CN204306808U - 基于物联网的呼吸道传染病监控系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种具有快速测量人体体温和数据无线传输功能的基于物联网的呼吸道传染病监控系统，包括体温数据采集单元、数据传输通讯单元和数据处理单元，体温数据采集单元包括数字温度传感器、蓝牙模块、控制模块和电源模块，数字温度传感器、蓝牙模块、控制模块分别与电源模块相连接，控制模块包括微控制器、分别与微控制器相连接的时钟电路、复位模块和数码管；数字温度传感器、蓝牙模块分别与微控制器对应连接，在蓝牙模块与微控制器之间还连接有电压转换模块。本实用新型通过对对象人群进行体温信息采集、传输和处理，实现了呼吸道传染病疫情的实时动态监控。
Description
技术领域
本实用新型涉及疫情防控技术领域，具体涉及一种基于物联网的呼吸道传染病监控系统。
背景技术
在人口比较密集的场所，如学校、公司、商场等，当呼吸道传染病疫情发生时，需要测量大量的体温数据，以便进行疫情监控和防治。体温隐含着人体多项生理信息，可以表征人的多项健康指标，且测取方便无创，尤其对于流感、呼吸道传染病等疫病的监控是一项重要指标。当呼吸道传染病疫情爆发时，我们希望能够快速准确地获得体温数据，从而能够实时掌握人的体温信息，确定人的身体状况是否良好。测量人体体温常用的工具是水银温度计，传统的水银温度计测温虽然精确度高，且数值稳定，但是测温耗时长，一般需要5-10分钟，10分钟测量更精确些，5分钟与10分钟测量相比会有0.2-0.3度误差。由于水银温度计测温速度慢，不宜在需短时间测取众多人场合用。且不易于实现人体温度数据的实时统计和分析处理，这样不仅延缓了卫生部门对疫情发生情况的反应速度，而且还存在交叉感染的危险。目前在公共场合测量体温应用最多的体温检测设备是红外测温仪，但这种装置会受到环境温度以及测温仪的位置等因素的影响，虽能准确获取个人体表温度，但在不同环境条件下个体差异较大，正常值范围带较宽，红外测温仪在测量精确性和对所获得数据实时统计处理等方面仍存在不足。
发明内容
针对现有的呼吸道传染病防控过程中体温数据信息采集技术的不足，本实用新型提供了一种具有快速测量人体体温和数据无线传输功能的基于物联网的呼吸道传染病监控系统。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
设计一种基于物联网的呼吸道传染病监控系统，包括体温数据采集单元、数据传输通讯单元和数据处理单元，所述体温数据采集单元包括数字温度传感器、蓝牙模块、控制模块和电源模块，所述数字温度传感器、蓝牙模块、控制模块分别与所述电源模块相连接，所述控制模块包括微控制器、分别与所述微控制器相连接的时钟电路、复位模块和数码管；所述数字温度传感器、蓝牙模块分别与所述微控制器对应连接，在所述蓝牙模块与所述微控制器之间还连接有电压转换模块；
所述体温数据采集单元通过所述蓝牙模块与所述数据传输通讯单元建立数据通信；所述数据传输通讯单元与所述数据处理单元之间通过无线通信网络进行数据传输。
优选的，所述数字温度传感器为一线式数字式温度计芯片。
优选的，所述数据传输通讯单元为支持蓝牙传输功能的手机终端，所述数据处理单元为PC机。
优选的，所述电压转换模块为电压转换芯片。
优选的，所述无线通信网络为GSM网络、3G网络、4G网络或WiFi网络中的一种或多种。
优选的，所述蓝牙模块为ERICSSON公司生产的ROK101008蓝牙芯片。
优选的，所述微控制器为ATMEL公司生产的ATmega32单片机。
本实用新型的有益效果在于：
1.本实用新型通过对对象人群进行体温信息采集、数据传输和处理，实现了呼吸道传染病疫情的实时动态监控；本实用新型便于对密集人群的人体体温快速测取及远距离无线传送，避免测量体温的过程中的相互接触而造成交叉感染；可以对获取的体温数据进行批量处理和分析，减少集体测温之后的数据统计、处理所耗费的时间。
2.采用数字温度传感器实现对人体体温的测量，能够有效的减小外界的干扰，提高测量的精度，同时，它可以将被测温度转化成串行数字信号传递给微处理器，接口简单，使数据传输和处理简单化，解决了传统的热敏电阻传感器可靠性差、测量温度准确率低、数据转换接口复杂的问题。
3.能够在呼吸道传染病疫情时段，第一时间得到人群的体温情况，预报流感及疫情风险指数，提醒相关地区人事单位做好防范措施，对控制疫情蔓延及流感预防起到积极作用。
附图说明
图1为本实用新型基于物联网的呼吸道传染病监控系统的结构示意图；
图2为体温数据采集单元的结构框图；
图3为蓝牙模块与微控制器之间的连接关系示意图；
图4为蓝牙模块的工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例来说明本实用新型的具体实施方式，但下列实施例只是用来详细说明本实用新型的实施方式，并不以任何方式限制本实用新型的范围。
实施例1：一种基于物联网的呼吸道传染病监控系统，参见图1、图2，包括体温数据采集单元、数据传输通讯单元和数据处理单元，体温数据采集单元包括数字温度传感器、蓝牙模块、控制模块和电源模块，数字温度传感器、蓝牙模块、控制模块分别与电源模块相连接，控制模块包括微控制器、分别与微控制器相连接的时钟电路、复位模块和数码管；数字温度传感器、蓝牙模块分别与微控制器对应连接，在蓝牙模块与微控制器之间还连接有电压转换芯片；体温数据采集单元通过蓝牙模块与数据传输通讯单元建立数据通信；数据传输通讯单元与数据处理单元之间通过无线通信网络进行数据传输，其中，数字温度传感器为一线式数字式温度计芯片，无线通信网络为GSM网络、3G网络、4G网络或WiFi网络中的一种或多种，数据传输通讯单元为支持蓝牙传输功能的手机终端，数据处理单元为PC机。蓝牙模块为ERICSSON公司生产的ROK101008蓝牙芯片。控制器为ATMEL公司生产的ATmega32单片机。
在以上实施例中所涉及的设备如无特别说明，均为常规设备。
在实施例1中，所用数字传感器为是美国DALLAS公司生产的DSl8B20一线式数字式温度计芯片，温度范围为-55℃~125℃，在-10℃~85℃范围内温度精度±0.5度。独特的单总线接口方式， DSl8B20在与微处理器连接时仅需要一条I/O数据线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。可由程序设定9~12位分辨率，对应的分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃、0.0625℃。转换时间与设定的分辨率有关，当设定为9位时，最大转换时间为93.75ms；10位时的转换时间为187.5ms；11位时为375ms；12位时为750ms。电源电压范围为3.0V～5.5V。
蓝牙模块与微控制器之间的连接方式为：蓝牙模块采用ERICSSON公司的ROK101008蓝牙芯片，微控制器选用ATMEL公司的ATmega32单片机。ROK101008蓝牙芯片提供 4种接口:UART、PCM、USB和I2C接口，UART口最高波特率达到460800bit/s。PCM数据可以是线性PCM(13～16 bit )、A律(8 bit)或μ律(8 bit )、PCM编码。蓝牙模块和单片机ATmega32通过UART口相连接。由于蓝牙模块使用的电源是3.3V，而单片机ATmega32使用的电源是5V，因此蓝牙模块与单片机ATmega32不能直接相连，在蓝牙芯片和AT2mega32之间加入一个电压转换芯片（即电压转换模块），使蓝牙模块与微控制器之间的连接更加可靠，如图3所示。蓝牙模块主要使用4条UART信号线，2根数据线TXD和RXD，同时使用流量控制信号RTS和CTS。蓝牙模块UART口的初始设置为速率57.6kb/s，8位数据位，1位停止位，无奇偶校验位。
移动手机终端与蓝牙模块之间通过HCI分组来实现交互。HCI 包括3种分组，分别是HCI指令分组、HCI事件分组和HCI数据分组。由于本系统只涉及到数据交换，因此在数据分组中只有ACL异步无连接数据分组。各种分组按BigEdian(即高位字节先于低位字节)进行传输。通过一系列简单的调用HCI接口API函数，并判断空间返回信息进行相应的动作就可以方便地完成蓝牙无线数据通信。本实用新型中的蓝牙模块设计采用分模块设计，在QuartusII 9.0下完成设计和综合，且经过Modelsim*a的仿真验证。同时在搭建的硬件通信测试平台下测试。蓝牙模块的工作流程图如图4所示。
本实用新型基于物联网的呼吸道传染病监控系统的具体工作方式为：
在对呼吸道传染病的防控过程中，使用该监控系统实时监测对象人群的体温数据，其中，体温数据采集单元通过数字温度传感器测量人体体温数据，并传输给微控制器，再由微控制器通过蓝牙模块传输到作为数据传输通讯单元的移动手机终端上，移动手机终端自动将数据发送到数据处理单元即PC机，与已建立的网络平台实现信息交互，对于非正常的体温个体以异样颜色文字显示，并及时反馈信息到体温异常个体。该系统实现了体温数据的测量采集、传输和处理分析，便于快速获得大量的体温数据，以节省在疫情期因集体测体温耗费的时间，还可以在第一时间得到人群的体温情况，在第一时间预警疫情，在呼吸道疾病多发季节也可以起到预警作用，对于预防和控制呼吸道疾病疫情蔓延起到积极作用。
测试试验：采用基于无线蓝牙传输的测试系统对体温信号进行实时在线检测，为了进行对比分析，首先将单片机采集的体温信号通过RS232总线传输到PC机中，并在PC 机上利用LabVIEW软件构建虚拟体温信号测试环境，得到有限传输的信号波形。无线传输是通过本实用新型中的蓝牙模块将体温数据传输到移动手机中。蓝牙系统性能的一个重要指标是接收点的bit误码率，随机选取 20 组体温数据进行蓝牙发送前与接收后的对比，发送基带包为DM3时误码率均在蓝牙信道可容忍的门限1 %之内，因此验证了无线蓝牙传输的可行性。基于蓝牙传输的脉搏信号检测系统的设计与实现说明了蓝牙无线传输的可行性，经过蓝牙无线传输采集的脉搏数据信号与有线传输的信号波形一致。
上面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式做了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下进行变更或改变。
Claims (7)
1.一种基于物联网的呼吸道传染病监控系统，包括体温数据采集单元、数据传输通讯单元和数据处理单元，其特征在于，所述体温数据采集单元包括数字温度传感器、蓝牙模块、控制模块和电源模块，所述数字温度传感器、蓝牙模块、控制模块分别与所述电源模块相连接，所述控制模块包括微控制器、分别与所述微控制器相连接的时钟电路、复位模块和数码管；所述数字温度传感器、蓝牙模块分别与所述微控制器对应连接，在所述蓝牙模块与所述微控制器之间还连接有电压转换模块；
所述体温数据采集单元通过所述蓝牙模块与所述数据传输通讯单元建立数据通信；所述数据传输通讯单元与所述数据处理单元之间通过无线通信网络进行数据传输。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的呼吸道传染病监控系统，其特征在于，所述数字温度传感器为一线式数字式温度计芯片。
3.根据权利要求1所述的基于物联网的呼吸道传染病监控系统，其特征在于，所述数据传输通讯单元为支持蓝牙传输功能的手机终端，所述数据处理单元为PC机。
4.根据权利要求1所述的基于物联网的呼吸道传染病监控系统，其特征在于，所述电压转换模块为电压转换芯片。
5.根据权利要求1所述的基于物联网的呼吸道传染病监控系统，其特征在于，所述无线通信网络为GSM网络、3G网络、4G网络或WiFi网络中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的基于物联网的呼吸道传染病监控系统，其特征在于，所述蓝牙模块为ERICSSON公司生产的ROK101008蓝牙芯片。
7.根据权利要求1所述的基于物联网的呼吸道传染病监控系统，其特征在于，所述微控制器为ATMEL公司生产的ATmega32单片机。
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