新冠疫情下体温实时监测预警系统的开发

新冠疫情下体温实时监测预警系统的开发

邱奕霖 王春燕 华彤天 周雨航

南京铁道职业技术学院 江苏 南京 210031

摘要:“新冠疫情下体温实时监测预警系统”由一个主机和多个分机组成，主、分机间通过无线信号通信。分机实时监测患者体温，并传送给主机；主机显示各分机数据，数据异常及时报警。主机记录体温数据变化，为医生诊治提供详实数据。本文介绍了新冠疫情下体温实时监测预警系统开发的方法与过程等。

关键词:体温监测；实时；无线通信；预警系统

1 引言

新型冠状病毒肺炎(CoronaFVimsFDiseaseF2019，FCOVID-19)，简称“新冠肺炎”，自2019年全面爆发以来，持续对人类健康造成重大危害。新冠肺炎患者的主要临床表现为：发热、乏力、干咳，鼻塞、流涕等上呼吸道症状，少见会出现缺氧、低氧状态。“早发现、早诊断、早隔离、早治疗”对控制新冠肺炎疫情十分重要。体温监测是实施症状监测、实现“早发现”的重要方法和手段，对于提早发现疫情苗头和隐患，将疫情传播控制在萌芽状态具有重要意义；在救治和康复阶段，体温监测也是对患者进行生理评估的重要参数之一，是判断患者是否出现代谢功能紊乱、内部脏器炎症等的重要指征。

2 新冠疫情下体温实时监测预警系统的作用

目前，一般医院里采用体温计或红外测温仪对患者进行体温测量，费时费力效率低；

加之疫情严重时期，病人数量大，导致医院的医护人员严重不足。尽管人员严重不足，但是，在这危难时刻，我国的医护人员依然挺身而出。在抗疫过程中，护士是冲在临床救治最前线的。无论是从患者接诊，还是到隔离病区的治疗，护士都冲在最前面。她们定时给新冠患者或密切接触者测量体温、记录体温。为了达到更好的防疫要求，我国新冠疫情防控标准严格，追踪的密切接触者范围广、数量大，负责测量体温的医护人员长期超强度连续工作，不少医护人员累到在工作岗位上。为了更好的开展新冠疫情防控，让医护人员高效、安全的工作，我们将开展“新冠疫情下体温实时监测预警系统的开发”项目研究，我们将设计出体温实时监测预警系统。

3 新冠疫情下体温实时监测预警系统的开发

该系统是一种可穿戴式的体温监测系统，它基于无线信号传输，适用于新冠患者或密切接触群体的体温监测、筛查等。该系统（如图1）由一个主机和多个分机组成，在使用时，每一名被测量者穿戴上测量仪器的分机，分机可以是手环、帽子的形式或夹在衣领处进行测量。测量分机实时监测患者的体温，并将体温数据传送给测量仪器的主机，主机上实时显示各个分机的体温数据，当某个分机体温数据异常时，及时报警，医护人员根据报警信息及时作出救治措施。测量仪器的主机还将具有数据存储功能，医护人员可以在主机上查阅患者的体温数据的变化，为医生的诊治提供更详实的依据。该系统的应用将大大提高医护人员的工作效率，借助该系统一名医护人员可以同时救治几十名新冠患者或密切接触者，缓解疫情严重时期，医护人员不足的问题。

图1：系统组成框图

该系统由一个主机和多个分机组成，其中分机的功能包括个体体温的监测、数据传输和体温异常预警；主机对多个分机的数据进行统计分析，辅助医护人员下达进一步筛查、 紧急救护等决策。

1）分机

采用电子温度传感器作为感温元件。电子温度传感器是由专用集成电路和其他的电子元器件组成的温度测量系统，具有数据读取快速、操作简便、便于与移动设备连接和数据传输等优点，同时便于高集成度设计，方便实现低功耗、可穿戴式的体温监测产品。根据测温原理、采样精度、稳定性、集成度和经济性等方面综合筛选，确定电子温度传感器型号为美信半导体(Maxim Integrated) 生产的DS18B20，该传感器属于单线电子温度传感器，主要优点在于采用单总线接口方式，与微处理器连接时仅需要一条线即可实双向通讯，在使用中不需要任何外围元件，支持多点组网功能，性价比高，抗干扰能力强，适合于恶劣环境的现场温度测量，使用方便。DS18B20的接线电路如图2所示。

图2：电子温度传感器DS18B20的接线电路

预警模块：集成微型马达、蜂鸣器、led灯，实现震动、鸣叫、闪光灯动作、声、光报警信号，根据个体所在的环境不同，可以设置不同的预警模式，当出现异常状态时，分机一方面发出报警信号(声、光信号或者震动信号)，提示个体体温异常，提醒保持安静状态、密切关注自身体征变化，等待进一步筛查或者诊断。

无线控制模块：本系统采用2.4GHz频段传输技术，该技术相比于其他无线通信技术具有传输距离远、功耗低、通信协议可自定义等优点。该频段是全球通用的免许可证的频段，因此有大量的无线通信设备工作在此频段上，同时为实现体温传感器端和无线接收终端的多对一通信，防止无线传输中的数据丢失和干扰，需要对频段进行编码加密等操作，保证温度传感器端和无线接收终端之间的唯一性和准确性。

2）主机

主机拟采用微电脑控制器实现控制功能，包括体温的监测与记录、报警信号的设置与触发、无线信号的传输等控制，设计中采用的微控制器是德州仪器公司生产的MSP430F5528，该微控制器集成功能完善的16位精简指令集CPU，16位寄存器和恒定发生器，有助于实现最高的代码效率，具有功耗低、功能完备、易编程等特点，该架构结合广泛的低功耗模式进行了优化。

4 结束语

根据新冠疫情防控的需要，我们设计体温的实时监测预警系统。它由一个主机和多个分机组成，主机实时显示各分机数据，当某分机数据异常时，及时报警。主机具有数据存储功能，在主机上查阅患者的体温数据的变化，为医生的诊治提供更详实的依据。该系统的应用将大大提高医护人员的工作效率，借助该系统一名医护人员可以同时救治几十名新冠患者或密切接触者，缓解疫情严重时期，医护人员不足的问题。

参考文献

[1] 孟祥旭，李学庆; 人机交互技术; 北京，清华大学出版社，2004

[2] 刘瑞新等，单片机原理及应用教程机械工业出版社，2003.7

作者简介：邱奕霖（2000.08）男，南京铁道职业技术学院专科在读，主要从事铁道机车车辆方面的学习与研究。

基金项目：南京铁道职业技术学院大学生创新训练计划项目“新冠疫情下体温实时监测预警系统的开发；项目编号：yxkcp202174）