一种无接触式体温检测及人脸识别装置

一种无接触式体温检测及人脸识别装置
1.技术领域
2.本发明涉及体温监测技术领域，特别涉及一种无接触式体温监测及人脸识别装置。
3.

背景技术：

4.人体体温是人健康与否的重要标志之一，是人体进行正常的新陈代谢的结果。对人体体温进行检测不仅可以确诊某些疾病的发生，还可以对某些重大疾病或者隐藏于体内的健康隐患起到积极的预防和示警作用。
5.现今疫情盛行，在各类区域的门禁系统上，如若仍然使用人工进行体温测量，以达到监测和报警的作用，耗费的时间、金钱、人力、物力都是庞大的，且还很难达到预防和示警的作用，同时行人进出所消耗的时间较长，在高峰期易造成出入口堵塞，大量人群聚集的情况。
6.

技术实现要素：

7.基于此，本发明的目的是提供一种无接触式体温监测及人脸识别装置，以至少解决上述技术中存在的不足。
8.本发明提出一种无接触式体温检测及人脸识别装置，包括装置主体以及设于所述装置主体一侧的感应模块，在所述装置主体的顶部设有图像获取模块，所述感应模块包括测温传感器以及设于所述测温传感器远离所述图像获取模块一端的测距传感器，所述图像获取模块包括图像传感器以及连接所述图像传感器与所述装置主体的转向组件，所述转向组件包括转向电机以及设于所述转向电机上的转盘，所述图像传感器设于所述转盘上，所述转向电机用于驱动所述转盘旋转，进而带动所述图像传感器在所述装置主体上实现转向，在所述装置主体的两端均设有离心风扇，远离所述图像获取模块的一端的所述离心风扇的下方设有温湿度检测模块，在所述装置主体的内部设有控制模块，所述控制模块用于控制所述无接触式体温检测及人脸识别装置实现无接触式体温检测及人脸识别。
9.进一步的，所述控制模块包括单片机、主控电路板以及驱动电路板，所述单片机固设于所述主控电路板上，所述主控电路板与所述驱动电路板电性连接，所述驱动电路板用于实现对电能的转换以及为所述主控电路板提供电能输入。
10.进一步的，在所述主控电路板上搭载有wifi模块、存储模块以及警报模块，在所述驱动电路板上设有升压电路。
11.进一步的，所述报警模块包括蜂鸣器以及led灯带，所述蜂鸣用于当检测到所述无接触式体温检测及人脸识别装置的内部温度或待测物的体温异常时，以预设的报警方式发出警报，所述led灯带用于当检测到所述无接触式体温检测及人脸识别装置的内部温度或
所述待测物的体温异常时，以预设的点亮方式进行点亮。
12.进一步的，所述驱动电路板上设有变电器件以及驱动器件，所述变电器件用于对所述单片机提供电能输入，所述驱动器件用于驱动所述离心风扇。
13.进一步的，所述装置主体的顶部铺设有光伏板，所述光伏板与所述驱动电路板电性连接。
14.进一步的，所述温湿度检测模块和所述测距传感器均与所述单片机相互通信，所述单片机用于将所述温湿度检测模块和所述测距传感器所获取的环境温湿度数据和所述待测物与所述装置主体的距离数据转换成所述测温传感器的输入。
15.进一步的，所述无接触式体温检测及人脸识别装置的一侧还设有通信模块，所述通信模块包括通信接口以及电池模组，所述通信接口以及所述电池模组分设于所述离心风扇的下方。
16.进一步的，所述通信接口包括type-b、type-c、microhdmi以及以太网接口，所述驱动电路板上配备有对应的驱动电路，以使所述单片机实现与各模块、网络以及各外部设备的通信。
17.进一步的，在所述装置主体上还设有显示模块，所述显示模块包括第一显示屏以及第二显示屏，所述第一显示屏设于所述装置主体所在的一侧、且与所述测温传感器位于同一侧，所述第二显示屏设于所述装置主体的另一侧，在所述第二显示屏远离所述温湿度检测模块的一侧设有按键。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过在装置主体上设置感应模块以及图像获取模块，将人脸识别技术与无接触红外测温技术相结合，可实现短时间内对通行人员的智能化面部识别与体温检测，并且在所述装置主体内设置控制模块，使得装置具有能耗小、处理效率高、运行速度快，同时可以实现联网上传的特点，利用控制模块实现装置的升级，增加了装置使用的便捷性；转向组件的设置，使得图像传感器能够实现多方向调节，做到无死角检测；进一步的，温湿度检测模块还能够检测装置内温度以及当前环境的温湿度的功能。
19.附图说明
20.图1为本发明实施例中无接触式体温检测及人脸识别装置的整体结构示意图；图2为本发明实施例中无接触式体温检测及人脸识别装置的主视图；图3为本发明实施例中无接触式体温检测及人脸识别装置的剖面图；图4为本发明实施例中无接触式体温检测及人脸识别装置的左视图；图5为本发明实施例中无接触式体温检测及人脸识别装置的右视图。
21.主要元件符号说明：图像获取模块1通信模块10转向组件2光伏板11第一离心式风扇3第二电池模组12温湿度检测模块4控制模块13第一电池模组5驱动电路板14
测温传感器6主控电路板15测距传感器7第二显示屏16第一显示屏8按键17第二离心式风扇9
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如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
22.具体实施方式
23.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
24.需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
25.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
26.请参阅图1至图5，所示为本发明实施例中的无接触式体温检测以及人脸识别装置，包括装置主体、设于所述装置主体一侧的感应模块以及设于所述装置主体的顶部的图像获取模块1，所述感应模块包括测温传感器6以及设于所述测温传感器6远离所述图像获取模块1一端的测距传感器7，所述图像获取模块1包括图像传感器以及连接所述图像传感器与所述装置主体的转向组件2，在所述装置主体的两端均设有离心式风扇除尘模块，所述离心式风扇除尘模块可形成负压，用于调节装置内温度，也可防止灰尘堆积，在所述装置主体上还设有显示模块，所述显示模块包括分设于所述装置主体两侧的第一显示屏8和第二显示屏16，在所述装置主体的一侧还设有通信模块10，所述通信模块10包括通信接口以及电池模组，所述通信接口以及所述电池模组分设于所述离心风扇的下方；在所述装置主体的内部设有控制模块13，所述控制模块13用于控制所述无接触式体温检测及人脸识别装置实现无接触式体温检测及人脸识别。
27.其中，所述控制模块13包括单片机、主控电路板15以及驱动电路板14，所述单片机焊接在所述主控电路板15上，所述主控电路板15与所述驱动电路板14电性连接，所述驱动电路板14实现对电能的转换，并将稳定的电能供给所述主控电路板15上的所有元件。
28.在本技术中，所述单片机的主控系统选用stm32和树莓派，组成双主控系统，树莓派承担人脸识别的计算工作，并且人脸识别计算得到的结果显示在位于所述装置主体前后的第一显示屏8和第二显示屏16上，且所述单片机可以重复刷入系统，便于使用者后续自行升级系统，而stm32单片机作为下位机，承担分析计算温湿度检测模块4、测温传感器6和测距传感器7传递的信号的工作，stm32单片机可利用adc功能检测电池模组的电压，实现低电压报警，同时stm32单片机驱动离心风扇除尘模块，配合焊接在主控电路板15上的温度传感
器，实现控制装置内部温度的功能，可辅佐树莓派的全速运行，而stm32单片机与树莓派之间利用rs-232协议进行通信，实现上位机和下位机的信息交互。
29.需要说明的是，所述测温传感器6采用非接触式红外测温传感器6模组，所述测距传感器7采用激光测距模组，所述图像传感器采用摄像头，离心风扇除尘模块包括分设于所述装置主体两侧的第一离心式风扇3和第二离心式风扇9，所述电池模组包括第一电池模组5和第二电池模组12，所述转向组件2包括转盘以及连接所述转盘与所述装置主体的转向电机，所述摄像头设于所述转盘上，所述转向电机驱动所述转盘旋转，进而带动所述摄像头在水平方向实现360
°
旋转，实现多方向、广视野监控，所述转向电机由树莓派控制，树莓派可根据当前图像，适度调整伺服电机转动的角度，从而令被测者，位于视野中央，从而提高测温和人脸识别的精度。
30.在本技术中，所述非接触红外测温传感器模组选用三个测温模块，分别配备对应精度补偿算法，利用每个非接触红外测温传感器模组得到的数据，再采用中位数滤波的方式，实现数据的相互补偿，以减小误差，且互为备用，以防部分非接触红外测温传感器模组损坏导致无法测温的情况。
31.具体的，所述非接触红外测温传感器模组选用iic通讯协议。所述温湿度检测模块4、激光测距模组分别以对应通讯协议与焊接在主控电路板15上的stm32单片机相互通信，得到环境温湿度数据和被测温者与装置之间距离的数据，以环境温湿度数据和被测温者与装置之间距离的数据作为非接触红外测温传感器模组对应的精度补偿算法的对应输入。
32.在所述主控电路板15上搭载有wifi模块、存储模块、警报模块、stm32芯片及配备电路，可将部分数据储存并上传至网络及周围局域网内的移动设备中，例如手机，以便使用者随时监控装置的使用情况。
33.其中，所述报警模块包括蜂鸣器以及led灯带，所述蜂鸣用于当检测到所述无接触式体温检测及人脸识别装置的内部温度或待测物的体温异常时，持续发出警报，在所述主控电路板15上设有接口，所述led灯带接入在所述接口处，所述led灯带采用高亮的红黄相间的led灯带，当检测到待测物的体温异常时，高亮红色led灯珠持续高频闪动，当检测到装置内部温度异常时，高亮黄色led灯珠，低频闪动。
34.进一步的，所述驱动电路板14包含变电器件，可将电池模组或是外部直接供电的电平降压至稳定的3.3v给单片机供电。所述驱动电路板14上焊接着驱动第一离心式风扇3和第二离心式风扇9的驱动电路器件，包括但不限于mosfet。
35.在本技术中，所述装置主体的顶部铺设有光伏板11，所述光伏板11与所述驱动电路板14电性连接。所述光伏板11与驱动电路板14相连接，驱动电路板14上焊接有boost升压电路，可将电压升高，在经过降压及稳压电路后，可将光伏板11转化得到的电能转化成稳定的电能，给电池模组供电。
36.进一步的，所述通信接口分别为type-b、type-c、microhdmi、以太网接口，各接口均配备的相应的驱动电路，以便于树莓派接入互联网并且与外接的屏幕、电脑、usb或是其他存储设备通信。
37.其中，所述type-c接口具有数据传输、直接供电以及快速充电功能，其中充电功能配备相应的芯片及其外部电路，实现多协议的快速充电。
38.在本技术中，所述电池模组使用若干组电池并联供电，电池选用锂电池，驱动电路
板14上配备着充电ic及其电路部分，快充芯片及其电路部分。充电ic对锂电池进行过充保护、过放保护。快充芯片及其电路部分是实现电池快速安全充电的基础，快充芯片内部配备pd，scp/csp等智能手机上的常见快充协议，保证此设备的快速充电的需求。
39.需要说明的是，在本技术中，第一离心式风扇3、第二离心式风扇9选用大小规格不同，可形成在装置内部形成负压，装置内的气压会稍微高于装置外的气压，有效避免灰尘堆积。在风扇内部还配备了滤网，可初步过滤空气中大的悬浮颗粒，以便此装置在空气环境恶劣的情况下正常运作。
40.具体的，在所述第二显示屏16远离所述温湿度检测模块4的一侧设有按键17，所述按键17分为显示屏亮度调节按键、开关机按键、工作状态切换按键、测温有效距离调节按键、离心式风扇挡位调节按键、前后屏幕开关按键。
41.本技术在linus平台上将人脸识别技术与无接触红外测温技术相结合，可实现短时间内对通行人员的智能化面部识别与体温检测，使用了树莓派作为人脸识别计算的设备，此设备具有，能耗小，处理效率高，运行速度快，同时可联网上传数据等特点，且系统可重复刷入，利于使用者后续自行升级。可做到无接触式测温，0.25-0.5秒内完成检测，满足快速通行需要，且摄像头可多方向调节，做到无死角检测。此外，此设备利用stm32单片机作为下位机，stm32单片机承担着控制装置内温度，检测电池电量，处理传感器得到的数据的工作。本技术拥有控制装置内温度、检测当前环境内温湿度的功能，除此之外，本技术相对当前市面上的监控系统，拥有造价低，搭建快，可无外部电源连接等优点。
42.以下对本技术中无接触式体温检测及人脸识别装置的工作过程进行详细的描述：当在摄像头覆盖范围内，激光测距模组工作，当有人需通过门禁且距离本装置100cm以内，树莓派控制摄像头拍摄照片，树莓派利用具有检测人体功能的模型文件来判断被测温者的初步位置，调整转盘使得人脸处于视野中央，在捕捉到效果较好的图像时，启动检测具有检测人脸是否佩戴口罩功能的模型文件，判断其是否佩戴口罩，若其佩戴口罩，则装置不再进行操作，若其未佩戴口罩且防疫等级为高时，则记录其脸部图像上传服务器并保存，此时服务器启动，在数据库中比对人脸提取其对应信息，将得到的身份信息反馈给对应工作人员，此时蜂鸣器响起，外接led灯带高频闪动，若其未佩戴口罩且防疫等级为低时，记录其脸部图像上传服务器并保存。同时，多个非接触红外测温传感器模组工作，stm32单片机提取非接触红外测温传感器模组传递的信号，得到初步体温数据，再根据温湿度检测模块4、激光测距模组与焊接在主控电路板15上的stm32单片机相互通信，得到环境温湿度数据和被测温者与装置之间距离的数据，以初步体温数据、环境温湿度数据和被测温者与装置之间距离的数据作为非接触红外测温传感器模组对应的精度补偿算法的对应输入，以此得到更加精确的体温数据。当来人温度超过37.3℃，则通过主控电路板15上装载的蜂鸣器报警，显示在第二显示屏16上，树莓派通过焊接在主控电路板15上的wifi模块，发送危险人员信息至管理人员终端以及位于局域网内的设备。若无温度异常，行人可正常通过。经测试，树莓派处理效率为4张照片/s，在考虑其他部件反应速度的情况下，可做到0.25-0.5s/人的检测速度。本装置通过主控电路板15上的wifi模块可将数据储存至云端，做到数据的长时间储存，同时本地可储存14天数据，可使用数据接口导出数据。
43.该装置具有三种供电模式，一为电池供电工作模式，使用电池模组内两组电池并联供电，可提供较大的电压和电流；二为待机模式，光伏板11为驱动电路板14临时供电，为
电池模组内电池充电；三为有线模式，可通过接口连接电源。
44.该装置保护机制主要由温湿度检测模块4、离心式风扇除尘模块构成，温湿度检测模块4持续工作，当周围属于高温、高湿度环境，树莓派作出反应，向管理人员发出保护仪器提醒。第一离心式风扇3以及第二离心式风扇9由于规格不同，可形成负压，可调节装置内温度，也可防止灰尘堆积。
45.综上，本技术中的无接触式体温检测及人脸识别装置，通过在装置主体上设置感应模块以及图像获取模块，将人脸识别技术与无接触红外测温技术相结合，可实现短时间内对通行人员的智能化面部识别与体温检测，并且在所述装置主体内设置控制模块，使得装置具有能耗小、处理效率高、运行速度快，同时可以实现联网上传的特点，利用控制模块实现装置的升级，增加了装置使用的便捷性；转向组件的设置，使得图像传感器能够实现多方向调节，做到无死角检测；进一步的，温湿度检测模块还能够检测装置内温度以及当前环境的温湿度的功能。
46.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
47.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。