一、作品设计思路、实现和制作计划

新冠又要卷土重来？据观察，大多患者还是以发烧、咳嗽、鼻塞、身体乏力酸痛等症状为主，很重要的症状就是发烧。在疫情最为严重的期间，部分地区进行群众普筛，采用专业测温门或使用手持测温枪测温，排查患者。

测量体温的方法有多种，可以测量腋温、肛温和口温，还可以采取额温枪和耳温枪来测量体温。一般测量人体深部的体温比较准确，比如肛温、口温和耳温，使用测温枪检测额头或其它体表温度，受外界温度影响比较大，比如测温距离远近、环境天气、人体运动强度等因素的影响，测温的准确度普遍不高，排查漏洞很大。

如果检测人员能够准确测温，及时发现体温异常的患者，就可以迅速堵住这个漏洞；我们发现大多防疫人员都配戴简易防疫面罩，如果加装具有免触测温、异常温度汇总上报，自动拍照等功能的设备，工作效率将大大提高，防疫安全得到更好的保障。

基于以上的观察与分析，我们拟定了防疫面罩的设计思路。

1.2作品设计意向效果图

我们的想法是以防护面罩为基础，在其左右两侧分别加上语音合成模块、掌控版和二哈摄像头、红外温度传感器，同时将框架材料设为较轻的椴木板，以保证面罩在使用过程中轻便舒适。而红外温度传感器负责在采集核酸过程中通过口腔测温，二哈摄像头负责采集条形码及人脸信息，掌控版负责显示被采集人员信息及测温结果，同时语音合成模块负责播放测温结果以提示核酸检测人员避免疏忽。

防疫人员在进行核酸检测时，可以对核检对象进行测温，发现发热患者可以自动拍照上报防疫指挥中心，由中心决定采取进一步措施。

本设计简单但功能强大，在掌控板与AI摄像头屏幕上都有日期和时间的显示，只有测到人脸时发现发热才会上传数据，并保存到储存卡内，还会发出声音报警，提醒检疫人员做出进一步处理。

1.3实现功能与工程结构设计要求

1.3.1实现功能要求：

1）对做核酸检测的人们进行免接触测温，并且在AI摄像头屏幕上显示温度；

2）测温结果如果高于正常体温，则语音提醒、自动拍照存储，并上传中心数据库。

3）温度正常，掌控板显绿灯；温度偏高，掌控板显红灯，并且语音提醒；

4）云数据库可以自动更新数据；

1.3.2工程结构要求：

1）转动灵活：AI摄像头伸展臂可以上下转动，摄像头显示屏可以正反转动，方便检测人员调节观看屏幕的角度。

2）轻便舒适：结构简洁、轻便，成本低廉，配戴舒适，无压迫感，平衡性能良好；

3）透气去雾：上下通透，塑料面罩不结水蒸汽，方便更换；

本设计适用于任何地区，可以有效阻断病毒的传染；繁忙的学习任务中，我们抽空讨论了多种设计方案，最后决定采用人脸识别，物联网、云数据库、语音合成等技术实现本系统；希望能对医护人员有所帮助，对疫情防控有所改进。

参考文献：

1、《一种有智能护目镜的消防面罩》       公布号CN104368098A

2、《医用防护面罩》                     百度文库https://wenku.baidu.com/view/15a1547d01d8ce2f0066f5335a8102d276a261f6.html

3、《AI智能防疫解决方案》               百度文库https://wenku.baidu.com/view/4987a5d3aa956bec0975f46527d3240c8547a141.html?fixfr=HZWA7JHPTW%252FBmHKfqmYUHw%253D%253D&fr=income10-wk_go_searchX-search

4、《疫情预防-云端智能人脸识别测温门禁一体机方案》    百度文库  https://wenku.baidu.com/view/fc112015260c844769eae009581b6bd97e19bc6b.html?fixfr=1nPWxR%252FIvHtYMTCNkxZqtQ%253D%253D&fr=income4-search

二、作品创新点

1）人工智能：AI、IOT技术应用于防疫防控，很好的堵住检测过程中的漏洞，提高了效率，减少工作人员负担。

2）测温准确：在采样同时，通过口腔测温得到的人体准确温度，减少了因环境或其它因素的影响。

2）多重提示：屏幕温度显示，色灯提示，再加语音提示，降低检测人员的疏忽、过错；

3）即时上报：即时数据上报，中心人员可以很快做出决策，从容应对；

4）影象留存：患者即时拍照、存储、上报，可以在后台建立很完善的资料；

5）重复使用：本设计使用的透明面罩，可以随时更换，设备主体可以消毒后，可重复使用；

6）测温方式自然：本设计是在采样的同时进行免接触测温，无明显测温动作，在自然状态下就完成检测，避免因使用测温枪等动作引起的不适。

三、材料清单和相关要求，包括软硬件名称、类型等

3.1 硬件清单

3. 硬件连接图

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、 草图设计

需要解决的问题：

• 参加核检工作的医务人员主要为女性，所以参照女同学的头型尺寸，如上图；
• 支架中间部分镂空，两侧有底板，掌控板与小喇叭，分别固定两侧，增加平衡感；
• 为保证支架稳定，减轻负重，顶上增加对接的尼龙搭扣带，后面增加一条松紧带；
• 伸展臂，前后固定点设计成转动轴，保证AI摄像头的灵活调节；
• 小喇叭增加一片护板，一为保护小喇叭，二为美观；
• 透明面罩用可拆卸的固定钉，方便透明面罩更换；

 2、 结构设计效果图

3、 支架结构模型细化设计（主体支架模型尺寸）

4、激光切割

材质：图1 –2mm椴木板，图2、图3、图4 –5mm椴木板

为了验证设计的可行性，主体支架选用椴木板，并分解为四片切割，按顺序叠放、粘贴、固定，制作方便，易于安装。

5、AI伸展臂固定盘设计

6、软件编程

Arduino C源代码

/*!

 * MindPlus

 * mpython

 *

 */

#include <MPython.h>

#include <SimpleList.h>

#include <DFRobot_Iot.h>

#include <DFRobot_SYN6288.h>

#include <DFRobot_MLX90614.h>

#include <DFRobot_HuskyLens.h>

#include <mPython_tinywebdb.h>

// 动态变量

String             mind_s_CeLiangWenDu, mind_s_GeRenXinXi, mind_s_GengXinXinXi,

                   mind_s_TiaoXingMa;

volatile float     mind_n_CeWenJieGuo, mind_n_CeWen, mind_n_KongZhi;

SimpleList<String> mind_l_CeWenRenYuan;

// 函数声明

void onButtonAPressed();

void DF_ChuShiHua();

void DF_CeWen();

void DF_TianJiaRenYuanLieBiao();

void DF_DengDai();

void DF_PingMuXianShi();

void DF_GengXinXinXi();

void DF_HuoQuXinXi();

void DF_WenDuYiChang();

void DF_TiWenZhengChang();

// 创建对象

DFRobot_HuskyLens    huskylens;

DFRobot_Iot          myIot;

mPython_TinyWebDB    mydb;

DFRobot_SYN6288      syn6288;

DFRobot_MLX90614_IIC mlx90614;

// 主程序开始

void setup() {

mPython.begin();

buttonA.setPressedCallback(onButtonAPressed);

DF_ChuShiHua();

DF_TianJiaRenYuanLieBiao();

}

void loop() {

huskylens.request();

if (huskylens.isAppearDirect(HUSKYLENSResultBlock)) {

DF_HuoQuXinXi();

DF_PingMuXianShi();

DF_DengDai();

DF_CeWen();

DF_GengXinXinXi();

delay(1000);

if ((mind_n_CeWenJieGuo>37)) {

DF_WenDuYiChang();

}

else {

DF_TiWenZhengChang();

}

DF_PingMuXianShi();

huskylens.writeAlgorithm(ALGORITHM_BARCODE_RECOGNITION);

}

}

// 自定义函数

void DF_ChuShiHua() {

rgb.brightness(round(1));

rgb.write(0, 0x0000FF);

display.setCursorLine(1);

display.printLine(“测温助手启动中”);

myIot.wifiConnect(“123456”, “66668888”);

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

rgb.write(0, 0x00FF00);

rgb.write(1, 0x0000FF);

mydb.setServerParameter(“http://tinywebdb.appinventor.space/api”, “rgznmz”,”a46a5f05″);

huskylens.beginI2CUntilSuccess();

huskylens.clearOSD();

huskylens.writeAlgorithm(ALGORITHM_BARCODE_RECOGNITION);

rgb.write(1, 0x00FF00);

rgb.write(2, 0x0000FF);

syn6288.begin(&Serial1, P6, P1, P2);

syn6288.setVolume(true, 12);

rgb.write(2, 0x00FF00);

syn6288.playText(“测温助手启动成功”, 0);

display.setCursorLine(1);

display.printLine(“测温助手启动成功”);

delay(500);

DF_PingMuXianShi();

display.setCursorLine(1);

display.printLine(”      人工智能防疫面罩”);

display.setCursorLine(2);

display.printLine(”              测温助手”);

display.setCursorLine(3);

display.printLine(”          请扫描条形码”);

}

void DF_CeWen() {

mind_n_CeWenJieGuo = mlx90614.getObjectTempC();

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

if ((mind_n_CeWen>mind_n_CeWenJieGuo)) {

mind_n_CeWenJieGuo = mind_n_CeWen;

}

delay(200);

yield();

}

syn6288.playText((String(mind_n_CeWenJieGuo) + String(“度”)), 0);

mind_s_CeLiangWenDu = (String(“T=”) + String((String(mind_n_CeWenJieGuo) + String(“°C”))));

huskylens.clearOSD();

huskylens.writeOSD(String(mind_s_CeLiangWenDu), 230, 35);

}

void DF_TianJiaRenYuanLieBiao() {

mind_l_CeWenRenYuan.push_back(“章伟杰17岁”);

mind_l_CeWenRenYuan.push_back(“陈宇煊17岁”);

mind_l_CeWenRenYuan.push_back(“傅欣欣17岁”);

mind_l_CeWenRenYuan.push_back(“章程23岁”);

mind_l_CeWenRenYuan.push_back(“陈诚22岁”);

}

void DF_DengDai() {

huskylens.writeAlgorithm(ALGORITHM_FACE_RECOGNITION);

syn6288.playText(mind_s_GeRenXinXi, 0);

delay(1000);

mind_n_KongZhi = 0;

while (!(mind_n_KongZhi==1)) {

huskylens.request();

delay(100);

if (huskylens.isAppearDirect(HUSKYLENSResultBlock)) {

mind_n_KongZhi = 1;

}

yield();

}

}

void DF_PingMuXianShi() {

display.setCursorLine(3);

display.printLine(mind_s_GeRenXinXi);

display.setCursorLine(4);

display.printLine(mind_s_CeLiangWenDu);

}

void DF_GengXinXinXi() {

mind_s_GengXinXinXi = (String(mind_s_GeRenXinXi) + String((String(”  “) + String(mind_s_CeLiangWenDu))));

if ((mind_n_CeWenJieGuo>37)) {

mydb.updateTagValue(mind_s_TiaoXingMa, (String(“体温异常  “) + String(mind_s_GengXinXinXi)));

}

else {

mydb.updateTagValue(mind_s_TiaoXingMa, mind_s_GengXinXinXi);

}

}

void DF_HuoQuXinXi() {

mind_s_TiaoXingMa = (String(“73050000”) + String(huskylens.readBlockCenterParameterDirect().ID));

mind_s_GeRenXinXi = mind_l_CeWenRenYuan[huskylens.readBlockCenterParameterDirect().ID-1];

display.setCursorLine(4);

display.printLine(“”);

}

void DF_WenDuYiChang() {

rgb.write(-1, 0xFF0000);

syn6288.playText(“体温异常”, 0);

huskylens.screenshotToSDCard();

delay(3000);

rgb.write(-1, 0x00FF00);

}

void DF_TiWenZhengChang() {

syn6288.playText(“体温正常”, 0);

}

// 事件回调函数

void onButtonAPressed() {

myIot.wifiConnect(“123456”, “66668888”);

}

7、组装与调试

针对性解决问题：

1）充分考虑AI摄像头的原型结构，固定盒要适当预留按键、镜头的裸露空间；

2）摄像头+固定架本身是有重量的，对于摄像头角度调节有一定的影响，所以本着简洁、轻便、美观、实用的原则，尽可能减少固定架重量

3）为了方便摄像头屏幕上下翻转，与伸展臂连接部分设计成空心管轴，摄像头与测温头的4PIN线从金属伸展臂走线；

4）4PIN线在盒子内走线，从上端开口出线；

5）摄像头伸展臂材料：直径3mm铜丝并排弯曲成适当形状，热收缩管包裹。

五、成果呈现，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

设计反思：

创造是个严谨中充满奇妙的事，需要想象力与耐心去仔细雕琢。

本作品虽然还是可行性的验证方案，从调研到方案确认，结论一直都很清晰明确；我校创客室工具齐全，因此支架模型设计制作没有什么障碍；经验不足的地方很多，硬件的构架，模型的搭建，电路的连接，以及电脑编程等等，都在制作过程中遇到一些小问题。

免接触测温头的准确率在编程时可以人为修正、采取补足误差；电脑编程还不够成熟，特别是简易云数据库，没有做到相片上传，与温度对应；毕竟我们采用积木式的开源硬件，体积偏大，没有很好的隐藏；本设计使用积木式开源硬件，费用成本过高，若要进行实际生产，可以考虑使用体积小、价格便宜的主控、AI摄像头、测温头，接线采用焊接；哈仕奇AI摄像头采用的是普通版的，不能识别条形码，这是很遗憾的方面，如果我们有教育版，可以识别条形码，我们可以让数据更加完整。

总之缺点、遗憾不少；但是经过这个项目的设计，我们学习到很多课堂中学不到的知识，让我们感到科技创新不是一蹴而就的，没有坚强的决心，没有坚定的恒心，没有敢于牺牲的精神就无法攀登科技的高峰。使我们坚定了致力于科学研究和发明，在物理、生物、化学等领域勇于探索，并敢于为科技献身的信念。

六、团队成员介绍和工作分工说明

章伟杰负责建模与编程，吴承瀚负责收集与整理信息，外形结构制作，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（可自由增加讨论次数）

第一次讨论：

讨论时间： 2022年 5月 10日 13点0 分至15点30分

参会人数：3人   章伟杰 吴承瀚  邬肖英（师）  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

第二次讨论：

讨论时间： 2022年 12月 7日20点 0分至23点0分

参会人数：3人   章伟杰 吴承瀚  邬肖英（师）   缺席人数：0人

（一）主要讨论内容：

1、作品定位确定为社区设情防控中使用的防疫面罩；

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、认同章伟杰对作品的重新定位为疫情防控的终端用品，病人识别与采集体温、保存相片，并自动上传留存、共享；

2、决定使用简单的数据库TinyWebDB服务器,与疫控中心联动，社区大屏或PC可以调用数据库数据