校園學(xué)生體溫監(jiān)測(cè)（測(cè)溫手環(huán)、額溫槍）技術(shù)評(píng)析

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應(yīng)用背景

    隨著疫情發(fā)展進(jìn)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(chǎng)所，防疫安全壓力巨大。教育部要求疫情期間學(xué)校要落實(shí)每日三次測(cè)溫。根據(jù)疫情發(fā)展情況看，校園測(cè)溫將成為常態(tài)化工作，簡(jiǎn)單事情反復(fù)做，對(duì)學(xué)校、老師、學(xué)生、家長(zhǎng)都是考驗(yàn)。

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(duì)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(duì)體溫的基本概念有完整說(shuō)明。總結(jié)如下：

A）每日早晚、人體各個(gè)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(gè)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(cè)量體溫一般常用3個(gè)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(shí)有生命危險(xiǎn)。

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

體溫與體表溫度不是同一個(gè)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(huì)相差幾度。體表溫度受環(huán)境影響比較大。

前期試點(diǎn)技術(shù)與效果分析

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

額溫槍  

額溫槍主要采用紅外測(cè)溫原理，測(cè)量額頭體表溫度，結(jié)合環(huán)境溫度與測(cè)量體表溫度，通過(guò)特定的數(shù)據(jù)擬合算法，換算成體溫值。額溫槍的測(cè)溫溫度通常標(biāo)稱正負(fù)0.2度。實(shí)際上，額溫槍要達(dá)到其標(biāo)稱的測(cè)量偏差在+-0.2度是要滿足如下測(cè)量要求才能達(dá)到：

對(duì)準(zhǔn)額頭5-10cm。 這是因?yàn)榧t外感溫傳感器測(cè)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?yàn)榧t外感溫傳感器測(cè)量值受環(huán)境溫度的影響。

在少風(fēng)環(huán)境下測(cè)量。這是因?yàn)橛酗L(fēng)的情況下，會(huì)影響額頭體表溫度。

測(cè)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(cè)溫的主要手段。其不利因素是要求老師持額溫槍每個(gè)人測(cè)量，老師工作量較大。

人臉識(shí)別測(cè)溫一體機(jī)

   人臉識(shí)別測(cè)溫一體機(jī)測(cè)溫的原理是在人臉識(shí)別機(jī)上附加紅外探頭，實(shí)現(xiàn)對(duì)體溫的采集。

     人臉識(shí)別測(cè)溫一體機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在于同時(shí)實(shí)現(xiàn)人員身份識(shí)別與測(cè)溫，無(wú)需人員干預(yù)。在疫情期間，人臉識(shí)別測(cè)溫一體機(jī)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(shí)別測(cè)溫一體機(jī)并非號(hào)稱的那么完美。首先是帶口罩識(shí)別人員身份，疫情期間，不乏大廠忽悠能夠100%識(shí)別帶口罩的人臉，實(shí)際上目前的人臉識(shí)別技術(shù)還難以達(dá)到，學(xué)生在校門口通過(guò)測(cè)溫時(shí)，要求摘下口罩，停留，測(cè)溫三部曲，容易造成校門口擁塞，同時(shí)，由于紅外傳感器對(duì)于太陽(yáng)光線直曬影響較大，校門口屬于戶外環(huán)境，測(cè)溫精度難以保證。此外，校門口安裝的人臉識(shí)別紅外測(cè)溫一體機(jī)沒(méi)辦法實(shí)現(xiàn)一天3次測(cè)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(cè)溫主要手段的原因。

測(cè)溫手環(huán)

      大部分人認(rèn)為使用測(cè)溫手環(huán)進(jìn)行學(xué)生體溫監(jiān)測(cè)是較好的校園防疫測(cè)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(shí)很骨感，使用測(cè)溫手環(huán)進(jìn)行學(xué)生體溫監(jiān)測(cè)，要解決的技術(shù)問(wèn)題遠(yuǎn)遠(yuǎn)前兩種技術(shù)方案多。

 測(cè)溫手環(huán)要解決技術(shù)挑戰(zhàn)主要有如下幾點(diǎn)：

溫度測(cè)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(diǎn)實(shí)際上在手環(huán)的佩戴過(guò)程中很難滿足，只有靠算法去解決測(cè)量偏差。

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

測(cè)量環(huán)境的影響處理

   目前市場(chǎng)上大部分測(cè)溫手環(huán)演示的都是室內(nèi)靜態(tài)下的測(cè)量數(shù)據(jù)。而在校園實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中，測(cè)溫通常發(fā)生在校門口進(jìn)出校以及校內(nèi)測(cè)溫點(diǎn)，基本都是室外環(huán)境、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。在室外環(huán)境，風(fēng)，高溫，運(yùn)動(dòng)這些都會(huì)極大影響測(cè)量的準(zhǔn)確性，必須通過(guò)算法進(jìn)行有針對(duì)性的校正。這也是為什么手環(huán)測(cè)溫在疫情爆發(fā)前那么多年沒(méi)有太多廠家投入研發(fā)的原因。北京教委組織的試點(diǎn)效果也證實(shí)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(cè)溫手環(huán)試點(diǎn)視頻來(lái)看，老師通過(guò)手機(jī)采集每一個(gè)學(xué)生手環(huán)測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)。事實(shí)上，換個(gè)角度想，老師都要每個(gè)學(xué)生去采集體溫?cái)?shù)據(jù)，為什么不直接用額溫槍測(cè)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(zhǎng)成本。

   從學(xué)校的角度出發(fā)，最好是學(xué)生通過(guò)校門時(shí)能自動(dòng)采集，異常告警，通過(guò)校內(nèi)采集點(diǎn)時(shí)能自動(dòng)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(guò)校門或者采集點(diǎn)是批量自動(dòng)采集。 

學(xué)生佩戴的意愿性

       如果學(xué)生佩戴一個(gè)手環(huán)，僅僅只用來(lái)測(cè)溫，即使強(qiáng)制，也難以保證學(xué)生長(zhǎng)期佩戴。要讓學(xué)生能長(zhǎng)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(chǎng)景。

仙農(nóng)信息的探索

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

   配置方案一：卡式測(cè)溫手環(huán)（考勤+測(cè)溫）

配置方案二（測(cè)溫+考勤+計(jì)步睡眠數(shù)據(jù)采集+智能測(cè)溫手環(huán)）

全場(chǎng)景方案（測(cè)溫+考勤+健康數(shù)據(jù)（計(jì)步睡眠心率血壓）+ 運(yùn)動(dòng)評(píng)價(jià)）

全場(chǎng)景方案功能場(chǎng)景配置如下：

全場(chǎng)景方案基于智能測(cè)溫手環(huán)，實(shí)現(xiàn)測(cè)溫，考勤，運(yùn)動(dòng)評(píng)價(jià)，基礎(chǔ)健康，一卡通等功能，其核心用戶體驗(yàn)如下：

200人以上同時(shí)進(jìn)出校100%進(jìn)出校考勤識(shí)別準(zhǔn)確率

200人以上同時(shí)進(jìn)出校門實(shí)時(shí)批量采集體溫?cái)?shù)據(jù)，無(wú)漏報(bào)，無(wú)誤報(bào)。

200人以上進(jìn)出校門實(shí)時(shí)批量無(wú)感采集計(jì)步睡眠數(shù)據(jù)

校內(nèi)軌跡識(shí)別點(diǎn)自動(dòng)批量無(wú)感采集體溫，計(jì)步，軌跡數(shù)據(jù)

校內(nèi)一卡通（門禁，消費(fèi)，借書(shū)）

150mAh電池，一次充電，使用時(shí)間30天以上。