GT创客空间

作品说明

http://ai-gtmaker.com/wp-content/uploads/2024/04/讲演-1.mp4 (链接: http://ai-gtmaker.com/wp-content/uploads/2024/04/讲演-1.mp4)

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一、作品设计思路、实现和制作计划

2019开始的新型冠状病毒肺炎主要症状是发热、干咳、喉咙痛、头痛、乏力、鼻塞等。在医院，护士每天给患者测量体温，测温这个环节耗时、耗人，效率不高，而且不能做到随时检测，手持测温枪对医护人员、其他病患都有传染的风险；通常医务人员仅对患者的手腕、额头的部位皮肤进行测温；而人的口腔温度是最接近人的实际温度，而且稳定，不容易受环境因素的影响，而医护人员给患者测口腔的温度是一个比较尴尬的事；

经细致观察调研，自主检测、无接触、精准检测口腔温度是一个比较适宜的科学手段。

我们的想法就设计一面镜子，采取在人们照镜子时同时进行人脸识别及测温，并增加心率及血氧的测量，获取人们每天的身体状况。以居家饰品的形式融入人们的日常生活中，既避免了人们对自身健康状况的忧虑，又增加了生活情趣。这个终端产品在养老社区、医院、疫情封控区等部署安装是非常有效的。

设计思路：

应用于小区、医院、养老院等小型的社区健康管理系统；

管理系统由终端、服务器、管理中心组成；

管理中心中显示屏可以显示人的体温、心率、血氧的变化数据，也可以通过手机查看身体指标变化折线图，还能给终端发送提示信息；

搭建云服务器，处理住户信息及体温、心率、血氧监测；并将数据提供给管理中心；

本设计主要是社区智能健康终端；

测温没有启动时，本设备可当镜面，可悬挂、或可放置桌面上，还可以当做氛围灯使用；

当AI摄像头识别到住户人脸，启动测温及心率、血氧监测，并语音提示信息；

掌控板通过WIFI将数据上传到云端数据库；

语音播报管理中心发送的信息，同时显示屏显示信息；

本设备上部的液晶屏显示日期、时间、室外温度、湿度；

参考相关文献、产品、应用系统：

[1] （中国）王治强孙晓东杨永孙鹏著计算机系统应用. 2021,30(01)《人脸识别算法在考勤系统的应用》：

[2] （中国）刘玉琪著科学大众(中学生). 2020,(12) 《全球医务人员告急,人工智能来帮忙》；

[3] （中国）江锐著电子技术及信息科学《基于云计算的桥梁结构健康监测物联网系统设计与应用研究》；

[4] 3i Smart LT手持式红外测

http://www.raytest.net/raytest_Product_2064169018.html

[5]怎么搭建自己的Blynk物联网服务器

https://mp.weixin.qq.com/s/4Pj5r94ykiAAZKVgO2N_Mg

[6]用SIoT秒搭STEM课堂物联网服务器

https://mc.dfrobot.com.cn/thread-289794-1-1.html

二、作品创新点

1、本设计强调体温监测的准确性，采用免接触口腔测温；将测温环节融入人们生活中，想测就测，避免检测人员上门，或核酸检测时临时发现体温异常者，而造成恐慌；

2、本设计对如何保证测温中采集数据的准确性作了多次修改与验证，并能与住户信息准确对应；

3、本设计采用PET高强度聚脂薄膜，单向透视，在无背光源情况下形成镜面效果，作为镜子使用；在有背光源情况下，透出清淅的画面图像。与内置平面镜形成无限反射，环形灯带产生炫幻的效果。

4、本设备不仅可以接入社区健康管理系统，医护人员还可以手机查看护对象健康数据的变化曲线，对患者功老人健康状况会自动报警，大降低看护对象或家属的担忧。

三、材料清单和相关要求，包括软硬件名称、类型等

序号

设备

型号

连接针脚

测量数据

单位

备注

单价

数量

金额（元）

开发板

掌控板2.0

主控

I/O扩展板

micro:bit掌控双兼容

连接外置传感器、执行器

语音合成模块

module V2.0

UARTP0、P1

发出提示音

199

AI摄像头

哈仕奇

P15、P16

人脸识别

379

免接触红外测温模块

GY-906 DCI

IIC

温度

°C

免接触测温

115

心率传感器

MAX30102

IIC

心率

Times/min

测量用户心率、血氧

LED灯条

WS2812

氛围灯

行空板

UNIHIKER

联接wifi显示EasyIOT数据

399

其它

合计

1370

四、制作过程

包括至少5个步骤，每个步骤需配合图片和文字说明

1、初步构思：作为医疗器具的结构设计

http://ai-gtmaker.com/wp-content/uploads/2024/04/图片1.png" alt="图片">

2、外形结构讨论，做为一种生活用品的结构想法

http://ai-gtmaker.com/wp-content/uploads/2024/04/图片2.png" alt="图片">

3、设计定位为家居装饰-社区智能健康系统

http://ai-gtmaker.com/wp-content/uploads/2024/04/图片3.png" alt="图片">

4、模型制作，激光切割、拼装

http://ai-gtmaker.com/wp-content/uploads/2024/04/图片4-1024x626.png" alt="图片">

5、硬件连接设计

http://ai-gtmaker.com/wp-content/uploads/2024/04/图片5.png" alt="图片">

http://ai-gtmaker.com/wp-content/uploads/2024/04/图片6.png" alt="图片">

6、编程设计

编程涉及的功能模块较多，使用图形化编程软件Mind+进行初步设计，后期转源代码，使用VScCode调试。

掌控板编程部分

/*!

* MindPlus

* mpython

#include <MPython.h>

#include <DFRobot_Iot.h>

#define BLYNK_PRINT Serial

#include <DFRobot_MLX90614.h>

#include <DFRobot_HuskyLens.h>

#include <DFRobot_BloodOxygen_S.h>

#include <DFRobot_SpeechSynthesis_M.h>

#include <BlynkSimpleEsp32.h>

#include <WidgetRTC.h>

// 动态变量

volatile float mind_n_WenDu, mind_n_XinLvShuJu, mind_n_XueYangShuJu;

// 函数声明

void DF_ChuShiHua();

// 静态常量

const String topics[5] = {“S3x2ggYnR”,””,””,””,””};

// 创建对象

DFRobot_Iot myIot;

DFRobot_SpeechSynthesis_UART sstts;

DFRobot_HuskyLens huskylens;

DFRobot_MLX90614_IIC mlx90614;

DFRobot_BloodOxygen_S_I2C max30102(&Wire, 0x57);

// 主程序开始

void setup() {

mPython.begin();

sstts.begin(sstts.eV2, &Serial2, P0, P1);

max30102.begin();

Blynk.config(“jchU7WOpsq4j6nq7l6MUpjpDls6CITZL”, IPAddress(192,168,15,1), 8080);

DF_ChuShiHua();

}

void loop() {

huskylens.request();

if (huskylens.isLearned(1)) {

if (huskylens.isAppearDirect(HUSKYLENSResultBlock)) {

if (huskylens.isAppear(1,HUSKYLENSResultBlock)) {

sstts.speak(“徐子涵先生，很高兴为您服务”);

myIot.publish(topic_0, “徐子涵”);

for (int index = 0; index < 10; index++) {

delay(500);

myIot.publish(topic_0, (String(max30102.getSPO2()) + String(“%”)));

myIot.publish(topic_0, (String(max30102.getHeartbeat()) + String(“Times/min”)));

myIot.publish(topic_0, (String(mlx90614.getObjectTempC()) + String(“℃”)));

mind_n_WenDu = mlx90614.getObjectTempC();

mind_n_XinLvShuJu = max30102.getHeartbeat();

mind_n_XueYangShuJu = max30102.getSPO2();

Blynk.virtualWrite(V0, mind_n_WenDu);

Blynk.virtualWrite(V2, mind_n_XueYangShuJu);

Blynk.virtualWrite(V4, mind_n_XinLvShuJu);

yield();

}

myIot.publish(topic_0, “清零”);

}

else {

sstts.speak(“你好，请保持有效距离”);

}

if (huskylens.isLearned(2)) {

if (huskylens.isAppearDirect(HUSKYLENSResultBlock)) {

if (huskylens.isAppear(2,HUSKYLENSResultBlock)) {

sstts.speak(“吴承瀚先生，很高兴为您服务”);

myIot.publish(topic_0, “吴承瀚”);

for (int index = 0; index < 10; index++) {

delay(500);

myIot.publish(topic_0, (String(max30102.getSPO2()) + String(“%”)));

myIot.publish(topic_0, (String(max30102.getHeartbeat()) + String(“Times/min”)));

myIot.publish(topic_0, (String(mlx90614.getObjectTempC()) + String(“℃”)));

mind_n_WenDu = mlx90614.getObjectTempC();

mind_n_XinLvShuJu = max30102.getHeartbeat();

mind_n_XueYangShuJu = max30102.getSPO2();

Blynk.virtualWrite(V1, mind_n_WenDu);

Blynk.virtualWrite(V3, mind_n_XueYangShuJu);

Blynk.virtualWrite(V5, mind_n_XinLvShuJu);

yield();

}

myIot.publish(topic_0, “清零”);

}

else {

sstts.speak(“你好，请保持有效距离”);

}

Blynk.run();

}

// 自定义函数

void DF_ChuShiHua() {

mind_n_WenDu = 0;

mind_n_XinLvShuJu = 0;

mind_n_XueYangShuJu = 0;

myIot.wifiConnect(“GT-ndwz”, “ndwz-chqzhc”);

myIot.init(“iot.dfrobot.com.cn”,”zlsTe6f7R”,””,”z_yTeeB7Rz”,topics,1883);

myIot.connect();

while (!myIot.wifiStatus()) {yield();}

while (!myIot.connected()) {yield();}

display.setCursorLine(1);

display.printLine(“系统初始化中”);

sstts.speak(“系统初始化中，请稍候”);

display.setCursorLine(2);

display.printLine(“连接网络中……”);

display.setCursorLine(3);

display.printLine(“请稍候……”);

display.setCursorLine(4);

display.printLine(“网络连接成功”);

sstts.speak(“网络连接成功”);

huskylens.beginSoftwareSerialUntilSuccess(P14, P13);

huskylens.writeAlgorithm(ALGORITHM_FACE_RECOGNITION);

huskylens.clearOSD();

display.fillScreen(0);

display.setCursorLine(1);

display.printLine(“人脸识别初始化成功”);

sstts.speak(“人脸识别初始化成功”);

max30102.sensorStartCollect();

sstts.speak(“物联网启动成功”);

display.setCursorLine(2);

display.printLine(“物联网启动成功”);

}

行空板编程部分

# -*- coding: UTF-8 -*-

# MindPlus

# Python

from pinpong.board import Board

from unihiker import GUI

import requests

import siot

import time

# 自定义函数

def QiDongwifiSheZhi():

print(“扫描WIFI：”)

my_variable = requests.get(“http://10.1.2.3/wifi/scan”)

print(my_variable.text)

print(“扫描WIFI：”)

my_variable = requests.get(“http://10.1.2.3/wifi/connect?ssid=MI8&password=233233giao”)

print(my_variable.text)

print(“查看WiFi连接情况：”)

my_variable = requests.get(“http://10.1.2.3/wifi/status”)

print(my_variable.text)

# 事件回调函数

def on_message_callback(client, userdata, msg):

if (msg.payload.decode().find(“℃”)!=-1):

v1.config(text=msg.payload.decode())

else:

time.sleep(0.2)

v1.config(text=””)

if (msg.payload.decode().find(“%”)!=-1):

b1.config(text=msg.payload.decode())

else:

time.sleep(0.2)

b1.config(text=””)

if (msg.payload.decode().find(“Times/min”)!=-1):

a1.config(text=msg.payload.decode())

else:

time.sleep(0.2)

a1.config(text=””)

Board().begin()

siot.init(client_id=””,server=”iot.dfrobot.com.cn”,port=1883,user=”zlsTe6f7R”,password=”z_yTeeB7Rz”)

u_gui=GUI()

siot.connect()

siot.loop()

siot.set_callback(on_message_callback)

QiDongwifiSheZhi()

siot.getsubscribe(topic=”S3x2ggYnR”)

head=u_gui.draw_text(text=”社区健康系统”,x=40,y=10,font_size=18, color=”#CC0000″)

pic1=u_gui.draw_image(image=”southeast.png”,x=70,y=55)

pic1.config(w=100)

pic1.config(h=100)

v=u_gui.draw_text(text=”体温：”,x=30,y=150,font_size=15, color=”#CC0000″)

v1=u_gui.draw_text(text=” “,x=90,y=150,font_size=15, color=”#CC0000”)

a=u_gui.draw_text(text=”心率：”,x=30,y=175,font_size=15, color=”#CC0000″)

a1=u_gui.draw_text(text=” “,x=90,y=175,font_size=15, color=”#CC0000”)

b=u_gui.draw_text(text=”血氧：”,x=30,y=200,font_size=15, color=”#CC0000″)

b1=u_gui.draw_text(text=” “,x=90,y=200,font_size=15, color=”#CC0000”)

ip=u_gui.draw_text(text=”ip：10.1.2.3:8080″,x=62,y=265,font_size=10, color=”#CC0000″)

txt=u_gui.draw_text(text=”MQTT连接成功”,x=62,y=280,font_size=12, color=”#CC0000″)

name=u_gui.draw_text(text=”GT创客空间出品”,x=35,y=300,font_size=10, color=”#CC0000″)

while True:

pass

7、调试

由于使用摄像头、行空板、语音合成模块，扩展板供电不足，有时摄像头点不亮，行空板、掌控板也不够稳定，手扫感应开关模块的加入，很好控制了本设备的开机时间。

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五、成果

包括外观图片、功能介绍、演示效果等，并提供必要的使用说明（包括外观图片、功能介绍、演示效果等，并提供必要的使用说明）

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功能介绍：

测温没有启动时，本作品可当镜面，可悬挂或放置桌面上，可以当做氛围灯使用；

当AI摄像头识别到用户人脸，启动测温，并语音提示信息；根据提示，将手指按在心率传感器上，检测心率与血氧浓度；

掌控板通过WIFI将数据上传到云端数据库；

语音播报管理中心发送的信息，同时显示屏显示信息；

不足之处：

本设计使用教育用的独立智能硬件，比如语音识别模块、ＡＩ摄像头、行空板等，成本计算偏高；如果要产品化设计，对于可以采用价格较低的普通硬件，在网速有保证的情况下，可以将智能化的模型计算、判断交给云端服务器（比如：百度大脑、科大迅飞等），减轻主控板的运算强度，供电功率也就可以降下来；

本项目，在未来可以将外形设计得更加美观，功能更加完善，使其测量精度更高，指向性更准确，并可以采用更加轻便牢固的材料。相信该项目能够很好的应用于生活中，使人们在疫情环境下更加方便。

六、团队成员介绍和工作分工说明

黄宣昊负责建模与编程，陈宇煊负责收集与整理信息，外形结构制作等，并与指导老师多次交流，参考或借鉴了老师的一些建议。

七、团队工作讨论记录表

第一次讨论：

讨论时间： 2022年 1月 10日 13点0 分至15点30分

参会人数：2人陈宇煊黄宣昊缺席人数：0人

（一）主要讨论内容：

1、设计作品定位

2、作品使用的硬件模块等

（二）主要决定项（会议达成的主要成果，包括对后续方案的决策等）

1、本人参考资料，决定定位为医疗设备

2、决定使用掌控板做为主控，加入测温头、AI摄像头、语音合成模块

下一步行动项

负责人

时间节点

硬件连接，试验功能效果；

陈宇煊

2022.1.12

2、作品定位重新考虑，再征求意见；

陈宇煊

2022.1.15

3、作品外形结构重新设计

黄宣昊

2022.1.18

出席人员签到：

提前约定下次会议时间：

第二次讨论：

讨论时间： 2022年 2月 6日20点 0分至23点0分

参会人数：3人陈宇煊黄宣昊邬肖英（师）缺席人数：0人

（一）主要讨论内容：

1、作品定位确定为家居装饰用品、疫情防控管理助手

2、编程中调用的相关网络模块

3、是否考虑管理端手机APP的设计

（二）主要决定项（会议达成的主要成果，包括对后续方案的决策等）

1、认同本人对作品的重新定位

2、决定使用简单的教学用的数据库TinyWebDB服务器以及物联网Easy IOT,手机端不再编写APP，直接使用Blynk APP

下一步行动项

负责人

时间节点

1、激光切割、安装

黄宣昊

自行安排，不定时

2、硬件连接，加固

陈宇煊

自行安排，不定时

3、编程、调试

黄宣昊

自行安排，不定时

出席人员签到：

提前约定下次会议时间：

《基于Blynk物联网平台的社区智能健康系统》陈宇煊 黄宣昊

《基于Blynk物联网平台的社区智能健康系统》陈宇煊黄宣昊