智能人身安全防范警報(bào)器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

孔圣凱 曾維邦 劉洋岷

（?？诮?jīng)濟(jì)學(xué)院，?？?571127）

一、研究的目的和意義

女性和兒童特殊的生理和心理特點(diǎn)導(dǎo)致其容易受害，這種受害性在大多數(shù)人的觀念中表現(xiàn)為：女性和兒童相較于男性體力差，由于存在月經(jīng)期和妊娠期等生理周期而在生理上處于被動(dòng)的地位；兒童和多數(shù)女性的思想形象化，部分缺乏理性，同時(shí)又富有同情心或憐憫心，感情細(xì)膩豐富，易受到自然環(huán)境和人為因素影響。這些受害性使她們往往成為暴力侵害、性侵害和欺詐侵害的被害者。在這些案件發(fā)生后，悲痛之余我們也該好好思考相關(guān)的問題，怎么能減小這種案件發(fā)生的幾率。隨著這類事件的逐漸增多，預(yù)防此類悲劇的發(fā)生也變得越來越重要。國家統(tǒng)計(jì)局發(fā)布的近5 年我國的刑事案件統(tǒng)計(jì)如圖1 所示。

圖1 我國近5 年刑事案件統(tǒng)計(jì)表

通過圖中數(shù)據(jù)我們可以看出案件在逐年減少，這和我們的科技的發(fā)展密不可分，各類科技產(chǎn)品的出現(xiàn)，在一定程度上能夠讓人幸免于難，因此用一種高效實(shí)用的報(bào)警系統(tǒng)來預(yù)防保障自己的人身安全顯得極為關(guān)鍵。

二、功能介紹

（一）功能模塊設(shè)計(jì)

智能人身安全防范警報(bào)器由信息處理模塊、電源模塊、藍(lán)牙模塊、輸入模塊和輸出模塊構(gòu)成（見圖2）。

圖2 智能人身安全防范警報(bào)器的模塊圖

信息處理模塊就是主控芯片——處理器，它相當(dāng)于人的大腦，通過大腦的處理，將命令分發(fā)給各個(gè)模塊，整體的操作是當(dāng)處理器接收到輸入端的信號(hào)，這時(shí)處理器將正常工作的安全狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫o急報(bào)警狀態(tài)，處理器控制輸出模塊以及藍(lán)牙模塊完成緊急報(bào)警的功能。

電源模塊中有可充電式移動(dòng)電源、LED 燈和Type-C 接口。電源無時(shí)無刻的為整個(gè)系統(tǒng)供電，為了能夠了解電池的剩余電量，我們接入了一顆LED 燈作為電亮的顯示，以此來提醒使用者設(shè)備需要充電，或者通過APP 來查看具體電量。充電接口我們也使用的是Type-C，保證與更多設(shè)備的兼容。

藍(lán)牙模塊負(fù)責(zé)與手機(jī)的連接，在正常工作的安全狀態(tài)，它只與手機(jī)保持連接，當(dāng)在緊急報(bào)警狀態(tài)時(shí)，它會(huì)通過藍(lán)牙觸發(fā)手機(jī)APP 的緊急救援功能。

輸入模塊為開關(guān)按鈕、電量顯示按鈕和報(bào)警開關(guān)按鈕，開關(guān)按鈕負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的開機(jī)與關(guān)機(jī)，電量顯示按鈕會(huì)顯示電量，報(bào)警開關(guān)按鈕是安全狀態(tài)與緊急報(bào)警狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)變。

輸出模塊是一個(gè)高分貝的蜂鳴器，在緊急報(bào)警狀態(tài)下開啟蜂鳴器發(fā)出刺耳的警報(bào)聲。

（二）主要功能設(shè)計(jì)

1.雙重報(bào)警功能

當(dāng)觸發(fā)報(bào)警開關(guān)按鈕，系統(tǒng)有安全狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫o急報(bào)警狀態(tài)，第一重警報(bào)是現(xiàn)場(chǎng)警報(bào)，系統(tǒng)啟動(dòng)高分貝蜂鳴器發(fā)出刺耳的警報(bào)聲；第二重警報(bào)是通過藍(lán)牙觸發(fā)手機(jī)APP 的緊急救援功能，其中包括的向預(yù)設(shè)的緊急聯(lián)系人撥打電話，并通手機(jī)的GPS 定位將定位信息發(fā)送給緊急聯(lián)系人。

2.電量顯示功能

當(dāng)使用者想要獲取電量信息，按下電源顯示的按鈕，LED 燈就會(huì)亮5 秒，電量充足時(shí)LED 燈顯示為綠色，當(dāng)電量低于40%時(shí)，LED 燈顯示為黃色，當(dāng)電量低于20%時(shí)會(huì)自動(dòng)亮起并閃爍。如果連接了手機(jī)APP，APP 內(nèi)可以查看具體的電量，APP 在低電量時(shí)也會(huì)彈出消息提醒使用者。

3.防誤觸功能

為了設(shè)備的正常使用以及避免不必要的電量損耗，防誤觸功能是很有必要的。開關(guān)按鈕是隱藏式的開關(guān)人的手指不能直接接觸到，也就避免了使用者啟動(dòng)緊急報(bào)警功能時(shí)，系統(tǒng)卻被誤觸關(guān)閉的危險(xiǎn)狀態(tài)，我們需要借助小的工具來進(jìn)行系統(tǒng)的開機(jī)與關(guān)機(jī)；電量顯示開關(guān)需要長按三秒，以免誤觸帶來的損耗不必要的電量；報(bào)警開關(guān)按鈕也需要長按五秒，防止使用者在不經(jīng)意的情況下出發(fā)開關(guān)，發(fā)生假報(bào)警，以及在報(bào)警狀態(tài)下誤觸關(guān)閉報(bào)警的情況。

4.外觀設(shè)計(jì)

外觀小巧，可作為裝飾品比如掛飾來進(jìn)行隨身的攜帶。外觀區(qū)別于手機(jī)、手表等顯眼物品，可以降低犯罪分子的警覺，提高使用的成功機(jī)率，遇險(xiǎn)時(shí)多一分使用的機(jī)率就多一分安全的可能。優(yōu)秀的抗摔性和防水性，保證在非正常環(huán)境下也能正常使用，不會(huì)在關(guān)鍵時(shí)刻發(fā)揮失常，也盡可能避免在使用時(shí)被人暴力損壞。

三、硬件選擇

（一）信息處理模塊

使用TI 公司的CC2541 芯片（見圖3），可以支持低功耗的藍(lán)牙編程，在長時(shí)間的工作狀態(tài)下仍可以保持較好的穩(wěn)定性，以確保人身安全警報(bào)器的正常工作。

圖3 CC2541 芯片外形及管腳圖

（二）電源模塊

使用AMS1117-3.3 穩(wěn)壓芯片，可為工作電壓在2V-3.6V的主控芯片供電，考慮長時(shí)間工作的用電量采用5V 可充鋰電池作為輸入電源，Tpye-C 作為輸入接口，使用1 個(gè)三色LED 燈作為系統(tǒng)電量提示，根據(jù)綠黃紅三色區(qū)分大致電量。

圖4 電源模塊

（三）輸出模塊

報(bào)警器使用高分貝的蜂鳴器SFM-27，通過MC34063升壓達(dá)到足夠高的蜂鳴分貝。

圖5 輸出模塊

（四）輸入模塊

由開關(guān)機(jī)、電量顯示、報(bào)警三個(gè)按鈕組成。

四、軟件設(shè)計(jì)

在警報(bào)器和手機(jī)連接時(shí)，在手機(jī)應(yīng)用上會(huì)顯示是否連接成功，若沒有連接成功則會(huì)反復(fù)掃描設(shè)備直到成功。

圖6 軟件設(shè)計(jì)流程圖

連接成功后在手機(jī)應(yīng)用中顯示出報(bào)警器的當(dāng)前準(zhǔn)確電量和當(dāng)前工作模式。報(bào)警器通過按鍵長按改變工作模式，在安全模式下長按就會(huì)進(jìn)入報(bào)警模式，手機(jī)的GPS 定位信息會(huì)實(shí)時(shí)記錄，通過手機(jī)把實(shí)時(shí)定位信息和求救信息發(fā)給緊急聯(lián)系人。

結(jié) 語

本設(shè)計(jì)采用信息處理模塊、電源模塊、藍(lán)牙模塊、輸入模塊和輸出模塊，通過硬件設(shè)備和APP 的連接以及高分貝蜂鳴器，能夠在發(fā)出警報(bào)的同時(shí)并向外界求助，幫助使用者獲得援助并脫離險(xiǎn)境。相較于以前的產(chǎn)品，本設(shè)計(jì)將軟硬件相結(jié)合，極大地提高了使用者被救助的可能性，能夠更好地降低危險(xiǎn)事件的發(fā)生，讓危險(xiǎn)可控。

基金項(xiàng)目：大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目“智能人身安全防范報(bào)警器”（2018.12308.134）