Целью работы является разработать автомат для мониторинга здоровья учащихся и работников ОУ по QR-коду. Объект: процесс создания самодельного автомата для мониторинга здоровья учащихся и работников ОУ по QR-коду . Предмет: самодельный автомат для мониторинга здоровья посредством подручных материалов. Методы исследования: обзор; анализ; разработка, сборка, тестирование.
Ключевые слова: автомат, мониторинг здоровья, QR-код, тестирование.
Введение
Актуальность: во время пандемии корона вируса Сovid-19 стало актуальным проведение ежедневных мониторингов состояния здоровья учащихся и работников ОУ и утренняя термометрия на входе в образовательное учреждение.
Проблема : В данное время в школе обучается 240 учащихся в две смены. Общее количество работников гимназии — 57 человек. Термометрию проводят дежурные учителя и инструктор по гигиене с помощью двух ручных измерителей температуры с 8:00 до 9:15 и с 12:45 до 13:40. С января 2022 года охрану объекта проводит ведомственная охрана. Для решения проблемы объективной термометрии мы предлагаем разработку самодельного автомата для мониторинга здоровья учащихся и работников ОУ по QR-коду.
Цель: разработать автомат для мониторинга здоровья учащихся и работников ОУ по QR-коду.
Объект: процесс создания самодельного автомата для мониторинга здоровья учащихся и работников ОУ по QR-коду .
Предмет: самодельный автомат для мониторинга здоровья учащихся и работников ОУ по QR-кодупосредством подручных материалов.
Задачи:
— обзор информации по данной теме;
— изучить виды считывалей QR-кодов;
— собрать самодельный автомат для мониторинга здоровья учащихся и работников ОУ по QR-коду;
— протестировать и сравнить самодельный автомат для мониторинга здоровья учащихся и работников с заводскими аналогами.
Практическая значимость заключается в том, что созданный нами самодельный автомат для мониторинга здоровья учащихся и работников ОУ по QR-коду можно собрать из подручных материалов, затратив минимальный бюджет и время на сборку.
Методы исследования:
— обзор, анализ, разработка, сборка, тестирование.
Основное содержание
Для того, чтобы добиться поставленных целей и задач, мы составили план исследования:
1) сделать обзор информации по данной теме;
2) изучить измерители температуры, имеющиеся в школе;
3) выполнить принципиальную схему самодельного автомата для мониторинга здоровья учащихся и работников ОУ по QR-коду;
4) подборка частей самодельного автомата для мониторинга здоровья учащихся и работников ОУ по QR-коду;
5) рассчитать бюджет самодельного автомата для мониторинга здоровья учащихся и работников ОУ по QR-коду;
6) сборка автомата;
7) создание QR-кода для учащихся и работников гимназии;
8) апробация действующей модели автомата;
9) разработка заключения.
1. Измерители температуры
Высокая температура — один из симптомов вирусного заболевания. Контроль температуры учащихся и работников образовательного учреждения перед входом в здание позволяет снизить скорость распространения вирусных заболеваний и уменьшить риск приостановки работы в связи с карантином.
Для измерения температуры используют:
— Терминалы распознавания лиц со встроенным термометром;
— Инфракрасный термометр (пирометр);
— Измерители температуры.
Терминал распознавания лиц R20-Face Thermometer функционирует в бесконтактном режиме. Достаточно приблизить лицо к дисплею терминала на доли секунды. Расстояние идентификации можно настроить в диапазоне 0,5–4 метра. Прибор сравнивает изображение пользователя с базой и при положительном результате измеряет температуру бесконтактным инфракрасным термометром в области лба. Максимально допустимая температура, как и другие параметры, устанавливается непосредственно в самом терминале или дистанционно по локальной сети. Во втором случае возможна централизованная настройка и управление всеми терминалами одновременно [1] (рис.1, приложение).
Тепловизоры мгновенно измеряют температуру в потоке людей без создания очередей и факторов, которые приводят к распространению вирусных инфекций. Тепловизионный контроль может стать частью системы доступа на предприятия, в социальные учреждения, ведомства и на массовые мероприятия.
Комплексы в автоматическом режиме с высокой скоростью измеряют температуру и сохраняют результаты в едином центре мониторинга. В любой момент можно проанализировать общую статистику и провести проверку по каждому случаю обнаружения повышенной температуры.
Тепловизор измеряет температуру сразу у нескольких людей в потоке на проходной, в коридоре или небольшом помещении
Оператор удаленно наблюдает за системой по внешнему монитору или через интернет в облачной платформе. При обнаружении человека с высокой температурой тепловизор подает сигнал и отправляет уведомление оператору.
Инфракрасный термометр (пирометр) безопасен и прост в использовании. Он состоит из оптических компонентов, датчиков температуры, усилителей сигнала, цепей обработки и жидкокристаллического дисплея. Может измерять температуру по Цельсию и по Фаренгейту [2] (рис.2, приложение).
Бесконтактный термометр QQZM TF-600 разработан для быстрого измерения температуры тела. Он широко используется на предприятиях, в организациях и быту. Устройство абсолютно безопасное в эксплуатации, поскольку измерения не требуют непосредственного контакта с телом [3] (рис.3, приложение).
2. Что такое QR-код
Кью ар код ( QR - код ) — это изображение с матричным кодом быстрого реагирования. Буквально означает «Quick Response» или «Быстрый ответ».
Изобрели необычную кодировку на территории Японии в 90-х годах. Первоначально он предназначался для маркировки товаров, и использовался как более продвинутый штрих-код, содержащий больше информации о том или ином товаре [4].
При наведении камеры современного смартфона на QR-код у пользователя открывается сайт или приложение, которое зашифровано в черно-белом квадрате.
Таблица 1
Различия QR-кода и штрих-кода
№ |
QR-код |
Штрих-код |
1 |
Позволяет зашифровать более 4000 символов |
Позволяет зашифровать лишь 20–30 цифр |
2 |
Можно передавать не только цифры и буквы, но и другую информацию |
Позволяет передать только цифры |
3 |
QR-код шифруется «квадратиками» |
Штрих-код шифруется «палочками» |
QR-код можно использовать для быстрого перехода на сайт, ознакомления с новой информацией. Не каждый пользователь будет вводить адрес веб-сайта, а навести камеру смартфона на QR-код быстро и легко.
В изображении можно закодировать текст, картинку, ссылку и т. д. Подобную кодировку используют даже на архитектурных и исторических памятниках, чтобы туристы могли получить больше информации.
Сейчас QR-коды применяют для получения скидок в магазинах; перехода по ссылке; скачивания файла; шифровки адреса веб-сайта; получения электронных билетов; предоставления визиток; кодирования продукции, то есть в качестве более продвинутого штрих-кода.
Чтобы получить зашифрованную информацию, достаточно запустить камеру смартфона и навести ее на матричный код. Мобильное устройство автоматически откроет ссылку, картинку или предоставит другую закодированную информацию.
Не все мобильные устройства могут считать QR-код. Для таких устройств были разработаны специальные приложения, которые распознают закодированную информацию. Таких приложений много: например — «Сканер штрих-кода».
Считывание QR-кода с помощью смартфона
- Запустите камеру мобильного телефона или специальное приложение.
- Наведите объектив на QR-код таким образом, чтобы он сфокусировался на центре изображения.
- Как только объектив поймает фокус, пользователь будет перенаправлен по закодированному адресу.
Считывание QR-кода на ПК
Считать любое изображение с компьютера можно с помощью специальных онлайн-сервисов, например, такого как qr.smartbobr.ru/skanirovat-qr-kod.html. Этот сайт предлагает воспользоваться веб-камерой ноутбука, или загрузить заранее скачанную картинку (4, там же).
Кроме того, можно установить программу «CodeTwo QR Code Desktop Reader». Она абсолютно бесплатна, занимает мало места и обладает хорошим функционалом. С ее помощью можно считать QR-код на сайте, сфотографировать его через веб-камеру, или загрузить заранее скачанное изображение. Закодированная в изображении информация может быть полезна при создании визиток; привлечении новых посетителей на сайт; рекламной рассылке; ведении социальных сетей; оформлении исторических памятников.
QR-код позволяет быстро перенаправить потенциального клиента, пользователя, покупателя на нужный информационный ресурс. Матричный код за пару кликов создается на специальных онлайн-сервисах. Например: qrcoder.ru; the-qrcode-generator.com; smartbobr.ru; tec-it.com.
Все что требуется от пользователя, написать желаемый текст, ссылку или вставить картинку, которую он планирует закодировать в QR-код.
3. Считыватели по QR -коду
Существуют различные считыватели по QR-коду. Рассмотрим некоторые из них.
Сканер QR-кодов ТЕРМО-02-QR может провести бесконтактную проверку QR-кодов, встроенную проверку через «Госуслуги», интеграцию в турникеты, проходные (СКУД), проводить проверку подлинности QR-кода, подключаться к сети внутри помещения [5] (рис.4, приложение).
Мультибиометрический терминал ProFace X [TI] ZKTeco проверяет куар коды, измеряет температуру, проверяет наличие маски, ведет учет посетителей, пропускает сотрудников по лицу (рис.5, приложение).
Бесконтактный датчик BioSmart Thermoscan F имеет диапазон измерения температуры от 30 до 45 °С, разрешение датчика — 32*32 или 1024 пикселя, предел допускаемой погрешности ± 0,3 °С, расстояние измерения температуры до лица 30–70 см, интерфейс взаимодействия USB.
4. Программы для считывания QR -кода
QR Code Desktop Reader & Generator — программа для считывания различными способами и генерации QR-кодов по введенному пользователем тексту. Программа распространяется бесплатно, подходит для операционных систем Windows XP и выше (32/64 бит), имеет англоязычный интерфейс.
Для считывания (раскодирования) QR-кодов пользователи программы QR Code Desktop Reader & Generator могут использовать один из 4 способов:
- Считывание с экрана компьютера. Для этого достаточно просто выделить мышью область экрана с изображением QR-кода.
- Считывание QR-кода с веб-камеры. Функция работает по аналогии со считыванием QR-кодов при помощи камеры смартфона.
- Считывание QR-кода из файла (изображения). В программу QR Code Desktop Reader & Generator можно загрузить изображение с QR-кодом (например, скопированное с сайта или из почтового сообщения), и она сразу отобразит закодированный в нем текст. Поддерживаются изображения различных форматов.
- Считывание QR-кода из буфера обмена. Пользователь может просто скопировать (например, с сайта) изображение с QR-кодом в буфер обмена, а затем запустить соответствующую функцию программы, чтобы прочитать закодированный текст.
Приложение QR Code Desktop Reader & Generator позволяет представить в виде графического QR-кода текст длиной до 1024 символов — его достаточно вписать вручную либо вставить из буфера обмена в соответствующее текстовое поле.
Программа позволяет кодировать различные типы символов, включая буквы и иероглифы на многих языках, а также спецсимволы. Сгенерированные в QR Code Desktop Reader & Generator QR-коды пользователи могут использовать в самых различных целях — от кодирования ссылок веб-сайтов и вплоть до их распечатки и последующего вывешивания в общественных местах для информирования людей о чем-либо.
В приложении QR Code Desktop Reader & Generator QR имеются несколько вспомогательных функций генерации QR-кодов: копирование созданного QR-кода в буфер обмена в виде изображения для последующей его вставки в электронные документы или графические редакторы; сохранение QR-кодов в виде изображений формата JPG и PNG.
Возможность масштабирования сгенерированного QR-кода с указанием размера вручную (полезно при кодировании объемных текстов) [6].
5. Экономическое обоснование проекта
На рынке представлены разные модели терминалов для считывания QR-кодов, измерителей температуры, сканеров QR-кода. Их стоимость колеблется от нескольких сотен до десятков тысяч рублей.
Таблица 2
Данные измерителей температуры, приобретенных Вилюйской гимназией
№ |
Наименование |
Единица измерения |
Количество |
Цена за единицу, руб. |
Сумма, руб. |
1 |
Беcконтактный инфракрасный термометр ENDEVER TEMP-03 |
Шт |
2 |
1090 |
2180 |
Таблица 3
Стоимость необходимой техники для проведения мониторинга здоровья учащихся и работников ОУ по QR -коду на рынке
№ |
Наименование |
Единица измерения |
Количество |
Цена за единицу, руб. |
1 |
Терминал распознавания лиц R20-Face Thermometer |
Шт |
1 |
13992 |
2 |
Бесконтактный термометр QQZM TF-600 |
Шт |
1 |
1190 |
3 |
Сканер QR-кодов ТЕРМО-02-QR |
Шт |
1 |
1 972, 26 |
Итого |
17154, 45 |
Из таблицы 3 видно, что на приобретение медицинской техники для проведения мониторинга здоровья учащихся и работников ОУ по QR-коду необходимо 17154 руб. 45 коп. А если мы сами соберем автомат для проведения мониторинга здоровья учащихся и работников ОУ по QR-коду, то это нам обойдется гораздо дешевле.
Экономия средств выходит 17154,45 – 7058,65 = 10095,35 руб. Получается, что создание самодельного автомата для проведения мониторинга здоровья в образовательном учреждении обойдется значительно дешевле, чем покупка готового аналога.
- Действуя по плану исследования, мы сделали обзор техники в данной области. Производством такой техники занимается Китай. Цены зависят от транспортных расходов. Учитывая географическое положение нашего региона, поставщики выбирают более дешевые.
- Затем мы изучили термометры, имеющиеся в школе. В школе имеется всего два измерителя температуры — беcконтактные инфракрасные термометры ENDEVER TEMP-03. Один из них находится на вахте, с его помощью проводятся термометрии для двух смен. Второй термометр находится у инструктора-гигиениста, которая проводит повторную термометрию уже при обходе классов. Дежурным учителям приходится измерять температуру сначала у 153 учащихся в первую смену, затем у 96 — во вторую. Кроме этого, измеряют температуру у 57 работников. Мы заметили, что градусник дает объективный замер только 4–5 раз, потом начинает сбиваться. Например, может показать значение температуры 11 °С.
Поэтому мы решили собрать самодельный автомат для мониторинга здоровья учащихся и работников ОУ по QR-коду.
- Мы начали с разработки принципиальной схемы самодельного автомата для мониторинга здоровья учащихся и работников ОУ по QR-коду (рисунок 1).
Рис. 1. Принципиальная схема самодельного автомата для мониторинга здоровья учащихся и работников ОУ по QR-коду
Как видно из рисунка 1, автомат состоит из корпуса, внутри которого расположены FPV-камера с монитором, веб-камера, инфракрасного термометра. Автомат подсоединен к ноутбуку, где установлена программа QR Code Desktop Reader & Generator QR.
К автомату подходит ученик со своим определенным QR-кодом и подносит изображение QR-кода, который был заранее выполнен и распечатан, к стеклу сканера. Сканер идентифицирует ученика — определяет фамилию и имя ученика, класс, образовательное учреждение. На мониторе компьютера, высвечивается фамилия, имя ученика — в единую ежедневную базу ОУ.
После определения QR-кода, учащийся должен пройти тест по определению температуры тела. Температура ученика автоматически заносится в однодневную базу ОУ. Тем самым проводится ежедневный мониторинг здоровья.
Следующий шаг — ученик проходит дезинфекцию рук из сенсорного дозатора антисептика, который прикреплен к корпусу автомата.
- Подборка частей автомата для мониторинга здоровья по QR-коду
Таблица 4
Составные части автомата
№ |
Название детали |
Характеристики |
1 |
FPV камера с монитором |
ЖК-дисплей 5,8 ГГц, 48 каналов, 4,3 дюйма, 480X221, 16:9, NTSC/PAL встроенная батарея для радиоуправляемого самолета, FPV дрона, запчасти «сделай сам» |
2 |
Веб-камера Defender C-090 |
Общее количество пикселей — 0,3 МПикс Качество видео — 720p Макс. Разрешение видео — 1280x1024 Макс. Разрешение фото — 640x480 Интерфейсы — USB, 3.5 мм Угол обзора, градусов -54 Звуковая схема микрофона — Стерео Размеры, мм — 65x80x40 |
3 |
Медицинский инфракрасный термометр-пирометр UNI-T UT30H 00–00005633 |
Элементы питания — AAA/мизинчиковая (R03;LR03;FR03) Количество и напряжение элементов питания – 2 х1.5B Время отклика, с — 0,25 Измеряемая температура, °С — от 0 до 100 Рабочая температура, °С — от 15 до 35 Температура хранения, °С — от -20 до 60 Max точность, °С — ± 0.2 Точность — ± 0,2℃ Время работы на одном заряде — 20 Рабочая влажность, % — 85 Габариты без упаковки, мм — 141x90x36 |
4 |
Корпус из ЛДСП, мм |
140 х 430 х 150 |
- Расчет бюджета проекта
Таблица 5
Бюджет проекта
№ |
Наименование |
Единицы измерения |
Количество |
Цена за единицу, рб |
1 |
Инфракрасный бесконтактный термометр Uni — T |
1 |
1 |
3900 |
2 |
7-дюймовый FPV монитор 5,8 ГГц |
1 |
1 |
2618,65 |
3 |
Веб-камера |
1 |
1 |
540 |
4 |
Корпус |
1 |
1 |
- |
Итого |
7058,65 |
Из таблицы 3 следует, что на приобретение медицинской техники для проведения мониторинга здоровья учащихся и работников ОУ по QR-коду необходимо 17154 руб. 45 коп. А если мы сами соберем автомат для проведения мониторинга здоровья учащихся и работников ОУ по QR-коду, то это нам обойдется гораздо дешевле, это следует из таблицы 5.
Экономия средств выходит 17154, 45–7058,65 = 10095, 35 рб. Получается, что создание самодельного автомата для проведения мониторинга здоровья в образовательном учреждении обойдется значительно дешевле, чем покупать готовый аналог.
- Сборка автомата — практическая часть проекта.
Автомат собирали согласно своей изобретенной схеме (рисунок 1).
Первым шагом была сборка левой, нижней и задней боковых сторон корпуса. К ним прикрепили инфракрасный термометр, FPV-камеру с монитором, веб-камеру. Затем закрыли корпус остальными сторонами. В верхней стороне корпуса прорезали прямоугольный вырез для стекла сканера, круглое отверстие для экрана термометра. К верхней части корпуса сразу за стеклом сканера установили монитор.
- Создание QR-кода для учащихся и работников гимназии
Создаем QR-код для учащихся и работников гимназии по программе QR Code Desktop Reader & Generator QR. При помощи этой программы я подготовил QR-коды для 13 учащихся 10а класса.
Для создания QR-кода для текста онлайн необходимо:
- Перейти на сайт qrcoder.ru.
- Выбрать графу «Любой текст».
- Ввести желаемое объявление или информацию.
- Выбрать размер картинки.
- Нажать кнопку «Создать код».
- Скачать изображение с готовым матричным кодом, нажав правой кнопкой мыши на картинку, либо перейдя по ссылке.
- Создать закодированную ссылку можно в точности так же как и при работе с текстом, надо лишь выбрать графу «Ссылку на сайт».
Также создать QR-код со ссылкой можно на других сервисах. Например, на qr.smartbobr.ru.
Пошаговая инструкция создания QR-кода:
— Ввести адрес веб-страницы в поле «Текст или ссылка»;
— Выбрать размер отступа, цвет фона и цвет самого изображения;
— Продвинутые пользователи могут воспользоваться дополнительными параметрами;
— Нажать кнопку «Скачать QR-код»(6, там же).
- Апробация действующей модели автомата
Каждый учащийся 10а класса получил свой QR-код, распечатанный на листе А4. Затем приложил этот код к стеклу автомата. Автомат определяет фамилию, имя ученика, класс, школу. Затем прикладывает руку к экрану термометра, на мониторе высвечивается температура тела ученика. Все эти данные вносятся в базу данных на компьютере. Создается мониторинг состояния здоровья класса. При доработке программы для формирования базы данных, все эти замеры должны вноситься в базу автоматически.
- Разработка заключения.
Дальнейшее развитие проекта
Апробация автомата для мониторинга здоровья по QR-коду учащихся 10а класса показала его недостатки. Так, веб-камера требует точной калибровки, иначе сканер плохо распознает QR-код.
Кроме этого, требует доработки программное обеспечение. Происходит сбой при создании базы данных, здесь необходима дополнительная работа с опытными программистами.
В школе при входе установлен сенсорный дозатор для антисептика.
Такой же дозатор можно прикрепить к корпусу автомата.
План исследования выполнен. Самодельный автомат для мониторинга здоровья учащихся собран. Проведена апробация автомата с учащимися 10а класса, которая выявила его недостатки. Так, веб-камера требует точной калибровки, иначе сканер плохо распознает QR-код. Поэтому необходимо подобрать более точные датчики.
Кроме этого, требует доработки программное обеспечение. Происходит сбой при создании базы данных, здесь необходима дополнительная работа с опытными программистами.
Заключение
Мы разработали самодельный автомат для мониторинга здоровья учащихся и работников ОУ по QR-коду. К этой теме мы пришли из-за того, что термометрия, которая проводится в нашей школе, не всегда объективна.
В школе имеется всего два инфракрасных термометра. Во время термометрии эти измерители температуры часто сбиваются и показывают неправильное значение.
Созданный нами самодельный автомат для мониторинга здоровья учащихся и работников ОУ по QR-коду можно собрать из подручных материалов, затратив минимальный бюджет и время на сборку. Автомат бюджетный, его стоимость в 2 раза меньше готовых аналогов.
В процессе подготовки автомата я узнал, что такое QR-код. Ознакомился с техникой, имеющейся на рынке, изучил диапазон их цен. Научился калибровке веб-камеры, узнал, как и по какой программе можно сделать QR-коды для учащихся.
Наш автомат требует серьезной доработки программного обеспечения, чем мы займемся в ближайшем будущем. Кроме этого, необходимо подобрать более точные датчики. Можно прикрепить к корпусу автомата сенсорный дозатор для антисептика.
Приложение
Рис. 1. Терминалы распознавания лиц со встроенным термометром
Рис. 2. Инфракрасный термометр (пирометр)
Рис. 3. Измеритель температуры GM1150
Рис. 4. Сканер QR-кодов ТЕРМО-02-QR
Рис. 4. Мультибиометрический терминал ProFace X [TI] ZKTeco
![Бесконтактный датчик BioSmart Thermoscan F](https://moluch.ru/young/blmcbn/3427/3427.007.png)
Рис. 5 Бесконтактный датчик BioSmart Thermoscan F
Литература:
- https://www.rgsec.ru/solutions/face-recognition/temperature
- https://avtoprofi.ru/Beskontaktnyi-termometr-TF-600.html/?utm_source=google&utm_medium=cpc&utm_term=21792&utm_campaign=Beskontaktnye-infrakrasnye-term
- https://www.ozon.ru/category/termometry-meditsinskie-6260/
- https://www.internet-technologies.ru/articles/newbie/chto-takoe-qr-kod-zachem-on-nuzhen.html
- https://www.google.com/aclk?sa=l&ai=DChcSEwiEy4yJ3a_0AhWI0bIKHbXlC1EYABAxGgJscg&ae=2&sig=AOD64_2IBfgvHGOGNtNFrcgNbwXxYU1jxg&q&nis=1&adurl&ved=2ahUKEwiuzYWJ3a_0AhXIlIsKHQtzDOwQ0Qx6BAgDEAE
- https://www.softsalad.ru/software/multimedia/grafika-i-dizayn/qr-code-desktop-reader-generator