校園學生體溫監(jiān)測（測溫手環(huán)、額溫槍）技術評析

廣州仙農信息科技有限公司   高遠

應用背景

    隨著疫情發(fā)展進入常態(tài)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(fā)展情況看，校園測溫將成為常態(tài)化工作，簡單事情反復做，對學校、老師、學生、家長都是考驗。

關于人體體溫的基本概念

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

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(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狀態(tài)，測量口腔、腋窩及肛門的數據才能得到正確的體溫數據。

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。

前期試點技術與效果分析

      從技術原理上看，專業(yè)紅外測溫儀在室內環(huán)境下可以準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用的條件。目前校園學生體溫監(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原理以及實際應用效果進行分析。

額溫槍  

額溫槍主要采用紅外測溫原理，測量額頭體表溫度，結合環(huán)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能達到：

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(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。

在少風環(huán)境下測量。這是因為有風的情況下，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(fā)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(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。

測溫手環(huán)

      大部分人認為使用測溫手環(huán)進行學生體溫監(jiān)測是較好的校園防疫測溫手段，可以有效降低學校與老師的工作負擔。然而理想很豐滿，現實很骨感，使用測溫手環(huán)進行學生體溫監(jiān)測，要解決的技術問題遠遠前兩種技術方案多。

 測溫手環(huán)要解決技術挑戰(zhàn)主要有如下幾點：

溫度測量的準確性。

   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。如何根據腕部測溫溫度準確換算出體溫數據，需要做大量細致的研究工作。

測量環(huán)境的影響處理

   目前市場上大部分測溫手環(huán)演示的都是室內靜態(tài)下的測量數據。而在校園實際應用場景中，測溫通常發(fā)生在校門口進出校以及校內測溫點，基本都是室外環(huán)境、運動狀態(tài)。在室外環(huán)境，風，高溫，運動這些都會極大影響測量的準確性，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。

數據采集傳輸

   以北京市教委高三學生測溫手環(huán)試點視頻來看，老師通過手機采集每一個學生手環(huán)測溫數據。事實上，換個角度想，老師都要每個學生去采集體溫數據，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，又增加學校家長成本。

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

學生佩戴的意愿性

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

仙農信息的探索

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

   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+計步睡眠數據采集+智能測溫手環(huán)）

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：

全場景方案基于智能測溫手環(huán)，實現測溫，考勤，運動評價，基礎健康，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別準確率

200人以上同時進出校門實時批量采集體溫數據，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據

校內軌跡識別點自動批量無感采集體溫，計步，軌跡數據

校內一卡通（門禁，消費，借書）

150mAh電池，一次充電，使用時間30天以上。