A,B,C,D,E,F,G,H,L为参数。
进一步的，还包括控制器能够计算出准确的人体温度信息并通过蜂鸣器的鸣叫声音向使用者传达测量结果，当人体温度处于正常范围内时，蜂鸣器发出一声“嘀”声音，当人体温度异常时，蜂鸣器发出连续的“嘀”声音。
本发明还公开了一种人体温度测量装置的温度控制方法，
所述控制器、本体温度监测传感器、导热模块、温度调节器、热交换器以及风扇构成一个闭环温度控制系统；
人体温度测量传感器测量人体温度时的工作温度范围为[tmin,tmax]，控制器通过本体温度监测传感器监测人体温度测量传感器的温度；
当本体温度监测传感器监测到的数值小于等于tmin时，控制器控制温度调节器对导热模块加热，将热量传递给人体温度测量传感器以提高其工作温度，直到本体温度监测传感器监测到的温度值达到(tmin+tmax)/2时停止对导热模块加热；
当本体温度监测传感器监测到人体温度测量传感器的温度大于等于tmax时，温度调节器对导热模块进行制冷，导热模块将热量从人体温度测量传感器传导到制冷模块，制冷模块将热量通过热交换器传递给空气实现人体温度测量传感器的降温，直到温度本体温度监测传感器温度数值达到(tmin+tmax)/2为止；
热交换器上布置有风扇，加速热量交换，维持温控系统稳定。
技术效果：通过实施本发明技术方案，控制器控制本体温度监测传感器、环境温度监测传感器的监测温度进行补偿，使得环境温度值对测量的人体温度数值进行修正以得到准确的人体温度数值。
附图说明
图1为本发明的人体温度测量装置的外形结构图之一；
图2为本发明的人体温度测量装置的外形结构图之二；
图3为现有技术的非接触式的人体温度检测仪器；
图4为本发明的人体温度测量装置的剖面图；
图5和图6为增加显示屏和喇叭提示功能的人体温度测量装置；
图7为使用电源线供电的人体温度测量装置；
图8为使用充电电池供电的人体温度测量装置；
图9为人体温度测量装置和一种闸机配套使用示意图；
图10为人体温度测量装置和安检门配套使用的示意图；
图11为适用于不同身高人群的人体温度检测设备示意图；
图12为适用于大流量人群多测温装置并联工作的示意图；
图13为多人体温度测量装置与上位机构成的测量系统示意图。
附图标记说明如下：
1.壳体，其中1-1,1-2和1-3是壳体的三个区域；11.铰链；2.温度检测单元；21.接近开关；22.人体温度测量传感器；3.温度控制系统；31.控制器；32. 本体温度监测传感器；33.环境温度监测传感器；34.温度控制单元；341.导热模块；342.温度调节器；343.热交换器；344.风扇；345.风扇罩；346.压板； 4.遮阳罩；5.蜂鸣器；6.显示屏；7.喇叭；8.电源线；9.可充电电池；10.一种闸机；12.一种闸机的限行机构；13.安检门；14.可升降机架；15.上位机；16. 多工位可升降机架。
具体实施例
下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
为了解决现有非接触式人体测温器测量不准的问题，本发明公开了一种人体温度测量装置。如图4所示，包括壳体1、温度检测单元2和温度控制系统3，所述温度检测单元2和温度控制系统3分别安装在壳体1上；
温度检测单元2包括接近开关21和人体温度测量传感器22，所述接近开关 21用于检测对象的信息，并将检测信息传递给温度控制系统3，所述人体温度测量传感器22用于读取被测对象的温度信息；
所述温度控制系统3包括控制器31、本体温度监测传感器32、环境温度监测传感器33和温度控制单元34，所述本体温度监测传感器32用于监测人体温度测量传感器22的温度，所述环境温度监测传感器33用于监测环境温度，所述控制器31控制温度控制单元34对人体温度测量传感器22的本体温度进行控制并使用环境温度监测传感器33的信息对人体温度测量传感器22测得的人体温度信息进行补偿。。壳体1内部布置有控制器31，装置内部所有电气功能模块都连接在控制器31上，受控于控制器31。当人体测量部位接近壳体测量区域1-2时，接近开关21检测到物体并将检测信息传递给控制器31，控制器31启动体温测量程序，使用人体温度测量传感器22读取被测对象的温度信息。环境温度监测传感器33监测环境温度，其将信息传递给控制器31，控制器31使用环境温度信息对人体温度传感器22测量的人体温度信息进行补偿处理以计算出精准的人体温度信息。
所述温度控制单元34位于壳体1外侧，温度控制单元34包括导热模块341、温度调节器342、热交换器343、风扇344、风扇罩345和压板345，所述温度调节器342位于壳体1外表面，且温度调节器342一侧设有热交换器343，另一侧通过壳体1与导热模块341一侧连接，所述导热模块341另一侧分别与人体温度测量传感器22和本体温度监测传感器32连接，所述风扇344位于热交换器343上，风扇344外部布置有风扇罩345，其用于加速热交换器的交换速率，热交换器343上布置有压板345，压板345使用螺钉将热交换器343，温度调节器342和导热模块341紧密压合在一起。
所述遮阳罩4位于壳体1顶部，所述壳体1端部设有铰链11，所述铰链11 将遮阳罩4和壳体1转动连接。遮阳罩4可以绕着铰链11转动，在强光照射壳体1的情况下可以调节遮阳罩4遮挡壳体1上的阳光避免壳体1内部温度过高。
本发明还公开了一种检测手腕桡动脉脉搏区的非接触式体温测量方法，包括从脉搏区表皮体温到腋下温度的映射模型、以及应对不同环境温度区间时做出的温度补偿模型；此方法的所有方程嵌套之后，获得的函数为：
其中T为腋下体温，Tw为手腕桡动脉脉搏区表皮温度，Ta为环境温度， A,B,C,D,E,F,G,H,L为参数。
本发明还公开了一种人体温度测量装置的温度控制方法，所述控制器31、本体温度监测传感器32、导热模块341、温度调节器342、热交换器343以及风扇344构成一个闭环温度控制系统；人体温度测量传感器22测量人体温度时的工作温度范围为[tmin,tmax]，控制器31通过本体温度监测传感器32监测人体温度测量传感器22的温度；当本体温度监测传感器32监测到的数值小于等于tmin时，控制器31控制温度调节器342对导热模块341加热，将热量传递给人体温度测量传感器22以提高其工作温度，直到本体温度监测传感器32监测到的温度值达到tmin+tmax/2时停止对导热模块341加热；当本体温度监测传感器32监测到人体温度测量传感器22的温度大于等于tmax时，温度调节器342对导热模块341 进行制冷，导热模块341将热量从人体温度测量传感器22传导到制冷模块，制冷模块将热量通过热交换器343传递给空气实现人体温度测量传感器22的降温，直到温度本体温度监测传感器32数值达到tmin+tmax/2为止；热交换器343上布置有风扇344，加速热量交换，维持温控系统稳定。
实施例一
一种人体温度测量装置还包括蜂鸣器5，所述蜂鸣器5设置在壳体1内部。
一种检测手腕桡动脉脉搏区的非接触式体温测量方法，还包括控制器31能够计算出准确的人体温度信息并通过蜂鸣器5的鸣叫声音向使用者传达测量结果，当人体温度处于正常范围内时，蜂鸣器5发出一声“嘀”声音，当人体温度异常时，蜂鸣器5发出连续的“嘀”声音。
实施例二
在实施例一中使用蜂鸣器对人体温度测量装置使用者进行测量结果提示，此方式适用于最基本的确认人体温度是否正常的场合。为了能给使用者更加精确的温度信息反馈，如图5和图6所示，可以在壳体区域1-1增加一个显示屏6，显示屏使用信号线和控制器31通信，每当控制器有测量数据结果时，控制器将结果信息通过显示屏显示，以供使用者读取测量结果。
实施例三
为了适用不同场所人体温度测量需求，如图6所示，可以在壳体区域1-1 增加一个喇叭7，控制器使用导线和喇叭连接，每当控制器有测量数据结果时，控制器将结果信息通过喇叭播报，这样方便使用者快速准确地了解测量结果。也可以在增加喇叭的同时增加一个显示屏6，用于多方位提供准确的体温信息。
实施例四
为了满足不同环境的使用需求，人体温度测量装置可以使用电源线为装置提供电能，图7中的8即为电源线，也可以使用充电电池供电形式，如图8中的9即为可充电电池，在外部电源供电中断的情况下，可以使用充电电池为测温装置继续供电，保持测温装置正常工作。
实施例五
在一些有闸机限制进出的场所，人体温度测量装置能够和闸机配合使用以解决各类场所入口处人员体温筛查问题，还能够拓展成各类测温设备为有需求的人员提供测温服务。图9为测温装置和一种特殊的闸机设备配合使用情况， 10是闸机本体，12是闸机的通行机构，当测温装置检测到人体温度正常时，将通行信号传递给闸机内部的处理器，闸机打开通行机构对人员放行，当人体温度异常时，测温装置将体温异常信号传递给闸机，闸机接收信号并保持通行机构处于非打开状态，限制人员进入。在有安检门的场所，如图10所示，可以将测温装置和安检门13固连在一起，在人通过安检门时可以测量温度，人体温度正常可以通行，异常则由工作人员限制通行，从而实现进入场所人员的体温筛查工作。
实施例六
考虑到不同身高人群和坐轮椅残障人士的体温测量需求，如图11所示，可以在一个升降平台14上安装两套人体温度测量装置两个装置处于高低的相对位置，高位置的人体温度测量装置用于测量高身高人员，低位置的人体温度测量装置用于测量低身高人员和使用轮椅的人员，两个人体温度测量装置可以选择连接在一个上位机15用于给人体温度测量装置供电和功能扩展。
在人口密度比较大的场所，如医院和商场，如图12，多个人体温度测量装置固定在一个高度可以调节的机架16上，形成多个温度测量点，提高人体温度测量效率，多个人体温度测量装置同时连接在同一个上位机24上，以便对测温人员体温进行统计，同时给功能扩展留下接口。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中间”、“长度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上仅为说明本发明的实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，不经过创造性劳动所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种人体温度测量装置，其特征在于，包括壳体(1)、温度检测单元(2)和温度控制系统(3)，所述温度检测单元(2)和温度控制系统(3)分别安装在壳体(1)上；
温度检测单元(2)包括接近开关(21)和人体温度测量传感器(22)，所述接近开关(21)用于检测对象的信息，并将检测信息传递给温度控制系统(3)，所述人体温度测量传感器(22)用于读取被测对象的温度信息；
所述温度控制系统(3)包括控制器(31)、本体温度监测传感器(32)、环境温度监测传感器(33)和温度控制单元(34)，所述本体温度监测传感器(32)用于监测人体温度测量传感器(22)的温度，所述环境温度监测传感器(33)用于监测环境温度，所述控制器(31)控制温度控制单元(34)对人体温度测量传感器(22)的本体温度进行控制并使用环境温度监测传感器(33)的信息对人体温度测量传感器(22)测得的人体温度信息进行补偿。
2.根据权利要求1所述的人体温度测量装置，其特征在于，所述温度控制单元(34)位于壳体(1)上，温度控制单元(34)包括导热模块(341)、温度调节器(342)、热交换器(343)和风扇(344)，所述温度调节器(342)位于壳体(1)上，且温度调节器(342)一侧设有热交换器(343)，另一侧通过壳体(1)与导热模块(341)一侧连接，所述导热模块(341)另一侧分别与人体温度测量传感器(22)和本体温度监测传感器(32)连接，所述风扇(344)位于热交换器(343)上。
3.根据权利要求1所述的人体温度测量装置，其特征在于，还包括遮阳罩(4)，所述壳体(1)端部设有铰链(11)，所述铰链(11)将遮阳罩(4)和壳体(1)转动连接。
4.根据权利要求1所述的人体温度测量装置，其特征在于，还包括蜂鸣器(5)。
5.根据权利要求1所述的人体温度测量装置，其特征在于，还包括显示屏(6)和喇叭(7)，所述显示屏(6)用于提供温度信息，所述喇叭(7)用于播报温度信息。
6.根据权利要求1所述的人体温度测量装置，其特征在于，还包括电源线(8)和可充电电池(9)，所述电源线(8)用于提供电能，所述可充电电池(9)在断电情况下提供电能。
7.根据权利要求1所述的人体温度测量装置，其特征在于，可以和闸机配合使用以解决各类场所入口处人员体温筛查问题，还可以拓展成各类测温设备为有需求的人员提供测温服务。
8.一种人体温度测量装置的非接触式测量方法，其特征在于，包括从脉搏区表皮温度到腋下温度的映射模型、以及应对不同环境温度做出的温度补偿模型；
此方法的所有方程嵌套之后，获得的函数为：
其中T为腋下体温，Tw为手腕桡动脉脉搏区表皮温度，Ta为环境温度，A,B,C,D,E,F,G,H,L为参数。
9.根据权利要求7所述的人体温度测量装置的非接触式测量方法，其特征在于，还包括控制器(31)能够计算出准确的人体温度信息并通过蜂鸣器(5)的鸣叫声音向使用者传达测量结果。
10.一种人体温度测量装置的温度控制方法，其特征在于，
所述控制器(31)、本体温度监测传感器(32)、导热模块(341)、温度调节器(342)、热交换器(343)以及风扇(344)构成一个闭环温度控制系统；
人体温度测量传感器(22)测量人体温度时的工作温度范围为[tmin,tmax]，控制器(31)通过本体温度监测传感器(32)监测人体温度测量传感器(22)的温度；
当本体温度监测传感器(32)监测到的数值小于等于tmin时，控制器(31)控制温度调节器(342)对导热模块(341)加热，将热量传递给人体温度测量传感器(22)以提高其工作温度，直到本体温度监测传感器(32)监测到的温度值达到(tmin+tmax)/2时停止对导热模块(341)加热；
当本体温度监测传感器(32)监测到人体温度测量传感器(22)的温度大于等于tmax时，温度调节器(342)对导热模块(341)进行制冷，导热模块(341)将热量从人体温度测量传感器(22)传导到制冷模块，制冷模块将热量通过热交换器(343)传递给空气实现人体温度测量传感器(22)的降温，直到本体温度监测传感器(32)数值达到(tmin+tmax)/2为止；
热交换器(343)上布置有风扇(344)。
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