智能簽到系統(tǒng)設(shè)計(jì)

劉繼偉 郭莉莉 田永康 范彬彬 富佳佳

摘要：本系統(tǒng)運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)打造的一款智能簽到測溫平臺(tái)，基于OneNET云平臺(tái)，結(jié)合樹莓派、溫度傳感器、人臉識(shí)別等技術(shù)，使用戶在監(jiān)測管理疫情時(shí)可以通過遠(yuǎn)程監(jiān)控，使用戶得到非常好的防護(hù)。管理者不僅可以用設(shè)備遠(yuǎn)程來提高公共衛(wèi)生安全的檢測和監(jiān)控，并且還可以通過簽到系統(tǒng)來對員工進(jìn)行管理和監(jiān)控，提高一線復(fù)工檢測人員的工作效率保障人們的生命安全。本設(shè)備管理還可以實(shí)現(xiàn)體溫異常的員工自動(dòng)報(bào)警，并進(jìn)行遠(yuǎn)程消息推送提醒，給公司和工廠的管理者對一線員工提供更加安全和人性化的管理，也對我國疫情防控工作起到了積極的作用。

關(guān)鍵詞：樹莓派;微信小程序;人臉識(shí)別;自動(dòng)測溫;自動(dòng)報(bào)警

1.引言

一場突如其來的疫情，給我們的生活、我們所在的城市，帶來了太多變化，也影響著每一個(gè)人的生活，不管你是否感受到，經(jīng)歷疫情，我們的生活方式在不知不覺中也悄然發(fā)生著改變。

如今“萬物互聯(lián)”的電子信息互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代發(fā)展迅速已經(jīng)成為時(shí)代的主流，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用已經(jīng)隨處可見。本系統(tǒng)運(yùn)用了多種傳感器并結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，努力打造出一款方便于減輕防控工作壓力的小型智能移動(dòng)測溫設(shè)備。一線工作人員在監(jiān)測時(shí)候可以通過這套人體智能測溫設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測體溫、識(shí)別身份、數(shù)據(jù)分析、監(jiān)控感染人員等功能。它會(huì)給我們的管理者帶來更加快捷高效的監(jiān)控方式，有效的鞏固我國疫情防控成果。

我們設(shè)計(jì)的簽到測溫平臺(tái)，使用OneNET云平臺(tái)結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過檢測設(shè)備獲取人體溫度，把檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行云登記存儲(chǔ)，如果發(fā)現(xiàn)體溫異常，就會(huì)把被檢測人的體溫?cái)?shù)據(jù)標(biāo)記為異常，檢測設(shè)備就發(fā)出警示聲響，并同時(shí)向關(guān)聯(lián)設(shè)備的管理者發(fā)出人員體溫異常報(bào)警信號，相關(guān)人員就會(huì)將其送往指定醫(yī)院進(jìn)行進(jìn)一步的檢測。

本智能平臺(tái)的設(shè)計(jì)對國內(nèi)復(fù)工復(fù)產(chǎn)復(fù)學(xué)的疫情防控的工作起到了積極的推動(dòng)作用，有著深遠(yuǎn)意義。目前，國內(nèi)疫情防控形勢良好，隨著復(fù)工、復(fù)學(xué)的逐步推進(jìn)，我們希望生活能盡快恢復(fù)到疫情之前的狀態(tài)，我們也期待生活變得更加豐富多彩。

2.系統(tǒng)功能

本系統(tǒng)以樹莓派為智能終端，智能設(shè)備上安裝的傳感器采集到的人體溫度、圖像等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過MPU處理的后使用MQTT協(xié)議將數(shù)據(jù)發(fā)送給云平臺(tái)，云平臺(tái)會(huì)將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存，監(jiān)測人員可以在小程序中查看體溫信息（時(shí)間、地點(diǎn)、測量者的姓名等）。使用者還可以在小程序中查找專業(yè)的防疫課程，可以更專業(yè)更系統(tǒng)的防疫。

3. 硬件設(shè)計(jì)

3.1控制層

（一）主控芯片

由于要進(jìn)行實(shí)時(shí)的人臉的檢測和識(shí)別，以及數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和傳輸。硬件設(shè)計(jì)前，根據(jù)工程無線通信網(wǎng)絡(luò)需求和所需要的計(jì)算能力，傳輸協(xié)議采用HTTPS和MQTT技術(shù)。本簽到系統(tǒng)選擇主控芯片選用樹莓派，主要是根據(jù)目前主流芯片的性能和參數(shù)、優(yōu)缺點(diǎn)來綜合衡量評估，以便更好的在無線通信網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行。

3.2系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)

（一）攝像頭的工作原理及其結(jié)構(gòu)

CAM5031-V1攝像頭數(shù)字?jǐn)z像頭可以將視頻采集設(shè)備產(chǎn)生的模擬視頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，進(jìn)而將其儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)里。攝像頭捕捉到的模擬視頻信號需轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，這是由特定的視頻捕捉卡實(shí)現(xiàn)的，這樣壓縮后的數(shù)字信號才能夠在MPU中運(yùn)用。

（2）紅外測溫傳感器的工作原理及其結(jié)構(gòu)

我們采用紅外熱傳感器來檢測人體的體溫，其紅外探測器接收到熱輻射后使溫度升高，從而使3-5V電壓與溫度的性能發(fā)生變化。檢測其中某一性能的變化，便可探測出輻射，從而實(shí)現(xiàn)測溫的作用。

（3）超聲波傳感器的工作原理及其結(jié)構(gòu)

超聲波傳感器在系統(tǒng)中，既是發(fā)射器同時(shí)也是接收器。其工作原理是這樣的：發(fā)射時(shí)，傳感器用一段時(shí)間發(fā)射一定的超聲波束，而接收端需要接收到發(fā)射端發(fā)送結(jié)束的信號才能開啟接受模式。假設(shè)發(fā)射超聲波的時(shí)間為t，則在t這段時(shí)間內(nèi)從物體反射回來的超聲信號無法被捕捉到;加上超聲波傳感器具有一定慣性，因此在發(fā)射結(jié)束后仍有部分余振，傳感器也能把這種余振轉(zhuǎn)換成電壓信號，也會(huì)在一定程度上擾亂系統(tǒng)應(yīng)該正常捕捉的返回信號。所以，在產(chǎn)生余振到其消失之前是不能啟動(dòng)接受系統(tǒng)進(jìn)行接收工作的。

（4）報(bào)警器的工作原理及結(jié)構(gòu)

我們的蜂鳴器采用有源蜂鳴器，由壓電蜂鳴片、多諧振蕩器、共鳴箱、阻抗匹配器、外殼等組成。其中最重要的就是它的壓電蜂鳴片，通常這是一種壓電陶瓷，能進(jìn)行電能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。

發(fā)聲過程為：外部提供恒定直流電壓，提供能量給多諧振蕩器，多揩振蕩器起振，并提供變化的電壓和頻率給壓電陶瓷，壓電陶瓷將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，也就發(fā)出了聲音。

4 軟件設(shè)計(jì)

（一）微信小程序的優(yōu)勢

傳統(tǒng)的軟件應(yīng)用結(jié)構(gòu)采用的是 C/S（ Client/ Server） 結(jié)構(gòu)和 B/S（ Browser/Server） 結(jié)構(gòu)。C/S 結(jié)構(gòu)的應(yīng)用軟件系統(tǒng)針對不同的操作系統(tǒng)，需要編寫不同的軟件，這樣就限制了系統(tǒng)的擴(kuò)展功能和升級軟件，維護(hù)起來相對困難;而B/S 結(jié)構(gòu)的應(yīng)用軟件系統(tǒng)在不同的平臺(tái)是通用的，但是其應(yīng)用的個(gè)性化要求很難實(shí)現(xiàn)，而且如果瀏覽器不同，系統(tǒng)界面的效果也不一樣、本系統(tǒng)采用的微信小程序就彌補(bǔ)了C/S結(jié)構(gòu)和 B/S結(jié)構(gòu)的缺陷，而且現(xiàn)在人們使用微信小程序非常多，可以方便的獲得我們的應(yīng)用程序，而且我們的界面也很友好便于操作。

因此，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了戰(zhàn)疫智能簽到系統(tǒng)，不需要安裝APP，直接采用微信小程序的形式，通過安置多種傳感器設(shè)備實(shí)時(shí)獲取每一個(gè)被監(jiān)測者的體溫信息，身份信息等，用戶在微信小程序端就能夠?qū)崟r(shí)查看到被監(jiān)測者的體溫等數(shù)據(jù)。

（二）云平臺(tái)

本系統(tǒng)的云平臺(tái)采用OneNET平臺(tái)。OneNET是中國移動(dòng)公司的PaaS物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，是面向智能家具、車聯(lián)網(wǎng)、可穿戴設(shè)備、智能創(chuàng)客、移動(dòng)健康等多個(gè)領(lǐng)域的開放平臺(tái)。在本系統(tǒng)中，OneNET是作為連接和數(shù)據(jù)的核心地位，我們的系統(tǒng)是一套硬件-云平臺(tái)-小程序這樣三方協(xié)作的一個(gè)穩(wěn)定的系統(tǒng)。首先將硬件采集到的數(shù)據(jù)通過無線通信協(xié)議準(zhǔn)確的發(fā)送至云平臺(tái)，然后通過操作云平臺(tái)提供的第三方接口API從而完成整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。此處OneNET的作用就像是穩(wěn)定的橋梁，成功的將硬件與微信小程序結(jié)合在一起實(shí)現(xiàn)軟硬數(shù)據(jù)通信及控制。

4.結(jié)論

本系統(tǒng)運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)打造的一款智能簽到測溫平臺(tái)，基于OneNET云平臺(tái)，結(jié)合樹莓派、溫度傳感器、人臉識(shí)別等技術(shù)，使用戶在監(jiān)測管理疫情時(shí)可以通過遠(yuǎn)程監(jiān)控，使用戶得到非常好的防護(hù)。管理者不僅可以用設(shè)備遠(yuǎn)程來提高公共衛(wèi)生安全的檢測和監(jiān)控，并且還可以通過簽到系統(tǒng)來對員工進(jìn)行管理和監(jiān)控，提高一線復(fù)工檢測人員的工作效率保障人們的生命安全。

參考文獻(xiàn)：

[1] 戴麗麗;朱妤.基于微信小程序的課堂考勤管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2008，07

[2] 陶 然，齊 林，王 越. 分?jǐn)?shù)階Fourier 變換的原理與應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2004：?23-49 .

[3] 王兆旭;單超穎等.益枕視身智能睡眠監(jiān)測系統(tǒng)[J]. 電子制作.2019，05

基金項(xiàng)目：沈陽城市建設(shè)學(xué)院2021年大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（202133208003）：“戰(zhàn)役”智能檢測簽到系統(tǒng)