CN107402393A - 一种特殊人群监管定位装置以及可穿戴的特殊人群监管定位设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种特殊人群监管定位装置，使用时固定在人体皮肤表面，包括底座、盖板以及设在底座内侧的电路板和电池；电路板包括微控制器模块、无线射频收发模块、电容传感器模块；无线射频收发模块周期性对外发送包括唯一识别码在内的无线信号；微控制器模块控制电容传感器模块实时感应人体，当预定时间内持续未感应到人体时，控制无线射频收发模块对外发送报警信号。本发明装置采用RF+网关的方式进行定位和轨迹跟踪，低功耗，续航时间长，避免佩戴者在使用过程中反复充电，同时还具备不同于现有的脱离报警功能。

Description

一种特殊人群监管定位装置以及可穿戴的特殊人群监管定位 设备

技术领域

本发明涉及定位追踪领域，具体涉及一种特殊人群监管定位装置以及可穿戴的特殊人群监管定位设备。

背景技术

本发明中的特殊人群是指类似监外执行人员、精神病人、吸毒人员之类的特殊人群，这类人群因为情况特殊，或者只被允许在固定区域范围内活动，或者可以在较大的地区自由活动但仍需被随时监控其移动轨迹。

现有电子脚镣或电子手环可佩带在特殊人群身上，采用GPS+AGPS系统，可随时远程定位并监控佩带者的位置和轨迹，该类电子设备可替代部分监管人员的工作，使监管部门得以减少监管人员的数量以及工作量。此类电子设备多配有徒手防拆功能以及脱离报警功能（也可称强拆报警功能），当佩带者使用工具暴力解除时，此类电子设备即可检测到并通过网络发送报警信号至监管人员，使监管人员采取进一步措施。

目前这类电子设备通常都是通过内置安全连接电路来实现强拆报警功能。原理是电子设备被佩带至佩戴者身上并锁紧时，电子设备的电路板向两侧环带延伸的内置导线接触并连通电路，电子设备在正常工作状态下，电路中一直存在微电流。当佩带者用剪刀或其他工具破坏环带时，其内置的导线被切断，原本闭合的电路被打开，电子设备检测不到微电流后发出报警信息。

目前这类电子设备还存在一些不足之处，其一采用GPS+AGPS定位方式耗电量非常大，通常隔几天就需要再次充电；其二当环带被破坏后，电子设备基本也就报废了。

发明内容

为避免背景技术的不足之处，本发明提供一种特殊人群监管定位装置以及配套的可穿戴的特殊人群监管定位设备，在具备定位功能同时，还具备不同现有技术的脱离报警功能的，且续航能力大大提升，避免佩戴者在使用过程中反复充电。

本发明提出的一种特殊人群监管定位装置，使用时固定在人体皮肤表面，包括底座、盖板以及设在底座内侧的电路板和电池；电路板包括微控制器模块、无线射频收发模块、电容传感器模块；无线射频收发模块与微控制器模块连接，周期性对外发送包括唯一识别码在内的无线信号；电容传感器模块与微控制器模块连接，实时感应近处是否有人体皮肤存在；微控制器模块控制电容传感器模块实时感应人体，当预定时间内持续未感应到人体时，控制无线射频收发模块对外发送包括唯一识别码和报警信号在内的无线信号。

进一步的，电路板还包括与微控制器模块连接的红外线传感器模块，本发明的一种优选方案中，底座底面具有缺口，红外线传感器模块设置于缺口处并通过缺口可感应人体红外线；缺口处设有隔绝电路板与外界用的可透射人体红外线的密封物。

进一步的，密封物为固化后封闭缺口的液体胶或粘接在缺口处的塑料片或覆盖整个缺口的贴纸。

进一步的，密封物为液体胶，缺口具有朝内开的倒角。

本发明的另一种优选方案中，外壳材质具备可透射人体红外线性能，红外线传感器模块通过外壳可感应人体红外线。

进一步的，电路板还包括与微控制器模块连接的GPRS模块，当预定时间内持续未感应到人体时，微控制器模块控制GPRS模块启动，使GPRS模块通过移动互联网定位并向监管终端发送报警信号和定位信息。

进一步的，电路板还包括与微控制器模块连接的加速度传感器模块，加速度传感器模块用于检测人体动作变化情况；当人体无动作变化超过设定时间时，发送报警信号。

进一步的，电路板还包括与微控制器模块连接的脉搏传感器模块，脉搏传感器模块用于检测人体脉搏速率情况；当人体无动作变化且脉搏速率超过设定数值时，发送报警信号。

同时本发明还提出的一种可穿戴的特殊人群监管定位设备，包括环带、连接扣、如上的特殊人群监管定位装置，环带中部设有特殊人群监管定位装置的空腔，连接扣固定连接环带两端。

进一步的，连接扣为子母对敲铆钉。

本发明有益效果在于采用RF+网关的方式进行定位和轨迹跟踪，低功耗，续航时间长，避免佩戴者在使用过程中反复充电，同时还具备不同于现有技术的脱离报警功能；另外采用环带和核心电子模块分离式设计后，即使环带损坏也可回收并重复利用核心电子模块，大大减少成本。

附图说明

图1是实施例1特殊人群监管定位装置的立体示意图。

图2是实施例1的爆炸示意图。

图3是实施例1中电路板的模块示意图。

图4是实施例1中电容传感器模块的感应铜片的安装示意图。

图5是实施例1的截面示意图。

图6是实施例2可穿戴的特殊人群监管设备中环带的结构示意图。

图7是实施例2可穿戴的特殊人群监管设备的示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：

实施例1，参照附图1-5，一种特殊人群监管定位装置，使用时配合腕带或脚环带或其他固定件将其固定在人体皮肤表面，包括底座100、盖板200以及设在底座100内侧的电路板300和电池400；电路板300包括微控制器模块310、无线射频收发模块320、电容传感器模块330；无线射频收发模块320与微控制器模块310连接，周期性对外发送包括唯一识别码、电量等信息在内的无线信号；电容传感器模块330与微控制器模块310连接，实时感应近处是否有人体皮肤存在，本实施例中电容传感器模块330包括设在电路板300上的电容传感器芯片和设在底座100内侧底面的感应铜片331，感应铜片331表面覆盖绝缘贴片使其与电路板300隔离；微控制器模块310控制电容传感器模块330实时感应人体，当预定时间内持续未感应到人体时，控制无线射频收发模块320对外发送包括唯一识别码和报警信号在内的无线信号。

需要知道的是，本实施例装置并不是独立工作就能达到其功能的，其是一个系统中不部分，该系统包括数据平台、网关、监管终端以及本实施例装置，其中本实施例装置的无线射频收发模块采用840～849MHZ或919～921MHZ频率的无线信号与网关进行通信；网关接收本实施例装置发送的无线信号并识别该装置，然后将无线信号传输至数据平台；数据平台接收各种数据并将对应装置的数据比如位置信息、报警信息等发送给对应监管该装置的监管终端。

如果佩戴者属于只被允许在固定区域范围内活动一类的，比如精神病人被限制在精神病院中或监外执行人员被限制在家中等，则将网关设置在该固定区域处。当网关接收到佩戴者的无线信号时，根据无线信号中的唯一识别码，就可以确定佩戴者的身份以及该佩戴者处于网关附近；当网关未接收到佩戴者的无线信号时，则表明该佩戴者可能脱离了其固定区域范围，然后接收所有网关数据的数据平台中心报警并通知相关监管人员。

如果佩戴者属于可以在较大的地区自由活动但仍需被随时监控其移动轨迹，比如吸毒人员等，则网关分散分布设置在该地区，信号范围覆盖该地区，目前申请人已经在部分城市完成了这种城市网关信号的全覆盖，网关每次接收本实施例装置的无线信号，都可以记录下时间和该网关的地理位置，随着时间和佩戴者的活动，数据平台中心可将所有网关接收到的无线信号形成一条佩戴者的移动轨迹。同样的，如果佩戴者脱离或即将脱离该地区，比如进入机场或长途车站等地方，数据平台中心报警并通知相关监管人员。

本实施例装置采用了以电容传感器感应人体的方式来达到脱离报警功能，当腕带紧扣在手腕上时，皮肤距离感应铜片331在一定范围内，电容传感器就可以感应到人体的存在，如果佩戴者将腕带强行拆卸下来，腕带脱离后电容传感器不再有感应，当预定时间内持续未感应到人体时，装置就对外发送报警信号。

电容传感器的感应距离很近，一般在几mm内，本实施例装置设定为3mm。考虑到某些情况，比如睡觉时佩戴者的手臂摆放使手心朝上，此时因为人体构造的原因，在肌肉放松状态下手腕部分是悬空的，而手腕上的腕带则会因为重力下垂，此时如果仍要满足3mm的感应距离，则腕带必然要扣的很紧，然而腕带扣紧对佩戴者又会产生不适感。针对这种情况，本实施例中电路板300还包括与微控制器模块310连接的红外线传感器模块340，底座100底面具有缺口101，红外线传感器模块340设置于缺口101处并通过缺口101感应人体红外线；缺口101处设有隔绝电路板300与外界用的可透射人体红外线的密封物。本实施例装置中红外线传感器感应距离设定可达30mm，但是其相比电容传感器功耗高、感应实时性低，故红外线传感器作为一个补充的人体感应模块是个比较好的选择。在预定时间内电容传感器持续未感应到人体时，红外线传感器启动检测人体红外线。

本实施例中是通过在底座100底面设置缺口101来使红外线传感器正常工作，因为装置需要在使用过程中防水，故缺口101处还设有隔绝电路板300与外界用的可透射人体红外线的密封物。密封物可以是固化后封闭缺口101的液体胶或粘接在缺口101处的塑料片或覆盖整个缺口101的贴纸等，本实施例中采用UV液体胶。为防止UV胶浇注时在电路板300扩散开来，底座100上的缺口101边缘设有向底座100内侧延伸并延伸至电路板300表面的隔板结构102，而UV胶本身存在一定的粘度，使得UV胶不会从隔板结构102和电路板300表面之间的缝隙流出。

生产过程中在缺口101浇注UV胶后，需在一定时间的紫外线照射下，UV胶才能凝固，为了防止凝固后的UV胶因为震动或其他原因从缺口101处脱离，本实施例中底座100缺口101处还设有朝内开的倒角103，如图5所示。

最理想的情况是本实施例装置的外壳材质在满足其他性能要求下，本身还具备透人体红外线的性能，也就没必要设置缺口101以及密封物了。

本实施例中当出现佩戴者与装置脱离情况时，报警信息由装置发出发送至网关→数据平台中心→监管终端，最终通知到监管人员，然而因为技术、设备性能等等综合原因，导致实际中从发生报警情况到最终通知到监管人员，存在一定延时，实时性并不能满足要求。故本实施例中为了弥补实时性的要求，电路板300还包括与微控制器模块310连接的GPRS模块350，当预定时间内持续未感应到人体时，微控制器模块310控制GPRS模块350通过移动互联网定位并向监管终端发送报警信号和定位信息。

像移动、联通、电信这些国企，因为是涉及到国家层面的通讯要求，其基础设施的建设、资金的投入、人员的配备是其他公司不能比较的，目前像打电话、发短信通讯的延迟都是秒级的，网络的实时性好。本实施例采用GPRS模块350后，优点是出现报警情况最终可以及时通过移动互联网通知到监管人员，实时性大大提高；缺点是启动运行一次耗电量很大，在设计规划中，GPRS模块350只能启动一次，启动过后装置就需要更换或充电。当然，随着未来申请人技术、设备性能的提高后，本身能实时性满足要求后，那GPRS模块350也就不需要了。

本实施例中还具有其他功能，具体的电路板300还包括与微控制器模块310连接的加速度传感器模块360以及脉搏传感器模块370，加速度传感器模块360用于检测人体动作变化情况；当人体无动作变化超过设定时间时，发送报警信号。脉搏传感器模块370用于检测人体脉搏速率情况；当人体无动作变化且脉搏速率超过设定数值时，发送报警信号。一般情况下，无论本实施例装置作为腕带还是脚环带扣在佩戴者身上，佩戴者必定会进行一系列的活动，一个姿势摆久了也会换个姿势，即使在睡觉时也会翻身或摆动手脚，加速度传感器可感应这些情况，当加速度传感器长时间静止时，即原则上违反了人类正常行为的情况，也会发生发出警报通知监管人员。脉搏传感器检测人体脉搏，脉搏明显低于正常数值，则报警；明显高于平静状态下的数值，且加速度传感器又无检测到剧烈运动情况，则报警；需要说明的是，对于吸毒人员，有些毒品吸毒后的特征是处在亢奋状态，脉搏加速，但是身体仍然是静止的，在一定程度上，本实施例装置也可以针对吸毒人员检测其吸毒状态，虽然不一定每次都检测出，但至少也是一种威慑。

表1是本实施例装置各模块的预估耗电量汇总表。

表1

从表1来看，相比gps定位方式电子设备的几日充电，本实施例装置采用RF射频+网关的定位方式，大大减少了功耗，延长使用时间，单次使用时间估计半年左右，可有效避免本装置在使用过程中反复充电的麻烦。表1中的装置最终大小为普通手表大小，如果是用于佩带至脚环位置的，本装置还可以设计的更大以提高电池容量。

本实施例装置还可以设置充电接口，外壳上对应的接口处添上贴纸防水，监管人员或厂家可以对电量不足的装置或报警过的装置回收，重新充电再使用。

实施例2，参照附图6-7，一种可穿戴的特殊人群监管设备，包括环带500、连接扣、如实施例1的特殊人群监管定位装置，环带500中部设有放置装置的空腔501，连接扣固定连接环带两端，连接扣为子母对敲铆钉。本实施例就是具体运用实施例1装置的设备，可以以腕带、脚环带、腰带等等的形式佩带本实施例设备。相比现有的一些电子手铐、电子脚铐，因为采用了内置安全连接电路来实现强拆报警，其电路板必须向两侧环带延伸内置导线，故此类电子设备必须采用一体式，否则防水性能、装配都会发生问题。而且长期使用后，腕带表面损坏或被剪断，都会影响其再次使用。

本实施例设备采用分离式，将核心电子装置即特殊人群监管定位装置和环带分离，环带价值低，核心电子装置价值高，即使环带损坏，核心电子装置完全可以再另配一个新环带就可以使用，回收重复使用，大大增加使用寿命，节省成本。

连接扣采用子母对敲铆钉，佩带本实施例设备时，监管人员用专用工具铆合固定环带两端，拆卸时，也用专用工具剪断铆钉，子母对敲铆钉结构简单，成本低廉，不借助工具无法徒手拆卸。

虽然本发明已通过参考优选的实施例进行了描述，但是，本领域普通技术人员应当了解，可以不限于上述实施例的描述，在权利要求书的范围内，可作出形式和细节上的各种变化。

Claims (10)

1.一种特殊人群监管定位装置，其特征在于：使用时固定在人体皮肤表面，包括底座、盖板以及设在底座内侧的电路板和电池；所述电路板包括微控制器模块、无线射频收发模块、电容传感器模块；所述无线射频收发模块与微控制器模块连接，周期性对外发送包括唯一识别码在内的无线信号；所述电容传感器模块与微控制器模块连接，实时感应近处是否有人体皮肤存在；所述微控制器模块控制电容传感器模块实时感应人体，当预定时间内持续未感应到人体时，控制无线射频收发模块对外发送包括唯一识别码和报警信号在内的无线信号。

2.根据权利要求1所述的一种特殊人群监管定位装置，其特征在于：所述电路板还包括与微控制器模块连接的红外线传感器模块，所述底座底面具有缺口，所述红外线传感器模块设置于缺口处并通过缺口可感应人体红外线；所述缺口处设有隔绝电路板与外界用的可透射人体红外线的密封物。

3.根据权利要求2所述的一种特殊人群监管定位装置，其特征在于：所述密封物为固化后封闭缺口的液体胶或粘接在缺口处的塑料片或覆盖整个缺口的贴纸。

4.根据权利要求3所述的一种特殊人群监管定位装置，其特征在于：所述密封物为液体胶，所述缺口具有朝内开的倒角。

5.根据权利要求1所述的一种特殊人群监管定位装置，其特征在于：所述电路板还包括与微控制器模块连接的红外线传感器模块，所述外壳材质具备可透射人体红外线性能，所述红外线传感器模块通过外壳可感应人体红外线。

6.根据权利要求1所述的一种特殊人群监管定位装置，其特征在于：所述电路板还包括与微控制器模块连接的GPRS模块，当预定时间内持续未感应到人体时，所述微控制器模块控制GPRS模块启动，使GPRS模块通过移动互联网定位并向监管终端发送报警信号和定位信息。

7.根据权利要求1所述的一种特殊人群监管定位装置，其特征在于：所述电路板还包括与微控制器模块连接的加速度传感器模块，所述加速度传感器模块用于检测人体动作变化情况；当人体无动作变化超过设定时间时，发送报警信号。

8.根据权利要求7所述的一种特殊人群监管定位装置，其特征在于：所述电路板还包括与微控制器模块连接的脉搏传感器模块，所述脉搏传感器模块用于检测人体脉搏速率情况；当人体无动作变化且脉搏速率超过设定数值时，发送报警信号。

9.一种可穿戴的特殊人群监管定位设备，其特征在于；包括环带、连接扣、如权利要求1-8任意一项所述的特殊人群监管定位装置，所述环带中部设有所述特殊人群监管定位装置的空腔，所述连接扣固定连接环带两端。

10.根据权利要求9所述的一种可穿戴的特殊人群监管定位设备，其特征在于：所述连接扣为子母对敲铆钉。