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基于ZigBee和RFID技术的非接触体温测量系统设计与实现.docx
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基于ZigBee和RFID技术的非接触体温测量系统设计与实现.docx
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目 录
第一章 绪论.........................................................1
1.1 研究背景.....................................................1
1.2 课题研究的目的及意义.........................................1
1.3 国内外研究现状...............................................1
1.4 主要内容.....................................................3
第二章 系统的总体设计...............................................4
2.1 相关技术介绍 ................................................4
2.2 硬件结构设计 ................................................4
2.3 软件结构设计 ................................................5
2.4 体温测量系统的总体结构 ......................................5
2.5 本章小结 ....................................................5
第三章 系统硬件设计.................................................6
3.1 硬件电路图的设计 ............................................6
3.2 硬件结构的实现 ..............................................8
3.3 本章小结 ....................................................9
第四章 系统软件设计................................................10
4.1 开发需要的平台 .............................................10
4.2 系统软件设计 ...............................................10
4.3 系统流程图设计 .............................................11
4.4 数据库设计 .................................................12
4.5 系统软件功能模块的实现 .....................................13
4.6 下位机程序设计..............................................17
4.7 本章小结 ...................................................18
第五章 系统的联调与测试............................................19
5.1 硬件方面测试 ...............................................19
5.2 系统功能模块测试 ...........................................20
5.3 本章小结 ...................................................22
第六章 总结与展望..................................................23
6.1 总结 .......................................................23
6.2 展望 .......................................................23
参考文献:.........................................................24
致谢...............................................................26
摘 要:对于大型传染病期间,工人复工,学生回校,在路途中难免会出现交叉感染。
为了实现在开学期间对学生体温进行实时采集和监测,及时发现学生体温异常现象,设计了
基于 ZigBee 和 RFID 技术的非接触体温测量系统。该系统能够实现及时、准确对学生进行
体温监测,同时又能够减少人员的直接接触、降低传染的机率。系统以学校学生的体温为监
测对象,使用 ZigBee 技术完成组网功能,将终端节点连接 RFID 模块安装在教室前门,并
通过刷卡来确定是否是本校学生,是则提醒测量体温,测量完成后将体温值无线传输给协调
器。协调器连接在教室的电脑上,协调器将体温值和学生姓名等传输给系统软件,系统软件
显示出学生姓名和体温值并且存储到数据库中,当某个学生体温异常时进行报警。
对于本文中的系统软件,主要采用 VS2017 软件平台,采用 SQL Sever 数据库。通过串
口控件接收协调器发来的数据进行解析显示在界面上,同时存储到数据库中。
关键词:ZigBee 技术;RFID 技术;非接触体温测量;SQL Server
第 1 页 共 26 页
第一章 绪论
1.1 研究背景
对于一个正常人来说,体温一般比较恒定。因为当身处的环境不同时,体内主要通过散
热和产热来维持身体体温的恒定,提高自身对环境的适应能力。大多数人的体温一般保持在
37 摄氏度左右,不随环境的改变而变。但是当人体出现病变,人体体温将会出现一些变化,
变高或者变低。体温的高低,决定我们是否健康,并且给医生提供一个判断病人是否康复的
重要依据,及时测量体温,能预防一些疾病的发生,保持我们身体的健康。
1.2 课题研究的目的及意义
1.2.1 课题研究的目的
众所周知,近几年来,我国发生几次重大的传染性疾病,列如:传染性非典肺炎(Severe
AcuteRespiratory Syndromes,SARS),这些疾病一般通过飞沫传播,直接接触传播,或者接
触患病者的分泌物进行传播。检测是否患有这几种传染病,首要条件就是通过检测人体的温
度来判断是否需要进一步进行检查或者隔离。为了控制传染性疾病的传播源,需要对特定的
人群进行体温检测,从而控制传染病大面积传播。
随着科学技术不断地进步,非接触测量体温越来越多,当进行非接触测量体温时,不但
避免了人与人之间直接接触,还能控制一定的传播。
本课题利用传感器检测技术、ZigBee 技术、RFID 技术、计算机、数据库等技术设计出
一套非接触体温测量系统。
1.2.2 课题研究的意义
人群居住比较紧密的地方容易爆发传染性疾病。如果有一个人携带传染性疾病,就有可
能大面积传染。当发现可疑人物时,传统的方式主要集中人群,一一进行体温检测,这种方
式即消耗大量财力,浪费时间,耽误治疗,并且直接接触,人与人之间更容易感染。如果在
学校或者人群密集居住的地方安装上非接触体温测量系统,当大型传染病发生时,可以及时
测量学生体温,及时治疗,降低感染风险。
1.3 国内外研究现状
随着科技技术的不断发展,非接触体温检测逐渐在日常生活中广泛使用,不同的非接触
体温检测,使用着不同的技术。本文主要基于 ZigBee 和 RFID 技术,完成一套非接触体温
检测系统。
第 2 页 共 26 页
1.3.1 ZigBee 的研究现状
随着互联网的迅速发展,无线传感器网络正在逐渐遍布世界。加上生产硬件的技术越来
越成熟,硬件成本不断地降低,在需要监测环境中布置大量的节点,让实施监控成为可能。
在 1999 年,美国《商业周刊》中,将无线传感器列为最具有影响力的十项技术之一。2003
年,无线传感器在美国依然是未来新兴技术中的十大技术之首;在英国的石油公司,他们利
用无线传感器技术,完成高效自动数据采集系统;在 2001 年成立的 ZigBee 联盟,迅速推动
了无线传感器发展。
对比与我国,我国的无线传感器发展比较晚,但其应用研究却是与发达国家同时起步的。
在 2001 年,微系统研究与发展中心在中科院成立;2006 年,《国家中长期科学与技术发展
规划(2006~2020)》将无线传感器列入其中;2010 年,我国提交自行研发的 WSN 标准体系。
1.3.2 射频技术的研究现状
1948 年哈克●斯托克曼在发表“利用反射功率的通讯”的报告,标志着以无线射频感应
技术为代表 的 物联 网 技术 开 始进 入 研究 人 员的 视 线。 直 至 1999 年, 麻省 理 工学 院
KevinAshton 以无线传感网络和 RFID 技术为中心提出了“物联网”的概念。从此,国内外
研究人员围绕硬件生产、信息标准化、信号防冲突计算、中间件开发、立体化数据库、信息
安全及物联网应用等方面开始研究。2010 至今为止,以射频感应技术为代表的物联网技术
应用于安全监管领域、交通等领域、智能领域,保证人们的交通、运输、安全、财产等方面,
影响到我们生活的方方面面。
在我国,RFID 作为信息化建设的核心技术之一,研究及应用领域已经展开广泛应用。
相对于国外,我国的 RFID 技术大多是处于应用阶段,对 RFID 技术的理论研究大多在高校
研究,很多企业使用 RFID 技术做应用,但是对专业的中间件技术研究,专业的清洗技术应
用还较少。
1.3.3 非接触体温测量研究现状
为了避免测量体温时,人与人之间直接接触,大部分人都会选择非接触体温测量仪。这
些年以来,红外测温不断迅速发展,技术人员研制出了多种多样的测温仪,功能和性能也大
大提高了很多,同时具备很好的准确性。随着红外测温仪应用市场不断地扩大,很大程度上
加快了世界的发展。
国外在很早以前就开始研究红外测温仪,早在上世界 60 年代时,美国就已经制定了红
外测温的标准,并且进行红外测量鼓膜温度,再通过算法计算人体体温。使用红外测量鼓膜
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