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校園(yuan)學(xue)生體溫監測(ce)（測(ce)溫手環、額溫槍）技術(shu)評析

廣州仙農信息科技有限公司   高遠(yuan)

1. 應(ying)用背(bei)景

隨著疫情發展進入常態化，全面復工復學成為必然。校園作為人員密集場所，防疫安全壓力巨大。教育部要求疫情期間學校要落實每日三次測溫。根據疫情發展情況看，校園測溫將成為常態化工作，簡單事情反復做，對學校、老師、學生、家長都是考驗。

2. 關于人體體溫的基本概念

正確的理解人(ren)體體溫(wen)的基本概(gai)念，有助于提(ti)高學校對(dui)市面上各種(zhong)商家宣傳方案與(yu)指(zhi)標的鑒別力(li)。

百度百科“正常體溫”詞條對體溫的基本概念有完整說明。總結如下：

 A）．每日早晚、人體(ti)(ti)各(ge)個部位及男女之間的(de)體(ti)(ti)溫均(jun)存在(zai)著差異。人體(ti)(ti)正常體(ti)(ti)溫有一個較穩(wen)定(ding)的(de)范圍，但(dan)并不(bu)是(shi)恒定(ding)不(bu)變(bian)的(de)，一天之內溫差應小于0.8℃。

B）.測量體溫一般常用3個部位，即口腔、腋窩及肛門。兒童正常體溫在肛門處為36.5℃～37.5℃之間；兒童在口腔處為36.2℃～37.3℃之間；兒童在腋窩處為35.9℃～37.2℃之間

C）人體正常體溫平均在36～37℃之間，超出37.1℃就是發熱，37.3～38℃是低燒，38.1～40℃是高燒。40℃ 以上隨時有生命危險。

D）正確的體溫測量(liang)要求(qiu)靜止狀態，測量(liang)口(kou)腔、腋窩(wo)及肛門(men)的(de)數據才能得到(dao)正確(que)的(de)體溫數據。

體溫(wen)與體表溫(wen)度(du)不(bu)是(shi)同一(yi)個(ge)概念。體表溫(wen)度(du)是(shi)指人的皮膚溫(wen)度(du)，人的皮膚溫(wen)度(du)不(bu)同部(bu)位溫(wen)度(du)不(bu)同，會(hui)相差幾度(du)。體表溫(wen)度(du)受環境影響比較大。

3. 前(qian)期試點技術與(yu)效(xiao)果分析

從技術原理上看，專業紅外測溫儀在室內環境下可以準確的對人群進行體溫篩查。但是，專業紅外測溫儀成本高昂，不具備在校園進行普及應用的條件。目前校園學生體溫監測常采用的方案有3種：額溫槍、人臉識別測溫機、手環。下面對這三種測溫技術原理以及實際應用效果進行分析。

1) 額溫槍  

額溫槍主要采用紅外測溫原理，測量額頭體表溫度，結合環境溫度與測量體表溫度，通過特定的數據擬合算法，換算成體溫值。額溫槍的測溫溫度通常標稱正負0.2度。實際上，額溫槍要達到其標稱的測量偏差在+-0.2度是要滿足如下測量要求才(cai)能(neng)達到(dao)：

● 對準額頭5-10cm。 這是因為紅外感溫傳感器測量值是與距離相關的。

● 環境溫度10-40度。32-36度之間偏差大于0.3。這是因為紅外感(gan)溫傳感(gan)器測量值受環境溫度(du)的影響。

● 在少(shao)風環境下測量。這是因為有風的情況下，會影響額頭體表溫(wen)度。

● 測量額頭。如上所述，人體不同部位體表溫度不同，比如，額頭體表溫度就比手腕體表溫度高2度左右。

 額溫槍成本低，是目前校園防疫測溫的主要手段。其不利因素是要求老師持額溫槍每個人測量，老師工作量較大。

2) 人臉識(shi)別測溫一體機

人(ren)臉識(shi)別(bie)測溫(wen)一體機(ji)測溫(wen)的原理(li)是在人(ren)臉識(shi)別(bie)機(ji)上附(fu)加紅(hong)外探頭，實(shi)現對(dui)體溫(wen)的采集。

人臉識別測溫一體機的優點在于同時實現人員身份識別與測溫，無需人員干預。在疫情期間，人臉識別測溫一體機在資金情況較好的學校應用較多。隨著應用的增多，人們發現人臉識別測溫一體機并非號稱的那么完美。首先是帶口罩識別人員身份，疫情期間，不乏大廠忽悠能夠100%識別帶口罩的人臉，實際上目前的人臉識別技術還難以達到，學生在校門口通過測溫時，要求摘下口罩，停留，測溫三部曲，容易造成校門口擁塞，同時，由于紅外傳感器對于太陽光線直曬影響較大，校門口屬于戶外環境，測溫精度難以保證。此外，校門口安裝的人臉識別紅外測溫一體機沒辦法實現一天3次測量。這也是為什么大部分學校仍然采用紅外額溫槍作為校園測溫主要手段的原因。

3) 測溫手環

大部分人認為使(shi)用測(ce)溫(wen)手(shou)環進行學生(sheng)體溫(wen)監(jian)測(ce)是(shi)較好的校(xiao)園防(fang)疫測(ce)溫(wen)手(shou)段，可以有(you)效降(jiang)低學校(xiao)與老(lao)師的工作(zuo)負擔。然而理(li)想很豐滿，現(xian)實(shi)很骨(gu)感，使(shi)用測(ce)溫(wen)手(shou)環進行學生(sheng)體溫(wen)監(jian)測(ce)，要(yao)解決的技術問題遠遠前兩種技術方案(an)多。

    測溫手環要解決技術挑戰主(zhu)要有如(ru)下幾(ji)點：

A． 溫(wen)度測量的準確性。

首先(xian)是受成本以及手環體積的影響，目(mu)前在手環中溫度采(cai)集傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)基本都是采(cai)用接(jie)觸(chu)(chu)式溫度傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)，而(er)非紅外傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)。接(jie)觸(chu)(chu)式溫度傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)要準(zhun)確，就必須保證傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)與體表的良好接(jie)觸(chu)(chu)，這一點實際(ji)上在手環的佩(pei)戴過(guo)程中很難滿足，只有(you)靠算法去解(jie)決測(ce)量偏差。

其次手環(huan)測(ce)量的是腕(wan)(wan)(wan)部(bu)體(ti)表(biao)(biao)溫(wen)度(du)，腕(wan)(wan)(wan)部(bu)體(ti)表(biao)(biao)溫(wen)度(du)受環(huan)境與運(yun)動影(ying)響非(fei)常大。如何根據(ju)腕(wan)(wan)(wan)部(bu)測(ce)溫(wen)溫(wen)度(du)準(zhun)確換算出(chu)體(ti)溫(wen)數據(ju)，需(xu)要做大量細(xi)致的研究工作。

B． 測量環境的影響(xiang)處理

目前(qian)市場上大(da)部(bu)分測(ce)(ce)溫(wen)(wen)手(shou)(shou)環演示的都是室(shi)內靜態下的測(ce)(ce)量數據。而在校園實際應用場景中，測(ce)(ce)溫(wen)(wen)通常發(fa)生在校門口進(jin)出校以及(ji)校內測(ce)(ce)溫(wen)(wen)點，基本都是室(shi)外環境(jing)、運動狀態。在室(shi)外環境(jing)，風，高(gao)溫(wen)(wen)，運動這(zhe)些都會極(ji)大(da)影響測(ce)(ce)量的準確(que)性，必須通過算法進(jin)行(xing)有(you)針對(dui)性的校正。這(zhe)也是為什么(me)手(shou)(shou)環測(ce)(ce)溫(wen)(wen)在疫(yi)情爆(bao)發(fa)前(qian)那么(me)多年沒有(you)太多廠家投入(ru)研發(fa)的原因。北京教委組織的試點效(xiao)果也證實了(le)上述分析。

C． 數據(ju)采集傳輸(shu)

以(yi)北(bei)京市(shi)教委高三學生測溫手環(huan)試點(dian)視頻來看（//jw.beijing.gov.cn/jyzx/spxw/202005/t20200518_1900818.html），老(lao)(lao)師(shi)通過手機采集每(mei)一(yi)個(ge)學(xue)生手環測(ce)溫數據。事實上(shang)，換個(ge)角度想(xiang)，老(lao)(lao)師(shi)都(dou)要(yao)每(mei)個(ge)學(xue)生去采集體(ti)溫數據，為什么(me)不直接用額溫槍測(ce)量(liang)(liang)采集，何必要(yao)花手環的(de)成本，既(ji)降(jiang)低不了老(lao)(lao)師(shi)的(de)工(gong)作量(liang)(liang)，又增加學(xue)校家長成本。

從學(xue)校(xiao)的角度(du)出發，最好是學(xue)生通(tong)過校(xiao)門(men)時能自(zi)動采(cai)集，異(yi)常(chang)(chang)告警，通(tong)過校(xiao)內采(cai)集點時能自(zi)動采(cai)集，異(yi)常(chang)(chang)告警。這(zhe)就要求(qiu)數據采(cai)集系統能支(zhi)持大量(liang)學(xue)生快速(su)通(tong)過校(xiao)門(men)或者采(cai)集點是批量(liang)自(zi)動采(cai)集。 

D． 學生佩戴的意愿(yuan)性

   如果(guo)學(xue)生(sheng)(sheng)佩戴一(yi)個手環，僅僅只(zhi)用來(lai)測溫，即使強制，也(ye)難(nan)以保證學(xue)生(sheng)(sheng)長期佩戴。要讓學(xue)生(sheng)(sheng)能(neng)長期佩戴，一(yi)定是(shi)手環有學(xue)生(sheng)(sheng)喜歡或(huo)者必(bi)須要用的功能(neng)場景。

4. 仙(xian)農信息的探索

     針對校(xiao)園學生錯峰進出(chu)校(xiao)以及(ji)(ji)體(ti)溫監測(ce)需求，綜合考慮成本，準確率以及(ji)(ji)應用場需求，仙農信(xin)息采用不同成本測(ce)溫手環以及(ji)(ji)配套采集設備。

4.1.    配置方案一：卡式測溫手環（考勤+測溫）

4.2. 配置方案二（測溫+考勤+計步睡眠數據采集+智能測溫手環）

4.3. 全場景方案（測溫+考勤+健康數據（計步睡眠心率血壓）+ 運動評價）

全場景方案功能場景配置如下：

全場景(jing)方案基(ji)于智能測溫手環(huan)，實現測溫，考勤(qin)，運動評價(jia)，基(ji)礎(chu)健康(kang)，一卡通等(deng)功能，其核心用戶體驗(yan)如下(xia)：

● 200人以上同時進出校100%進(jin)出校考勤(qin)識別準確率

● 200人以上同時進出校門(men)實(shi)時批量采集(ji)體溫數據，無漏報，無誤報。

● 200人以上(shang)進出校門實時批量無感采集計步睡眠數據

● 校(xiao)內軌跡識別點自動批量無(wu)感采集體溫，計(ji)步，軌跡數據

● 校內一(yi)卡通（門禁，消費，借(jie)書）

● 150mAh電池，一次充電，使用時間30天以上(shang)。