基于iBeacon藍(lán)牙微定位技術(shù)的兒童服裝技術(shù)探究

姚琳涵，張 艷

(泉州師范學(xué)院 紡織與服裝學(xué)院，福建 泉州362000)

智能服裝作為一個(gè)新興的服裝設(shè)計(jì)研究領(lǐng)域，引領(lǐng)服裝發(fā)生重大的變革，這也代表著服裝科學(xué)化的發(fā)展趨勢。而超低功耗電子技術(shù)和新型服裝加工技術(shù)是智能服裝應(yīng)用和發(fā)展的基礎(chǔ)，因此，整合這些技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)具備高精度、高穩(wěn)度性測量、高舒適性和長時(shí)間續(xù)航的智能服裝[1]。

在智能服裝的人群類別劃分中，嬰兒和幼童群體一度成為服裝消費(fèi)市場的熱點(diǎn)。目前的嬰兒智能服裝能夠通過傳感器追蹤寶寶的日?；顒?dòng)、睡眠狀況等多項(xiàng)指標(biāo)，而幼童的日常生理需求可以通過語言表達(dá)解決，相比之下，兒童的出行走動(dòng)狀況成為主要的關(guān)注點(diǎn)，使服裝的定位功能變成設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)。

傳統(tǒng)定位服裝表現(xiàn)出模塊體積過大、著裝舒適性差等諸多弊端，通過對傳統(tǒng)定位服裝中的不足加以分析和解決[2]。針對無線技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，從全新的視角出發(fā)，將具備低能耗的iBeacon元件運(yùn)用在童裝上，對兒童的位置進(jìn)行鎖定，同時(shí)在版型款式上結(jié)合這一年齡段兒童的心理特點(diǎn)和生理需求，設(shè)計(jì)出一款新型的時(shí)尚兒童智能定位服裝。

1 問題的提出與解決

與傳統(tǒng)服裝相比較而言，智能服裝是人與智能科技的進(jìn)一步碰撞。隨著智能服裝的深入開發(fā)，智能定位服裝不僅滿足傳統(tǒng)服裝蔽體保暖的基本服用功能，還提供了對著裝者的位置信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的功能。然而，在模塊元件的應(yīng)用和款式穿著的設(shè)計(jì)過程中，定位服裝仍需解決模塊數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性和款式設(shè)計(jì)時(shí)尚舒適化的不足。

在智能定位服裝的設(shè)計(jì)中，需要比傳統(tǒng)的服裝制作考慮更多的因素，主要包括幾個(gè)步驟:(1)設(shè)計(jì)對象人群劃分。孩童在心理、心智等方面的發(fā)展還不夠完備，因此，在這一特殊的群體中存在一個(gè)巨大的隱患——安全問題。每年發(fā)生的多起兒童失蹤案和意外事故，給家庭造成無法彌補(bǔ)的傷痛，以孩童安全問題為定位服裝的設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)，將廣大家長作為目標(biāo)消費(fèi)人群，成為明確該課題研究意義的指向標(biāo)。(2)定位元件的性能檢測與應(yīng)用。包括對選定的定位元件進(jìn)行模塊參數(shù)的核對，模塊內(nèi)各部件工作狀態(tài)的穩(wěn)定性測量，以及明確工作信號的傳輸誤差。(3)定位元件與服裝的結(jié)合。保障元件在服裝上的牢固性是設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，除此之外，定位元件在服裝上的運(yùn)用還要保證信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性和著裝的舒適性，因此，面料的選取和利用是關(guān)鍵點(diǎn)[3-4]。(4)定位服裝整體的時(shí)尚美觀性。在元件能正常使用的情況下，改變傳統(tǒng)定位服裝元件體積過大、設(shè)計(jì)缺乏美觀性成為新型定位服裝的突破點(diǎn)，同時(shí)還要保證元件的隱匿性，使得不法分子難以發(fā)現(xiàn)。(5)定位服裝的局限性改進(jìn)。定位服裝為我們提供了目標(biāo)的地理位置信息，但在外出時(shí)人流較大的情況下，無法第一眼識(shí)別目標(biāo)，在這個(gè)局限條件下可加入發(fā)光纖維材料，突出兒童主體。同時(shí)在服裝上嵌入太陽能電池板，解決電池充電問題，也為家長的出行提供便利。

在整個(gè)智能定位服裝設(shè)計(jì)過程中，元件在服裝上的優(yōu)化和創(chuàng)新設(shè)計(jì)是解決的重點(diǎn)，解決這些難題需要最終協(xié)調(diào)好紡織面料、定位元件、人體版型等各方面之間的關(guān)系，才能提高定位服裝的結(jié)構(gòu)和性能，獲得市場認(rèn)可，迎合消費(fèi)者的需求。

2 新型兒童定位智能服裝

本課題設(shè)計(jì)的新型定位服裝彌補(bǔ)了傳統(tǒng)定位服裝的諸多弊端，融入新的服用性能，分化服裝設(shè)計(jì)理論，在元件智能化原理、款式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、服裝效果表現(xiàn)等方面根據(jù)設(shè)計(jì)對象的特點(diǎn)進(jìn)行綜合運(yùn)用。

2.1 元件智能化原理介紹

2.1.1 優(yōu)勢對比

傳統(tǒng)非智能化定位設(shè)計(jì)從服裝色彩的鮮艷程度和面料的材質(zhì)入手，以形成人眼的視覺感官?zèng)_擊，在聚集的人群中，這種可分辨度在幾米之內(nèi)，效果甚微。iBeacon傳達(dá)的信息可以在app系統(tǒng)中的地圖上隨時(shí)查看被定位目標(biāo)，突破肉眼視覺的范圍局限，將物理位置信息轉(zhuǎn)化成數(shù)字化信息，有效記錄人員、設(shè)備的位置移動(dòng)時(shí)間、進(jìn)出某區(qū)域的時(shí)間、停留時(shí)間等數(shù)據(jù)。例如在室內(nèi)的主動(dòng)定位中，iBeacon可以在停車場中為車主提供語音導(dǎo)航、路線規(guī)劃、方向?qū)ぼ嚨戎T多實(shí)用功能[5]。

2.1.2 工作原理

iBeacon采用藍(lán)牙的廣播頻道發(fā)送信號，因此無需進(jìn)行配對工作。打開手機(jī)的藍(lán)牙，直接使用手機(jī)app進(jìn)行信息推送，在后臺(tái)喚醒整個(gè)程序，方可收集信號。隨著信號的傳輸距離增大，模塊傳感器的安全性和穩(wěn)定性也逐步提高。

2.1.3 使用說明

本課題使用的低耗能iBeacon 5.0，參數(shù)見表1，支持安卓系統(tǒng)和蘋果系統(tǒng)，為使元件的定位數(shù)據(jù)更精確，因而分別對這兩款不同的系統(tǒng)版本進(jìn)行測試。試驗(yàn)測試中，在帶底板的模塊按照引腳定義與單片機(jī)交叉連接后，使用安卓系統(tǒng)版本的手機(jī)下載軟件HC-COM，當(dāng)頁面狀態(tài)顯示連接，iBeaconBLE5.0上的指示燈由閃爍變成了常亮，使用蘋果手機(jī)在商店下載light blue，開啟數(shù)據(jù)連接，并同時(shí)在2個(gè)手機(jī)發(fā)送區(qū)輸入開關(guān)燈命令，隨后進(jìn)行測量，最終得到不同距離下的數(shù)據(jù)誤差值，見表2。

2.2 款式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

基于上述iBeacon模塊的元件參數(shù)和測試步驟，在參考誤差范圍內(nèi)的定位信號傳輸距離下，對兒童智能定位服裝的造型、色彩、面料、縫制工藝進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，最終實(shí)現(xiàn)近場定位信號的穩(wěn)定傳輸與服裝的時(shí)尚環(huán)保兼?zhèn)洹?/p>

表1 iBeaconBLE5.0元件參數(shù)

圖1 iBeacon元件實(shí)物圖

表2 不同距離下的定位距離測試誤差

2.2.1 造型設(shè)計(jì)

選取的設(shè)計(jì)對象兒童在生長發(fā)育過程中體型在不斷地發(fā)生變化，其身體發(fā)育階段相關(guān)的器官發(fā)育不完全，表現(xiàn)出頭大、頸短而粗、肩窄腹凸、四肢短胖的體型特征。因而一般在大輪廓的版樣設(shè)計(jì)上采用H型、A型，不采用S型等容易束縛皮膚的修身造型。同時(shí)兒童在對未知世界的探索時(shí)表現(xiàn)出多動(dòng)的特點(diǎn)，對衣物的整潔關(guān)注度并不明顯，在玩耍活動(dòng)中往往容易弄臟和磨損袖口、衣領(lǐng)、衣擺、褲腳、門襟等多個(gè)部位，因此在這些特殊的活動(dòng)部位上，我們也需要進(jìn)行部位設(shè)計(jì)的優(yōu)化與細(xì)化。本次的定位童裝設(shè)計(jì)以6～8歲，身高135 cm的女童規(guī)格為例[6]，見表3。

表3 6～8歲女童部位規(guī)格尺寸表

版型除滿足身體活動(dòng)的基本要求外，衣片的結(jié)構(gòu)上還需解決元件與服裝的融合問題。衛(wèi)衣款式是休閑風(fēng)格的代表之一，滿足兒童著裝對輕松愉悅的體感需求，因此以寬松連帽衛(wèi)衣為設(shè)計(jì)原型，如圖2所示，在衣帽的位置縫制符合元件尺寸大小的口袋，開口處用魔術(shù)貼固定，方便摘取，保證服裝的易清洗和易保養(yǎng)的一致性。

以上的輪廓和部位設(shè)計(jì)解決定位服裝的包容性問題和定位服裝基本服用功能的缺陷，而iBeacon元件的應(yīng)用只能傳達(dá)著裝者的位置信息，在比較偏僻的場所里，無法準(zhǔn)確描述出此時(shí)兒童身旁的人、事、物等周遭環(huán)境，不能第一時(shí)間反饋出更多的信息。因此，基于iBeacon元件使用上的局限，我們在定位服裝中加入光導(dǎo)纖維的紡織物，提高被定位目標(biāo)的注目性之外，也增加了服裝的趣味性和吸引力，同時(shí)一并置入太陽能電池板，如圖3、表4所示，解決電池待機(jī)問題。

植入光導(dǎo)纖維的光學(xué)織物涵蓋紡織、光學(xué)和電子三種技術(shù)，這種含光導(dǎo)纖維面料類似普通的面料，可以手洗。光導(dǎo)纖維紡織物可以連接到特定的LED電子模塊，散發(fā)光亮。配置的LED電子模塊采用的是低電壓電池，工作電壓在3.7 V左右，參數(shù)見表5，符合太陽能電池板的輸出電壓值，沒有電擊的危險(xiǎn)。

圖2 兒童智能定位發(fā)光服裝款式圖

圖3 太陽能電池板實(shí)物圖

表4 LED模塊配對電池工作參數(shù)

表5 太陽能電池板參數(shù)

連接2個(gè)元件的太陽能電池板使用穩(wěn)壓器可使電壓在5 V左右輸出，背面配有防水接線盒和USB輸出線，內(nèi)置防回流二極管，解決電流倒充問題。太陽能電池板的蓄電能力與光照強(qiáng)度息息相關(guān)，為檢驗(yàn)電池板的可靠性，在陰天的微弱光照條件下再次進(jìn)行試驗(yàn)，如圖4所示，結(jié)果顯示在微弱光照下配置有穩(wěn)壓器的太陽能電池板仍能穩(wěn)定地對iBeacon元件、手機(jī)、電池輸送電流，滿足充電目的，可解決出行問題。

圖4 太陽能電池板工作測試

兒童的皮膚嬌嫩，在童裝的縫制中，必須處理所有的多余線頭，以免誤食和勒傷。iBeacon元件的縫制性能較差，須縫制一個(gè)符合尺寸大小的口袋，針對太陽能電池板的穩(wěn)壓器線路在后衣身上縫綴隱形拉鏈，方便進(jìn)行拆洗和查看，保護(hù)和隱藏這些元件、線路，美化產(chǎn)品外觀，延長服裝的使用壽命。

2.2.2 色彩圖案設(shè)計(jì)

色彩作為構(gòu)成一件完整服裝的三大要素之一，起著不可或缺的作用。隨著兒童年齡的增長，兒童對美的色彩具有敏銳的感受力，對色彩的心理認(rèn)知也不斷發(fā)生著變化。色彩的穿插搭配是兒童的空間創(chuàng)造力以及審美愛好的傾向，色彩的應(yīng)用一方面影響著他們的心理素質(zhì)，另一方面也訴說著他們內(nèi)心世界的秘密[7]。

本次的定位童裝設(shè)計(jì)結(jié)合了面料的染色原理和色彩的搭配需求，選取了互為對比的橙色和藍(lán)色，如圖5所示。衣身、羅紋袖口主要是寶藍(lán)色，袖子部位采用淺藍(lán)色，帽子采用橙色，在明暗對比下，藍(lán)色能夠?qū)⒊壬臏嘏杏X襯托得更加突出，整體的色彩不會(huì)過于濃郁，不會(huì)留有刺激、搶眼的視覺感官體驗(yàn)，給人以比較清新、有活力的印象[8]。融入富有趣味性的魔方圖案設(shè)計(jì)，使用不規(guī)則組合排列，表現(xiàn)出強(qiáng)烈的空間感。

圖5 衛(wèi)衣效果圖

2.2.3 面輔料的選取

針對兒童的皮膚狀況和身體特點(diǎn)，服裝制作大多采用含棉麻絲毛等天然纖維及滌棉混紡等成分的紡織物，面料手感清爽，穿著舒適，且具有保護(hù)皮膚表皮細(xì)胞的功能，大多兒童的日常穿著服裝采用的是以天然纖維為主要成分的針織面料[9]。在本課題中，主要針對緯平針組織、緯編羅紋組織、雙反面組織、編鏈組織[10]4種類型的針織棉面料進(jìn)行iBeacon元件傳播信號的穩(wěn)定性比較，見表6。

分析可知，采用緯平針組織的滌棉混紡面料為定位服裝衣身的主面料，iBeacon的信號傳輸誤差最小，發(fā)射信號最強(qiáng)。袖口和衣擺處則以緯編羅紋組織的滌棉混紡布作為銜接，使用的輔料裝飾物主要在前衣身和背部，兒童不易扣取，減少了誤食部位零件的可能性。

表6 元件在不同組織面料下的測試誤差

2.3 服裝效果的整體評價(jià)

服裝效果的整體評價(jià)是審美性、裝飾性、實(shí)用性三個(gè)分支的匯集與交融，其設(shè)計(jì)中的美涵蓋了哲學(xué)、藝術(shù)、歷史、文化、美學(xué)、工程學(xué)等多個(gè)學(xué)科，是與其他多種學(xué)科的交匯與融合。在制作童裝的過程中同樣要以設(shè)計(jì)成人裝的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度對待，綜合結(jié)構(gòu)、色彩、材料、裝飾、功能等手段進(jìn)行綜合創(chuàng)造，將藝術(shù)形式與實(shí)用主義的精神發(fā)揮出來[11]。

2.3.1 審美性

孩童已具備了一定的審美觀念，內(nèi)心形成了一套自己關(guān)于美的認(rèn)知，兒童的購買選擇權(quán)也在觀念意識(shí)的改變中不斷提高，使得父母不再成為購買兒童服裝絕對的決策者。審美意識(shí)的實(shí)現(xiàn)需要通過服裝上的其他附加設(shè)計(jì)進(jìn)行升華創(chuàng)造，才能同時(shí)博得家長和孩子的眼球。在智能定位童裝中融入富有趣味性的魔方圖案設(shè)計(jì)，魔方塊的不規(guī)則組合排列表現(xiàn)出強(qiáng)烈的空間感，在背部的魔方塊部位嵌入發(fā)光纖維材料，增強(qiáng)了視覺沖擊力，減少了定位目標(biāo)的被鎖定時(shí)間，擴(kuò)大了服裝設(shè)計(jì)中的科技感染力，獲得服裝設(shè)計(jì)的美感。

2.3.2 裝飾性

服裝的裝飾性代表了一部分審美傾向，也是服裝工藝技術(shù)的呈現(xiàn)，能夠?qū)⒎b原本不和諧的、對立的成分弱化，成為畫龍點(diǎn)睛之筆。兒童定位服裝設(shè)計(jì)結(jié)合元件的使用特點(diǎn)，在面料材質(zhì)上發(fā)生變化疊加，于太陽能電池板部位使用PVC透明面料，保證太陽能的吸收率，而周圍點(diǎn)綴的光導(dǎo)纖維在未發(fā)光時(shí)呈現(xiàn)秸稈狀的纖維特征。面料上的變化使設(shè)計(jì)層次更加豐富，也能使人聯(lián)想到生活中類似物質(zhì)的特征和表象，激發(fā)了孩子的想象力，具有一定的象征意義。

2.3.3 實(shí)用性

服裝的實(shí)用性是購買者對商品質(zhì)量滿意度和價(jià)格接受度的綜合對比權(quán)衡，兒童穿著的服飾選擇權(quán)主要取決于父母的喜好。當(dāng)下的童裝消費(fèi)主體的父母年齡段多數(shù)為80、90后，這個(gè)年齡階層的父母更追求服裝個(gè)性的表達(dá)、產(chǎn)品的安全性和功能化的實(shí)現(xiàn)[12]。因而，在兒童定位服裝的設(shè)計(jì)制作中，要把設(shè)計(jì)要素進(jìn)行綜合和發(fā)散，增加定位功能，提高產(chǎn)品的附加價(jià)值。

與此同時(shí)，利用太陽能電池板的蓄電和發(fā)電功能，解決電池板的充電問題，更是對大自然資源的合理利用，對消費(fèi)者來說，是經(jīng)濟(jì)環(huán)保的首選。在服裝上使用太陽能電池板解決出行時(shí)手機(jī)充電問題和服裝配件電池充電問題，不僅為消費(fèi)者提供了便利，也傳達(dá)了綠色消費(fèi)觀念和經(jīng)濟(jì)模式。

3 結(jié)語

傳統(tǒng)定位服裝受制于柔性技術(shù)發(fā)展，表現(xiàn)出服用性差和時(shí)尚性弱等諸多缺陷，與理想效果的呈現(xiàn)存在較大出入。新型兒童智能定位服裝綜合了物理柔性技術(shù)與童裝款式的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，在實(shí)際應(yīng)用中表現(xiàn)出智能化、低能耗、時(shí)尚環(huán)保等諸多特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了對傳統(tǒng)GPS定位服裝的突破，表明了思維創(chuàng)新對智能服裝發(fā)展的重要性。這款新型定位智能童裝能幫助家長在較短時(shí)間內(nèi)確定孩子的移動(dòng)位置，大大降低走失率，但元件與面料的縫制融合以及功能的完善和創(chuàng)新是需要解決的難題。未來的智能定位服裝更應(yīng)從多方面進(jìn)行綜合開發(fā)，融入現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù)，并不斷轉(zhuǎn)化設(shè)計(jì)思維，綜合運(yùn)用設(shè)計(jì)理論，讓服裝成為兒童成長和發(fā)育之路的伙伴。