基于STM32的疫情医护人员安全管理系统的设计实现

第一章 绪论

疫情防控期间，医护人员面临接触风险高、行踪追溯难、健康状态监测不及时、应急求助响应慢等问题，传统人工登记、定期测温的管理方式效率低、易遗漏，难以满足闭环管理下的安全管控需求。STM32单片机凭借低功耗、多传感器集成、无线通信拓展能力，成为疫情医护人员安全管理系统的核心控制单元。本研究设计基于STM32的疫情医护人员安全管理系统，核心目标是实现医护人员实时体温监测、行动轨迹追溯、接触风险预警、一键应急求助功能；系统需适配穿戴式设计，支持锂电池长续航（≥12小时），解决传统管理方式实时性差、应急响应慢的痛点，打造轻量化、智能化的医护人员安全管控终端，为疫情防控期间的医护人员安全保障提供技术支撑。

第二章 系统设计原理与核心架构

本系统核心架构围绕“健康监测-定位追溯-风险判定-应急响应”四大模块构建，基于STM32L431RCT6低功耗单片机实现全流程管控。健康监测模块通过红外测温传感器实时采集医护人员体温，结合心率传感器监测基础健康状态；定位追溯模块依托蓝牙Beacon定位技术，采集医护人员在院区的位置信息，形成行动轨迹数据；风险判定模块将体温数据与预设阈值对比，结合轨迹中的高风险区域停留时长，判定健康与接触风险等级；应急响应模块支持一键触发求助，通过NB-IoT将求助信息与实时位置上传至管理平台。核心原理为“数据采集-风险分析-预警上报”闭环：STM32完成体温、位置等数据的实时采集与本地分析，异常时触发声光预警并上传管理平台，实现医护人员安全状态的动态管控。

第三章 系统设计与实现

系统硬件以STM32L431RCT6为核心，采用穿戴式模块化设计：健康监测单元选用MLX90614红外测温传感器（非接触式采集体温，误差≤±0.2℃）、MAX30102心率传感器，实时获取医护人员健康数据；定位单元集成蓝牙5.0模块，接收院区部署的Beacon基站信号，实现米级定位；通信单元采用BC28 NB-IoT模块，将体温、位置、求助信息上传至云端管理平台；预警单元包含微型蜂鸣器与LED指示灯，体温异常（≥37.3℃）或进入高风险区域时触发声光预警；应急单元设置一键求助按键，触发后立即上传求助信息；供电单元采用3.7V/2000mAh锂电池，搭配低功耗管理电路，保障12小时以上续航。

软件层面采用分层设计，核心逻辑包括：首先初始化传感器、通信模块参数，预设体温阈值（37.3℃）、高风险区域ID及预警规则；其次以1分钟为间隔采集体温、心率数据，同步接收Beacon定位信号并解析位置信息，本地缓存近24小时轨迹数据；然后对比体温数据与阈值，结合位置信息判定风险等级，低风险仅本地记录，中高风险触发声光预警并立即上传平台；最后响应一键求助指令，优先上传求助信息与实时位置，保障应急响应效率。系统通过本地数据缓存与增量上传策略，降低NB-IoT通信功耗，同时保障轨迹追溯的完整性。

第四章 系统测试与总结展望

选取定点医院院区开展系统测试，结果显示：体温监测误差≤±0.15℃，心率监测准确率≥98%，定位精度≤2米，满足院区管控需求；风险预警触发响应时间≤1秒，NB-IoT数据上传成功率≥99%，求助信息上传延迟≤3秒；锂电池续航实测13小时，符合穿戴式设备长续航要求；在院区多基站覆盖场景下，轨迹追溯完整度100%，无位置断点。误差分析表明，少量定位偏差源于基站部署密度不足，可通过优化基站布局解决。

综上，本系统基于STM32实现了疫情期间医护人员健康监测、轨迹追溯与应急求助的一体化管控，解决了传统管理方式的痛点。后续优化方向包括：增加环境消杀记录模块，关联医护人员轨迹实现消杀提醒；引入AI算法分析体温变化趋势，提前预判健康风险；优化穿戴式设计，提升设备舒适性与防水性，进一步适配医护人员高强度工作场景，助力疫情防控期间的医护人员安全管理。
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