CN115112243B - 非接触式温度测量方法、装置和设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种非接触式温度测量方法、装置和设备，涉及传感器温度检测领域，方法包括步骤：检测并获取传感器周遭的实时温度，当所检测到的实时温度变化超过阈值时，判断出现检测目标，进入距离检测流程；检测并获取传感器与检测目标之间的距离，当检测到传感器与检测目标之间不满足预设距离条件时，输出提示信息以提示调整检测目标和传感器之间的位置关系，直至传感器与检测目标之间距离满足预设距离条件；检测并获取检测目标温度。先通过监测实时温度来判断检测目标是否出现而选择性进行距离检测以降低能耗，并在距离检测流程中通过输出提示信息来提示检测目标与传感器之间调整至满足预设距离条件后才进行测温，从而保证测得的温度数据准确。

Description

非接触式温度测量方法、装置和设备

技术领域

本发明涉及传感器温度检测领域，具体地涉及一种非接触式温度测量方法、装置和设备。

背景技术

随着疫情的加剧，体温测量的需求大大增加，人体测温大致分为接触式测温和非接触式测温。相比于接触式测温，非接触式测温成为商场、公司、地铁、学校、疗养院等人流密集型场所常用的测温手段。额温枪成为了常用的测温设备，一般由看守人员手动进行测试，不仅测温的成本增加，在测试的标准性和准确性上有很大的不足。目前的非接触式测温通常采用热电堆传感器进行测温，传统红外热电堆传感器在出厂前需要进行与黑体的进行比对校准，校准的距离对传感器的测试有一定的影响，在完成出厂校准后的实际测试中，手持设备往往依据测试人员的主观依据，有时选取的测温距离可能并不合适，对测温的准确性会有影响，并且，其他基于测温距离对温度数据进行实时补偿热电堆测温设备的算法复杂、能耗高、价格高，不利于大规模推广应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种非接触式温度测量方法、装置和设备。

本发明提供一种非接触式温度测量方法，包括步骤：

检测并获取传感器周遭的实时温度，当所检测到的实时温度变化超过阈值时，判断出现检测目标，进入距离检测流程；

检测并获取所述传感器与所述检测目标之间的距离，当检测到所述传感器与所述检测目标之间不满足预设距离条件时，输出提示信息以提示调整所述检测目标和所述传感器之间的位置关系，直至所述传感器与所述检测目标之间距离满足所述预设距离条件；

检测并获取所述检测目标温度。

作为本发明的进一步改进，所述检测并获取传感器周遭的实时温度，具体包括：

通过热电堆传感器接收红外辐射，将红外辐射转化为电压，测量电压获取所述热电堆传感器周遭温度。

作为本发明的进一步改进，所述当所检测到的温度变化超过阈值时，判断出现检测目标，具体包括：

通过至少两个位于不同位置的所述热电堆传感器分别检测并获取其周遭温度，当任意一个所述热电堆传感器所检测到的温度变化超过第一温度阈值时，判断出现检测目标。

作为本发明的进一步改进，所述检测并获取所述传感器与所述检测目标之间的距离，具体包括：

通过与所述热电堆传感器位于同一平面的超声波传感器发射超声波信号，在接收被所述检测目标反射的超声波信号后，计算超声波信号行程时间并计算出与所述检测目标之间的距离。

作为本发明的进一步改进，所述检测并获取所述传感器与所述检测目标之间的距离，具体包括：

通过多个所述超声波传感器获取所述热电堆传感器与所述检测目标之间的距离，当多个所述超声波传感器之间的误差小于误差阈值时，此时的距离数据判断为所述传感器和所述检测目标之间的距离。

作为本发明的进一步改进，所述检测并获取所述传感器与所述检测目标之间的距离，具体包括：

通过三个超声波传感器连续多次测量，每次测量三组距离数据；

基于滑动窗口算法对多个所述超声波传感器所测量的多组距离数据进行检测，当任意两个超声波传感器之间的距离数据方差均小于第一误差阈值，且连续采集的相邻三组数据之间的距离数据方差小于第二误差阈值时，此时的距离数据判断为所述传感器与所述检测目标之间的距离。

作为本发明的进一步改进，所述检测并获取所述检测目标温度，具体包括：

当所述检测目标与所述传感器之间满足所述预设距离条件时，通过所述热电堆传感器检测并获取所述检测目标温度数据；

将所述检测目标温度数据保存并通信传输至客户终端。

基于同一发明构思，本发明提供一种非接触式温度测量装置，包括：

温度检测模块，其被配置用于检测并获取传感器周遭的实时温度，以及用于检测并获取检测目标的温度；

距离检测模块，其被配置用于检测并获取所述传感器与所述检测目标之间的距离；

信息提示模块，其被配置用于输出提示信息以提示调整所述检测目标和所述传感器之间的位置关系；

控制模块，其被配置用于在检测到的实时温度变化超过阈值时，判断出现所述检测目标，控制所述非接触式温度测量装置进入距离检测流程；以及用于当所述传感器与所述检测目标之间不满足预设距离条件时，控制所述信息提示模块输出提示信息。

基于同一发明构思，本发明提供一种非接触式温度测量设备，包括：

壳体；

温度传感器和距离传感器，其分别设置于所述壳体同一表面；

信息提示设备，其被配置用于发出提示信息；

存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的非接触式温度测量设备控制程序，所述非接触式温度测量设备控制程序被所述处理器执行时实现上述的非接触式温度测量方法。

作为本发明的进一步改进，所述温度传感器为热电堆传感器，所述距离传感器为超声波传感器，所述非接触式温度测量设备包括两个所述热电堆传感器和三个所述超声波传感器，所述热电堆传感器沿竖直方向依次设置，所述超声波传感器围绕所述热电堆传感器周侧均匀设置。

作为本发明的进一步改进，还包括通信单元，所述存储器还被配置用于存储温度数据，所述通信单元被配置用于通信传输所述温度数据。

本发明的有益效果是：本发明所提供的非接触式温度测量方法，先通过监测实时温度来判断检测目标是否出现而选择性进行距离检测以降低能耗，并在距离检测流程中通过输出提示信息来提示检测目标与传感器之间调整至满足预设距离条件后才进行温度采集，从而保证最终所测得的温度数据准确，在功耗得到平衡的情况下，又能实现距离的反馈，实现更加精准的测温。并且，本方法可实现自动化测温，基于温度变化判断检测目标的出现，并在之后通过定位进行精细测温，温度测量精准的同时，减少了测温所需的人力成本。

附图说明

图1是本发明一实施方式中的非接触式温度测量方法步骤示意图。

图2是本发明一实施方式中的非接触式温度测量装置示意图。

图3是本发明一实施方式中的非接触式温度测量设备示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施方式及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。

下面详细描述本发明的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

为方便说明，本文使用表示空间相对位置的术语来进行描述，例如“上”、“下”、“后”、“前”等，用来描述附图中所示的一个单元或者特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的装置翻转，则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“上方”的单元将位于其他单元或特征“下方”或“上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括下方和上方这两种空间方位。

如图1所示，本发明提供一种非接触式温度测量方法，包括步骤：

S1：检测并获取传感器周遭的实时温度，当所检测到的实时温度变化超过阈值时，判断出现检测目标，进入距离检测流程。

S2：检测并获取所述传感器与所述检测目标之间的距离，当检测到所述传感器与所述检测目标之间不满足预设距离条件时，输出提示信息以提示调整所述检测目标和所述传感器之间的位置关系，直至所述传感器与所述检测目标之间距离满足所述预设距离条件。

S3：检测并获取所述检测目标温度。

示例性的，在本实施方式中，基于非接触式温度测量设备通过以本发明所提供的测量方法测量人体额头处温度为例进行说明，在本发明的其他实施方式中，也可在其他需要精细远距离测温的应用场景如工业测温、厨房电器测温等场景中使用本方法。

具体的，在步骤S1中，“检测并获取传感器周遭的实时温度”包括：

通过热电堆传感器接收红外辐射，将红外辐射转化为电压，测量电压获取所述热电堆传感器周遭温度。

热电堆传感器是由两个或多个热电偶串联组成的一种热释红外线传感器，其能够用于在非接触的情况下测量小的温差或平均温度，当热电堆的两边出现温差时，热电偶之间会产生电动势，各热电偶输出的电动势互相叠加，热电堆传感器输出端输出总电压。采用热电堆传感器作为测量温度的传感器时，将其设置在对应于人体额头处的位置，其接收人体额头处的辐射红外能量并将其转换为微弱的电压，并基于电压值来测定人体温度和环境温度的温差，从而最终测定人体额头处温度。

具体的，在步骤S1中，“当所检测到的温度变化超过阈值时，判断出现检测目标”包括：

通过至少两个位于不同位置的所述热电堆传感器分别检测并获取其周遭温度，当任意一个所述热电堆传感器所检测到的温度变化超过第一温度阈值时，判断出现检测目标。

在测量设备使用过程中，当没有检测目标靠近时，所述热电堆传感器检测并获取其周遭环境的实时温度；当有检测目标靠近时，即出现待检测人员时，由于人体额头处温度通常高于室温，所述热电堆传感器会检测到温度上升，当温度上升超过阈值可以判定出现需要测温的检测目标，而进行后续测距和测定标准温度流程。

示例性的，可将第一温度阈值设为35℃，当采集到的温度超过35℃时，判断出现检测目标。或者，也可基于温度的相对变化设定第一温度阈值，如可将第一温度阈值设为10℃，当采集到的温度连续上升超过10℃时，判断出现检测目标。在本发明的其他实施方式中，基于不同应用场景，可对第一温度阈值进行具体设定。

进一步的，通过获取至少两个所述热电堆传感器所测量的温度，并在任意一个满足条件时判断为出现检测目标，可以提高测量方法的灵敏度和精度，减少误判和漏判的情况。如可将多个所述热电堆传感器分别设置在不同的高度位置，从而当不同身高的待检测人员靠近时，均能够及时检测到有检测目标出现，从而提高检测方法的灵敏度。或者将多个所述热电堆传感器分别沿同一水平位置依次设置，从而提高测量方法所能识别检测目标出现的视野范围。或者根据所采用的设备的尺寸和应用场景，通过其他方式将多个所述热电堆传感器组合设置。

在本发明的其他实施方式中，也可以使用现有的光学、光电类传感器采用本发明所提供的方法进行非接触式测温，本发明对此不作具体限制。

综上，步骤S1先通过所述热电堆传感器检测温度的变化来判断是否存在检测目标靠近，之后再进行测距和测定标准温度等流程，借助温度变化选择性开启算法较复杂、能耗较高的测距流程，无需使其始终保持运行，可以显著降低能耗。并且，通过温度变化来判断是否存在所述检测目标，相比于图像识别、人工判断等方法，本方法具有高自动化、高智能性的同时，还具有算法简单易实现、识别准确率高、能耗低等优点。

具体的，在步骤S2中，“检测并获取所述传感器与所述检测目标之间的距离”包括：

通过与所述热电堆传感器位于同一平面的超声波传感器发射超声波信号，在接收被所述检测目标反射的超声波信号后，计算超声波信号行程时间并计算出与所述检测目标之间的距离。

由于热电堆传感器所检测得到的温度数据需要结合其与检测目标之间的距离进行补偿修正，因此需要进行测距。超声波传感器为常用的距离传感设备，其包括超声换能器，超声换能器受电压激励后以脉冲形式发出超声波，随后超声换能器转入接受状态，接收发出的超声波回波，测量超声波的行程时间，根据测量的时间计算反射超声波的物体距离。通过与所述热电堆传感器设置于同一平面的所述超声波传感器测量与所述检测目标之间的距离，即能够近似获得检测目标和所述热电堆传感器之间的距离，或者将所测得距离数据乘以修正系数得到检测目标和所述热电堆传感器之间的距离。

进一步的，“检测并获取所述传感器与所述检测目标之间的距离”还包括：

S21：通过至少两个超声波传感器连续多次测量，每次测量至少两组距离数据。

S22：基于滑动窗口算法对多个所述超声波传感器所测量的多组距离数据进行检测，当至少两个超声波传感器之间的距离数据方差小于第一误差阈值，且连续采集的相邻至少两组数据之间的距离数据方差小于第二误差阈值时，此时的距离数据判断为所述传感器与所述检测目标之间的距离。

这里，通过多个超声波传感器进行距离采集，可以基于多个数据对检测目标进行准确定位，从而能够更准确地判断检测目标和传感器之间的距离。具体的，通过多个所述超声波传感器进行多路轮询采集，并且基于滑窗算法计算每个所述超声波传感器的多组距离数据、以及多个所述超声波传感器之间的距离数据的方差，以确保测量的稳定性，只有当两个方差数据均小于误差阈值时，才能判断此时检测目标与所述热电堆传感器之间保持稳定，选择此时的距离数据判断为所述传感器与所述检测目标之间的距离，以确保后续测得的检测目标温度数据准确有效。在本发明的其他实施方式中，也可采用其他算法通过多个超声波传感器进行距离数据采集，只要能够基于多个传感器对检测目标进行定位即可，本发明对此不作具体限制。

进一步的，多个超声波传感器均匀设置在热电堆传感器周侧，从而当每个超声波传感器所测得距离数据相等时，此时可确保热电堆传感器与检测目标之间的距离为标准预设距离。

示例性的，在本实施方式中，“检测并获取所述传感器与所述检测目标之间的距离”包括：

S21a：通过三个超声波传感器连续多次测量，每次测量三组距离数据；

S22a：基于三路滑动窗口算法对多个所述超声波传感器所测量的多组距离数据进行检测，当任意两个超声波传感器之间的距离数据方差均小于第一误差阈值，且连续采集的相邻三组数据之间的距离数据方差小于第二误差阈值时，此时的距离数据判断为所述传感器与所述检测目标之间的距离。

通过设置三个所述超声波传感器并且每次采集三组数据，可以在保证所测得距离数据的准确性的同时，降低测距所需要的时间和能耗。

在本发明的其他实施方式中，也可以使用激光传感器等常用的距离测定装置采用本发明所提供的方法进行距离测定，本发明对此不作具体限制

具体的，在本实施方式中，“当检测到所述传感器与所述检测目标之间不满足预设距离条件时，输出提示信息以提示调整所述检测目标和所述传感器之间的位置关系”具体包括：

当检测到所述传感器与所述检测目标之间不满足预设距离条件时，通过蜂鸣器发出提示音，以提示调整所述检测目标和所述传感器之间的位置关系。

这里所述预设距离条件为预设的经过补偿计算的热电堆传感器测温距离，在此距离条件下进行测定的温度准确有效。在不同的距离测定精度条件下，所述预设距离可以为一个准确数值或一个数值区间，基于不同超声波传感器型号，可以具体设定。

在本发明的其他实施方式中，也可采取语音播报或者屏幕文本显示等方法输出提示信息，只要能够起到提示作用即可，本发明对此不作具体限制。当检测设备固定设置时，可以输出针对检测目标的位置调整信息，当检测设备被手持时，可以输出针对检测设备或检测目标的位置调整信息。

综上，通过步骤S2，可以确保检测目标和所述热电堆传感器之间的距离满足预设距离条件，从而确保后续测得温度数据准确有效。通过在固定距离进行测温，相比于在任意距离测温然后结合当次所测的距离数据进行补偿修正的测温方法，本发明所提供的温度测量方法所涉及的算法更加简单，测温响应时间更快、精度更高。

具体的，在步骤S3中，“检测并获取所述检测目标温度”包括：

S31：当所述检测目标与所述传感器之间满足所述预设距离条件时，通过所述热电堆传感器检测并获取所述检测目标温度数据。

S32：将所述检测目标温度数据保存并通信传输至客户终端。

如上文所述，在确保了检测目标和所述热电堆传感器之间满足预设距离条件后，此时通过所述热电堆传感器所测得温度数据准确误差小。并且在每次测得温度数据后，将每个数据依次保存并通信传输至客户终端，从而便于对温度数据监测和对以往数据进行追溯。

综上所述，本发明所提供的非接触式温度测量方法，先通过监测实时温度来判断检测目标是否出现而选择性进行距离检测以降低能耗，并在距离检测流程中通过输出提示信息来提示检测目标与传感器之间调整至满足预设距离条件后才进行温度采集，从而保证最终所测得的温度数据准确，在功耗得到平衡的情况下，又能实现距离的反馈，实现更加精准的测温。并且，本方法可实现自动化测温，基于温度变化判断检测目标的出现，并在之后通过定位进行精细测温，温度测量精准的同时，减少了测温所需的人力成本。

如图2所示，基于同一发明构思，本发明还提供一种非接触式温度测量装置4，包括：

温度检测模块41，其被配置用于检测并获取传感器周遭的实时温度，以及用于检测并获取检测目标的温度。

距离检测模块42，其被配置用于检测并获取传感器与检测目标之间的距离。

信息提示模块43，其被配置用于输出提示信息以提示调整检测目标和传感器之间的位置关系。

控制模块44，其被配置用于在检测到的实时温度变化超过阈值时，判断出现检测目标，控制非接触式温度测量装置进入距离检测流程；以及用于当传感器与检测目标之间不满足预设距离条件时，控制信息提示模块输出提示信息。

如图3所示，基于同一发明构思，本发明还提供一种非接触式温度测量设备5，包括：

壳体51；

温度传感器52和距离传感器53，其分别设置于所述壳体51同一表面；

信息提示设备54，其被配置用于发出提示信息；

存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的非接触式温度测量设备控制程序，所述非接触式温度测量设备控制程序被所述处理器执行时实现上述的非接触式温度测量方法。

进一步的，温度传感器52和为热电堆传感器，距离传感器53为超声波传感器，非接触式温度测量设备包括两个热电堆传感器和三个超声波传感器。非接触式温度测量设备包括两个热电堆传感器和三个超声波传感器，热电堆传感器沿竖直方向依次设置，超声波传感器围绕热电堆传感器周侧均匀设置。

信息提示设备54为设置在壳体51侧面的蜂鸣器。

壳体51表面还设置有用以显示温度数据的显示屏以及控制按钮等。

进一步的，还包括通信单元，存储器还被配置用于存储温度数据，通信单元被配置用于通信传输温度数据。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种非接触式温度测量方法，其特征在于，包括步骤：

通过热电堆传感器检测并获取传感器周遭的实时温度，当所检测到的实时温度变化超过阈值时，判断出现检测目标，进入距离检测流程；

检测并获取所述传感器与所述检测目标之间的距离，通过至少两个超声波传感器连续多次测量，每次至少两组距离数据；基于滑动窗口算法对多个所述超声波传感器所测量的多组距离数据进行检测，当任意两个超声波传感器之间的距离数据方差均小于第一误差阈值，且连续采集的相邻三组数据之间的距离数据方差小于第二误差阈值时，此时的距离数据判断为所述传感器与所述检测目标之间的距离；

将所测得距离数据乘以修正系数得到检测目标和所述热电堆传感器之间的距离；

当检测到所述传感器与所述检测目标之间不满足预设距离条件时，输出提示信息以提示调整所述检测目标和所述传感器之间的位置关系，直至所述传感器与所述检测目标之间距离满足所述预设距离条件；

检测并获取所述检测目标温度。

2.根据权利要求1所述的非接触式温度测量方法，其特征在于，所述检测并获取传感器周遭的实时温度，具体包括：

通过热电堆传感器接收红外辐射，将红外辐射转化为电压，测量电压获取所述热电堆传感器周遭温度。

3.根据权利要求2所述的非接触式温度测量方法，其特征在于，所述当所检测到的温度变化超过阈值时，判断出现检测目标，具体包括：

通过至少两个位于不同位置的所述热电堆传感器分别检测并获取其周遭温度，当任意一个所述热电堆传感器所检测到的温度变化超过第一温度阈值时，判断出现检测目标。

4.根据权利要求3所述的非接触式温度测量方法，其特征在于，所述检测并获取所述传感器与所述检测目标之间的距离，具体包括：

通过与所述热电堆传感器位于同一平面的超声波传感器发射超声波信号，在接收被所述检测目标反射的超声波信号后，计算超声波信号行程时间并计算出与所述检测目标之间的距离。

5.根据权利要求1所述的非接触式温度测量方法，其特征在于，所述检测并获取所述传感器与所述检测目标之间的距离，具体包括：

通过三个超声波传感器连续多次测量，每次测量三组距离数据；

基于滑动窗口算法对多个所述超声波传感器所测量的多组距离数据进行检测，当任意两个超声波传感器之间的距离数据方差均小于第一误差阈值，且连续采集的相邻三组数据之间的距离数据方差小于第二误差阈值时，此时的距离数据判断为所述传感器与所述检测目标之间的距离。

6.根据权利要求2所述的非接触式温度测量方法，其特征在于，所述检测并获取所述检测目标温度，具体包括：

当所述检测目标与所述传感器之间满足所述预设距离条件时，通过所述热电堆传感器检测并获取所述检测目标温度数据；

将所述检测目标温度数据保存并通信传输至客户终端。

7.一种非接触式温度测量装置，其特征在于，包括：

温度检测模块，其被配置用于通过热电堆传感器检测并获取传感器周遭的实时温度，以及用于检测并获取检测目标的温度；

距离检测模块，其被配置用于检测并获取所述传感器与所述检测目标之间的距离；通过至少两个超声波传感器连续多次测量，每次至少两组距离数据；基于滑动窗口算法对多个所述超声波传感器所测量的多组距离数据进行检测，当任意两个超声波传感器之间的距离数据方差均小于第一误差阈值，且连续采集的相邻三组数据之间的距离数据方差小于第二误差阈值时，此时的距离数据判断为所述传感器与所述检测目标之间的距离；将所测得距离数据乘以修正系数得到检测目标和所述热电堆传感器之间的距离；

信息提示模块，其被配置用于输出提示信息以提示调整所述检测目标和所述传感器之间的位置关系；

控制模块，其被配置用于在检测到的实时温度变化超过阈值时，判断出现所述检测目标，控制所述非接触式温度测量装置进入距离检测流程；以及用于当所述传感器与所述检测目标之间不满足预设距离条件时，控制所述信息提示模块输出提示信息。

8.一种非接触式温度测量设备，其特征在于，包括：

壳体；

温度传感器和距离传感器，其分别设置于所述壳体同一表面；

信息提示设备，其被配置用于发出提示信息；

存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的非接触式温度测量设备控制程序，所述非接触式温度测量设备控制程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的非接触式温度测量方法。

9.根据权利要求8述的非接触式温度测量设备，其特征在于，所述温度传感器为热电堆传感器，所述距离传感器为超声波传感器，所述非接触式温度测量设备包括两个所述热电堆传感器和三个所述超声波传感器，所述热电堆传感器沿竖直方向依次设置，所述超声波传感器围绕所述热电堆传感器周侧均匀设置。

10.根据权利要求8所述的非接触式温度测量设备，其特征在于，还包括通信单元，所述存储器还被配置用于存储温度数据，所述通信单元被配置用于通信传输所述温度数据。