校園學(xué)生體溫監(jiān)測（測溫手環(huán)、額溫槍）技術(shù)評析

廣州仙農(nóng)信息科技有限公司   高遠(yuǎn)

應(yīng)用背景

    隨著疫情發(fā)展進入常態(tài)化，全面復(fù)工復(fù)學(xué)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(xué)校要落實每日三次測溫。根據(jù)疫情發(fā)展情況看，校園測溫將成為常態(tài)化工作，簡單事情反復(fù)做，對學(xué)校、老師、學(xué)生、家長都是考驗。

關(guān)于人體體溫的基本概念

正確的理解人體體溫的基本概念，有助于提高學(xué)校對市面上各種商家宣傳方案與指標(biāo)的鑒別力。

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(jié)如下：

A）每日早晚、人體各個部位及男女之間的體溫均存在著差異。人體正常體溫有一個較穩(wěn)定的范圍，但并不是恒定不變的，一天之內(nèi)溫差應(yīng)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(fā)熱，37.3～38℃是低燒，38.1～40℃是高燒。40℃ 以上隨時有生命危險。

D）正確的體溫測量要求靜止?fàn)顟B(tài)，測量口腔、腋窩及肛門的數(shù)據(jù)才能得到正確的體溫數(shù)據(jù)。

體溫與體表溫度不是同一個概念。體表溫度是指人的皮膚溫度，人的皮膚溫度不同部位溫度不同，會相差幾度。體表溫度受環(huán)境影響比較大。

前期試點技術(shù)與效果分析

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

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(jié)合環(huán)境溫度與測量體表溫度，通過特定的數(shù)據(jù)擬合算法，換算成體溫值。額溫槍的測溫溫度通常標(biāo)稱正負(fù)0.2度。實際上，額溫槍要達到其標(biāo)稱的測量偏差在+-0.2度是要滿足如下測量要求才能達到：

對準(zhǔn)額頭5-10cm。 這是因為紅外感溫傳感器測量值是與距離相關(guān)的。

環(huán)境溫度10-40度。32-36度之間偏差大于0.3。這是因為紅外感溫傳感器測量值受環(huán)境溫度的影響。

在少風(fēng)環(huán)境下測量。這是因為有風(fēng)的情況下，會影響額頭體表溫度。

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。

人臉識別測溫一體機

   人臉識別測溫一體機測溫的原理是在人臉識別機上附加紅外探頭，實現(xiàn)對體溫的采集。

     人臉識別測溫一體機的優(yōu)點在于同時實現(xiàn)人員身份識別與測溫，無需人員干預(yù)。在疫情期間，人臉識別測溫一體機在資金情況較好的學(xué)校應(yīng)用較多。隨著應(yīng)用的增多，人們發(fā)現(xiàn)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(shù)還難以達到，學(xué)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(huán)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(xiàn)一天3次測量。這也是為什么大部分學(xué)校仍然采用紅外額溫槍作為校園測溫主要手段的原因。

測溫手環(huán)

      大部分人認(rèn)為使用測溫手環(huán)進行學(xué)生體溫監(jiān)測是較好的校園防疫測溫手段，可以有效降低學(xué)校與老師的工作負(fù)擔(dān)。然而理想很豐滿，現(xiàn)實很骨感，使用測溫手環(huán)進行學(xué)生體溫監(jiān)測，要解決的技術(shù)問題遠(yuǎn)遠(yuǎn)前兩種技術(shù)方案多。

 測溫手環(huán)要解決技術(shù)挑戰(zhàn)主要有如下幾點：

溫度測量的準(zhǔn)確性。

   首先是受成本以及手環(huán)體積的影響，目前在手環(huán)中溫度采集傳感器基本都是采用接觸式溫度傳感器，而非紅外傳感器。接觸式溫度傳感器要準(zhǔn)確，就必須保證傳感器與體表的良好接觸，這一點實際上在手環(huán)的佩戴過程中很難滿足，只有靠算法去解決測量偏差。

   其次手環(huán)測量的是腕部體表溫度，腕部體表溫度受環(huán)境與運動影響非常大。如何根據(jù)腕部測溫溫度準(zhǔn)確換算出體溫數(shù)據(jù)，需要做大量細(xì)致的研究工作。

測量環(huán)境的影響處理

   目前市場上大部分測溫手環(huán)演示的都是室內(nèi)靜態(tài)下的測量數(shù)據(jù)。而在校園實際應(yīng)用場景中，測溫通常發(fā)生在校門口進出校以及校內(nèi)測溫點，基本都是室外環(huán)境、運動狀態(tài)。在室外環(huán)境，風(fēng)，高溫，運動這些都會極大影響測量的準(zhǔn)確性，必須通過算法進行有針對性的校正。這也是為什么手環(huán)測溫在疫情爆發(fā)前那么多年沒有太多廠家投入研發(fā)的原因。北京教委組織的試點效果也證實了上述分析。

數(shù)據(jù)采集傳輸

   以北京市教委高三學(xué)生測溫手環(huán)試點視頻來看，老師通過手機采集每一個學(xué)生手環(huán)測溫數(shù)據(jù)。事實上，換個角度想，老師都要每個學(xué)生去采集體溫數(shù)據(jù)，為什么不直接用額溫槍測量采集，何必要花手環(huán)的成本，既降低不了老師的工作量，又增加學(xué)校家長成本。

   從學(xué)校的角度出發(fā)，最好是學(xué)生通過校門時能自動采集，異常告警，通過校內(nèi)采集點時能自動采集，異常告警。這就要求數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能支持大量學(xué)生快速通過校門或者采集點是批量自動采集。 

學(xué)生佩戴的意愿性

       如果學(xué)生佩戴一個手環(huán)，僅僅只用來測溫，即使強制，也難以保證學(xué)生長期佩戴。要讓學(xué)生能長期佩戴，一定是手環(huán)有學(xué)生喜歡或者必須要用的功能場景。

仙農(nóng)信息的探索

      針對校園學(xué)生錯峰進出校以及體溫監(jiān)測需求，綜合考慮成本，準(zhǔn)確率以及應(yīng)用場需求，仙農(nóng)信息采用不同成本測溫手環(huán)以及配套采集設(shè)備。

   配置方案一：卡式測溫手環(huán)（考勤+測溫）

配置方案二（測溫+考勤+計步睡眠數(shù)據(jù)采集+智能測溫手環(huán)）

全場景方案（測溫+考勤+健康數(shù)據(jù)（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：

全場景方案基于智能測溫手環(huán)，實現(xiàn)測溫，考勤，運動評價，基礎(chǔ)健康，一卡通等功能，其核心用戶體驗如下：

200人以上同時進出校100%進出?？记谧R別準(zhǔn)確率

200人以上同時進出校門實時批量采集體溫數(shù)據(jù)，無漏報，無誤報。

200人以上進出校門實時批量無感采集計步睡眠數(shù)據(jù)

校內(nèi)軌跡識別點自動批量無感采集體溫，計步，軌跡數(shù)據(jù)

校內(nèi)一卡通（門禁，消費，借書）

150mAh電池，一次充電，使用時間30天以上。