抗击新型冠状病毒肺炎,开源设计 LoRa 红外检测体温

提示1:锐米所有 LoRa 产品严格遵循国标标准的 LoRaWAN 协议
提示2:您可以免费复制,修改和商用本项目,请注明锐米原创
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LoRa 红外测温终端

LoRa 红外检测体温

LoRa 红外测温可自动测量人体温度,基于 LoRa 传送到服务器和 App,既可实时报警“发烧”人群,又可以生成体温健康报表。
物联网 Arduino LoRa LoRaWAN 红外测温

组件和材料

LoRa 扩展板LoRa 扩展板 x 1 采购链接


Arduino UNO Arduino UNO x 1 采购链接


红外测温传感器红外测温传感器 x 1 采购链接


按钮按钮 x 1 采购链接


蜂鸣器蜂鸣器 x 1 采购链接


电阻220欧姆电阻 x 1 采购链接


天线天线 x 1 采购链接


杜邦线杜邦线 x 9 采购链接

软件和网络

LoRa网关 LoRa网关 采购链接


LoRaServerLoRaServer 下载链接


LoRaAppLoRaApp 下载链接


Arduino IDEArduino IDE 下载链接

项目介绍

2020 年春节前,新型冠状病毒肺炎爆发,影响全国亿万民众的生活和工作。该病症有一个临床特性,发烧到 37.5 度以上

为了有效抗击该传染病,我们设计 LoRa 红外检测体温系统,非接触式测量体温,自动识别“发烧”疑似病人

该智能系统可以部署在:学校,写字楼,商场,园区,医院,火车站,汽车站,港口,机场等入口。


LoRa 红外测温系统
红外测温智能系统


体温健康报表
体温健康报表


相比传统的产品,LoRa 红外检测体温具备的优点为:

  • 安装简单便捷,不需要布线
  • 365x24自动运行,无需人员值守
  • 成本低廉,经济效益好
  • 实时体温报警,生成健康报表

本项目开源设计 LoRa 红外检测体温的核心—软件和硬件,用户选择一个漂亮的外壳和电池,即可组成一个产品。
同时,简介了 LoRa 网络组件,轻松构建一个商用的健康监测物联网。

技术细节

元器件介绍

LoRa 扩展板
这是专为 Arduino 而设计的 LoRa 扩展板,既可以安装在 Arduino UNO 上,也能使用杜邦线连接到 Arduino Pro Mini。

它能达到空旷 10km 的通信距离,休眠电流仅 1.3uA。精心设计的软件库,使其开发极为容易:

  • 发送数据
LoRa.write("123", 3);
  • 接收数据
if (LoRa.availabe()) { 
    len = LoRa.read(buf, MAX_LEN); 
}

Arduino UNO

Arduino UNO 是最常用的开发板,它便宜简单,接线方便。


红外测温传感器
MLX90614 红外测温模块,无接触式测量,体积小,成本低,医疗应用的高精度,高分辨率 0.02℃。


天线
470MHz 胶棒天线,增益 3.5dB,特别适合中国 LoRa 频段范围(470~510MHz)。

硬件接线

如下图所示,使用公对母的杜邦线连接 Arduino、红外测温模块、按钮、蜂鸣器和电阻。
接线图

通信逻辑

如下图所示,LoRa 红外测温上报人体温度给服务器和 App

为此,需要配置如下的网络组件:

运行效果

如下图所示,LoRa 红外测温终端采集4 字节浮点型小端数据,通过 LoRa 发送,App 显示人体温度。
App运行效果

行业第一的超低功耗—休眠仅 1.4uA

如下图所示(实物拍摄),ArduinoLoRa+ 的低功耗可达 1.4uA,这不仅是行业第一的超低功耗,而且达到了器件极限
低功耗可达 1.4uA

Arduino 代码

编译本工程需要添加 LoRa 和 MLX90614 驱动库,下载这 2 个库:
LoRa 驱动库
MLX90614

使用 Arduino IDE 打开工程,点击"Sketch -> Include Library -> Add .ZIP Library…"

Arduino 的 zip 库安装路径一般为:C:\Users\Administrator\Documents\Arduino\libraries

Arduino 的代码简洁,容易理解,下载链接

  • DEBUG 设置为 0 禁止调试功能;设置为 1 它将通过 8 和 9 两个引脚打印调试信息(使用“USB转串口”连接到 PC)
  • debounce() 可靠地检测按钮的闭合,它使用”去抖“算法,仅当在指定周期(本例为 50ms)按钮保持稳定,才返回状态值(按下为真,不按为假)。
#include <lora.h>
#include <Wire.h>              // Wire library for I2C communication
#include <Adafruit_MLX90614.h> // MLX90614 library from Adafruit

lora LoRa;
Adafruit_MLX90614 MLX90614 = Adafruit_MLX90614();

const int buttonPin = 2;
const int speakerPin = 13;
const int debounceDelay = 50;  // milliseconds to wait until stable

#define DEBUG    0  // 0=disable, 1=enable

#if DEBUG
#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial debugSerial(8, 9);  // 8=RX, 9=TX
#endif

boolean debounce(int pin)
{
  boolean state;
  boolean previousState;
  previousState = digitalRead(pin);          // store switch state
  for (int counter=0; counter < debounceDelay; counter++)
  {
      delay(1);                  // wait for 1 millisecond
      state = digitalRead(pin);  // read the pin
      if (state != previousState)
      {
         counter = 0; // reset the counter if the state changes
         previousState = state;  // and save the current state
      }
  }
  // here when the switch state has been stable longer than the debounce period
  if (LOW == state)
    return true;
  else
    return false;
}

void setup()
{
  pinMode(speakerPin, OUTPUT);
  pinMode(buttonPin, INPUT);
  digitalWrite(buttonPin, HIGH);  // pull up that would read LOW if pressed
  Serial.begin(115200);  // for LoRa Node
  MLX90614.begin();
#if DEBUG
  debugSerial.begin(9600); // add this to the setup function
#endif
}

void loop()
{
  double array[1];
        
  if (debounce(buttonPin))
  {
    array[0] = MLX90614.readObjectTempC();  // get temperature from MLX90614
    LoRa.write(array, sizeof(array[0]));

    digitalWrite(speakerPin, HIGH);
    delay(100);
    digitalWrite(speakerPin, LOW);
#if DEBUG
    debugSerial.println(array[0]);
#endif
  }
}

低成本批量生产

LoRa 红外测温终端的硬件成本约 ¥80,这依赖于批量数目和供货渠道。

批量生产的一些技术挑战:尺寸,成本,功耗,烧录,升级
我们为您准备好解决方案:低成本快速开发LoRa终端:从1到10000

延伸应用

更好地识别身份

为了识别被测体温者的身份信息,这可以与市场现有的考勤和门禁系统对接。这样,RFID、二维码、指纹、人脸识别、NFC…等成熟的技术可以利用,降低成本。

更高的测温精度

红外测温精度受一些因素的影响,包括

  • 环境温度影响
  • 被测物体反射光谱
  • 空气折射

如果要进一步提高测温精度,这需要

  • 隔离传感器和环境
  • 补偿环境温度
  • 添加线性校准算法

更远的测温距离

MLX90614-DCI 长远距离红外测温传感器,它能延长测量距离到 50cm
MLX90614-DCI长远距离红外测温传感器 采购链接

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