本发明涉及一种电子防脱逃装置，包括电子腕带(01)、手持机(02)和专用上位机监管软件(03)。电子腕带(01)包括分别与CPU模块(12)相连的电源模块(10)、GPS模块(11)、SI4432无线模块(13)和报警模块(14)，电源模块(10)包括充电和电量指示模块(101)、电压转换模块(102)。手持机(02)包括分别与CPU模块(22)相连的电源模块(20)、GPS模块(21)、SI4432无线模块(23)、2.4寸TFT屏显示模块(24)、EEPROM模块(25)、实时时钟模块(26)、键盘模块(27)、SD卡模块(28)和报警模块(29)，电源模块(20)包括充电和电量指示模块(201)、电压转换模块(202)。专用上位机监管软件(03)包括数据库管理模块(30)和地图信息模块(31)。手持机(02)通过无线方式采集电子腕带(01)的位置信息，然后通过USB接口将位置信息上传给专用上位机监管软件(03)。
1.一种电子防脱逃装置，包括电子腕带(01)、手持机(02)和专用上位机监管软件(03)；电子腕带(01)与手持机(02)通过无线方式进行数据传输，手持机(02)与专用上位机监管软件(03)通过USB接口进行数据传输，所述的电子腕带(01)，包括分别与CPU模块(12)相连的电源模块(10)、GPS模块(11)、SI4432无线模块(13)和报警模块(14)，电源模块(10)包括充电和电量指示模块(101)、电压转换模块(102)，所述的手持机(02)，包括分别与CPU模块(22)相连的电源模块(20)、GPS模块(21)、SI4432无线模块(23)、2.4寸TFT屏显示模块(24)、EEPROM模块(25)、实时时钟模块(26)、键盘模块(27)、SD卡模块(28)和报警模块(29)，电源模块(20)包括充电和电量指示模块(201)、电压转换模块(202)，其特征在于，所述GPS模块(11)包括一个3V的纽扣电池；所述的专用上位机监管软件(03)，包括数据库管理模块(30)和地图信息模块(31)；在一个系统中，能容纳多个手持机，可以一对多和多对一，即一个监管人员可以同时监管多个在押人员，一个在押人员可以同时被多个监管人员监管；监管人员通过手持机对在押人员身上佩带的电子腕带实施远程控制和跟踪，一旦在押人员超出控制范围，手持机便进入紧急状态，报警模块立即发出警示音并由
2.4寸TFT屏显示模块显示该在押人员的相关信息，同时电子腕带上的蜂鸣器发出报警声；
当在押人员回到控制范围内时，电子腕带上的报警声自动解除；追捕时，手持机自动切换到紧急追逃功能，即：自动对原在押人员进行撤防，只对出现逃逸的在押人员进行布防；当临近逃逸的在押人员时，手持机发出提示音，以提醒监管人员注意；进行布撤防设置，即能分别对选中的电子腕带进行布撤防设置，当在押人员带上电子腕带时，电子腕带上电进入工作状态，此时，用手持机对该电子腕带进行布防设置，该电子腕带自动进入警戒状态，此时即使再用钥匙打开电子腕带，电子腕带也不会断电，同时会产生报警，手持机同时会收到告警信息；正常打开电子腕带前，用手持终端进行撤防，然后再用钥匙打开电子腕带。
2.根据权利要求1所述的一种电子防脱逃装置，其特征在于，所述的手持机(02)在
500米范围内能自动搜索已开启的电子腕带(01)，并能读入和保存电子腕带(01)的编号，即ID；若已知电子腕带(01)的ID，则能由用户输入ID进行搜索查询，同时电子腕带(01)做出“嘀、嘀”声应答。
3.根据权利要求1所述的一种电子防脱逃装置，其特征在于，所述的GPS模块(11)采用U-blox的LEA-5S GPS芯片，CPU模块(12)采用ST公司的超低功耗单片机STM8L101F2P。
4.根据权利要求1所述的一种电子防脱逃装置，其特征在于，上电后，GPS模块(11)接收卫星的位置信号，指示灯闪烁，CPU模块(12)通过串口读取数据，接着通过SI4432无线模块(13)将数据发送至手持机(02)，或者接收来自手持机(02)的数据。
5.根据权利要求1所述的一种电子防脱逃装置，其特征在于，所述的GPS模块(21)采用U-blox的LEA-5S GPS芯片，CPU模块(22)采用ST公司的STM32F103VC 32位单片机作为主控制器，EEPROM模块(25)采用24C08芯片，实时时钟模块(26)采用PCF8563芯片，键盘模块(27)采用CH452按键芯片。
6.根据权利要求1所述的一种电子防脱逃装置，其特征在于，所述的CPU模块(22)和EEPROM模块(25)可对发生的事件进行存储记录，事件记录数量为6000条，掉电时不丢失数据，事件记录包含布撤防时间，超出警戒范围的人员、时间，告警命令发出的时间，回到警戒范围内的时间，在押人员外出活动或出逃时的位置信息；记录数据通过USB接口上传至专用上位机监管软件(03)，在计算机上实现对上传数据的进一步分析和管理，实现人机交互。
7.根据权利要求1所述的一种电子防脱逃装置，其特征在于，所述的数据库管理模块(30)可以实现在押人员基本信息的阅览、添加、删除、修改以及查询功能，并能与手持机(02)通过USB接口进行通信；地图信息模块(31)可以再现在押人员的行进路线。
一种电子防脱逃装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种电子防脱逃装置。
背景技术
[0002] 目前，看守所的监管工作大都使用视频监控系统、报警系统、门禁系统等传统的安防系统，但在在押人员报复性、凶残性、狡诈性逐渐增强而警力又不足的情况下，即使是多个系统同时运作，在很多功能的联动结合上也不能做到完美无缺。而且对于外出就医、劳作等押解过程中发生的突发事件，例如逃跑，干警无法及时判定其出逃方向，难以获得其行径路线，不利于追捕。因此，无线定位技术逐渐被人们认可并推广使用。以下是几种常用无线技术的比较：
[0003] 蓝牙技术，具有传输速度快，集成度和可靠性高，使用成本低的特点，但其单点覆盖距离只有10m左右，不适用于大范围的定位追踪。
[0004] ZigBee技术，具有低功耗、低成本，使用频段广，电池使用寿命高的特点，可以嵌入到各种设备中，同时也支持地理定位功能，但是其地理定位功能的实现要依赖于固定的基站，如果脱离基站就无法进行定位，另外，其单点覆盖距离只有50m～300m，对于超过此范围的出逃在外的在押人员此技术无法定位追踪。
[0005] Wi-Fi技术，传输速率非常快，可扩展运用于数据上网、语音通讯、语音调度和视频监控等，并可用于室内的定位，但是功耗较大，终端设备费用高，安装使用难易程度较高，而且与蓝牙一样同属于短距离无线技术，无法在没有Wi-Fi覆盖的地方以及对出逃在外的在押人员进行定位追踪。
[0006] GPS技术，通过卫星所发射的导航信号，可以在任何时刻任何地点准确测量到物体的瞬时经度、纬度、高度等位置信息。
[0007] 由此可见，上述前3种技术虽各有优势，但对于押解过程以及出逃在外的在押人员的定位追踪或多或少存在一些缺陷，而GPS技术则刚好能满足此需求。
发明内容
[0008] 针对上述问题，本发明的目的是提供一套电子防脱逃装置，该装置是一套基于GPS技术的无线远程监管系统，能有效防止在押人员的出逃，监控高危在押人员，追查及跟进暴力事件的发生，最大限度的保障管理人员和在押人员的人身安全。另外，该系统还能实现自动点算指定区域内的人数及周边执勤干警信息，全程动态监控外出的在押人员，并能在计算机上再现在押人员的行进路线，便于日后的管理或者出逃追捕。
[0009] 为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
[0010] 一种电子防脱逃装置，包括电子腕带01、手持机02和专用上位机监管软件03。电子腕带01与手持机02通过无线方式进行数据传输，手持机02与专用上位机监管软件03通过USB接口进行数据传输。
[0011] 电子腕带01包括分别与CPU模块12相连的电源模块10、GPS模块11、SI4432无线模块13和报警模块14，电源模块10包括充电和电量指示模块101、电压转换模块102，GPS模块11采用U-blox的LEA-5S GPS芯片，CPU模块12采用ST公司的超低功耗单片机STM8L101F2P。
[0012] 手持机(02)包括分别与CPU模块22相连的电源模块20、GPS模块21、SI4432无线模块23、2.4寸TFT屏显示模块24、EEPROM模块25、实时时钟模块26、键盘模块27，SD卡模块28和报警模块29，电源模块20包括充电和电量指示模块201、电压转换模块202，CPU模块22采用ST公司的STM32F103VC 32位单片机作为主控制器，GPS模块21与SI4432无线模块23均与电子腕带01中所使用的相同，EEPROM模块25采用24C08芯片，实时时钟模块26采用PCF8563芯片，键盘模块27采用CH452按键芯片。
[0013] 专用上位机监管软件03包括数据库管理模块30和地图信息模块31。
[0014] 本发明的手持机02由监管人员佩戴，电子腕带01由在押人员佩戴，一个手持机02可以同时监管多个电子腕带01，一个电子腕带01可以同时被多个手持机02监管。
[0015] 本发明的专用上位机监管软件03是基于C++Builder6.0开发的，实现了在押人员基本信息的阅览、添加、删除、修改以及查询功能，并且含有地图信息，可以再现在押人员的行进路线。
[0016] 本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
[0017] 1.本发明提供的人机交互界面友好，操作简单，功能全面且可靠，无操作时自动锁定，对敏感功能有密码保护。
[0018] 2.本发明采用GPS无线识别技术，不仅能实现对定点人群的监管，还能实现对流动人群的监管，降低了看守所监管人员的劳动强度，提高了工作效率。
[0019] 3.本发明采用了低功耗的单片机芯片，延长了装置的使用寿命，提高了装置的运算速度；采用了高精度的GPS定位模块，减小了误差，提高了数据的准确性。
[0020] 4.本发明的手持机02通过USB接口与专用上位机监管软件03进行通信，将在押人员的路径信息上传至计算机，实现在计算机上再现人员行进路线的功能，更直观地分析和研究在押人员的动向，便于日后的管理或者出逃追捕。因此与现有普通安防系统相比，在功能上和使用方便程度上，都极具优势。
[0021] 5.本发明的电子腕带01和手持机02结构轻巧，易于佩戴，且一个手持机02可以同时监管多个电子腕带01，一个电子腕带01可以同时被多个手持机02监管。
[0022] 6.本发明的工作频段符合国家无线管理委员会标准，无需申请频点。
附图说明
[0023] 图1是本发明的一种电子防脱逃装置的结构示意图。
具体实施方式
[0024] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
[0025] 如图1所示，本发明包括电子腕带01、手持机02和专用上位机监管软件03。电子腕带01包括分别与CPU模块12相连的电源模块10、GPS模块11、SI4432无线模块13和报警模块14，电源模块10包括充电和电量指示模块101、电压转换模块102。手持机02包括分别与CPU模块22相连的电源模块20、GPS模块21、SI4432无线模块23、2.4寸TFT屏显示模块24、EEPROM模块25、实时时钟模块26、键盘模块27、SD卡模块28和报警模块29，电源模块20包括充电和电量指示模块201、电压转换模块202。专用上位机监管软件03包括数据库管理模块30和地图信息模块31。
[0026] 使用SI4432无线模块13和SI4432无线模块23的有益效果是，其工作频段符合国家无线管理委员会标准，无需申请频点；使用U-blox的LEA-5S GPS芯片的有益效果是，有50个卫星接收通道，具备KickStart功能，信号微弱时可实现加速启动，定位精度＜2.5m，串口支持UART和USB两种方式；使用ST公司的超低功耗单片机STM8L101F2P和STM32F103VC分别作为CPU模块12和CPU模块22的主控制器的有益效果是，具备复杂的信息处理能力，能够快速地接收各模块传递过来的信息，并且降低了装置的功耗，延长了装置的使用寿命；使用充电和电量指示模块101和充电和电量指示模块201的有益效果是，更直观地在屏幕上看到电量的使用情况，及时给设备充满电，保证工作正常有序；使用数据库管理模块30的有益效果是，节约了单片机的内存资源，利用强大的数据库功能实现在PC机上对人员基本信息的操作管理；使用地图信息模块31的有益效果是，实现在PC机上再现人员行进路线的功能，更直观地分析和研究在押人员的动向，便于日后的管理或者出逃追捕。
[0027] 本发明的电子腕带01主要实现的功能如下：
[0028] 1.使用可充锂电池供电，当电池电量低于一定值时，报警模块14发出“嘀、嘀、嘀”的报警声；使用外部电源或USB给锂电池充电时，指示灯亮，达到4.2V时，指示灯灭。
[0029] 2.电压转换模块102，可将锂电池4.2V的电压转换为3.3V，给CPU模块12和GPS模块11供电。
[0030] 3.上电后，GPS模块11接收卫星的位置信号，指示灯闪烁，CPU模块12通过串口读取数据，接着通过SI4432无线模块13将数据发送至手持机02，或者接收来自手持机02的数据，并对手持机02的查询命令，发出应答音。
[0031] 4.GPS模块11包含一个3V的纽扣电池，能够保证本装置在发生突发状况掉电后依然能接收到卫星的位置信号，以便重新上电之后，快速进入工作模式。
[0032] 5.在押人员一旦脱离控制范围电子腕带01便发出声光报警，声音报警声压＞85dB，报警声音使用警车报警声。
[0033] 6.电子腕带01被撬时报警模块14立即发出报警，并同时感应手持机02。
[0034] 本发明的手持机02主要实现的功能如下：
[0035] 1.使用可充锂电池供电，当电池电量低于一定值时，报警模块29发出“嘀、嘀、嘀”的报警声；使用外部电源或USB给锂电池充电时，指示灯亮，达到4.2V时，指示灯灭。
[0036] 2.电压转换模块202，可将锂电池4.2V的电压转换为3.3V，给CPU模块22和GPS模块21供电。
[0037] 3.上电后，CPU模块22通过串口获取由SI4432无线模块23得到的电子腕带01的位置信息以及由GPS模块21得到的手持机02的位置信息，由此可计算出在押人员是否在监管范围内，警戒距离定为10米和15米，范围离散值不应超过±3米，在环境改变时能自动调节。
[0038] 4.在一个系统中，能容纳多个手持机02，可以一对多和多对一，即一个监管人员可以同时监管多个在押人员，一个在押人员可以同时被多个监管人员监管。
[0039] 5.监管人员通过手持机02对在押人员身上佩带的电子腕带01实施远程控制和跟踪，一旦在押人员超出控制范围，手持机02便进入紧急状态，报警模块29立即发出警示音并由2.4寸TFT屏显示模块24显示该在押人员的相关信息，同时电子腕带01上的蜂鸣器发出报警声。当在押人员回到控制范围内时，电子腕带01上的报警声自动解除。
[0040] 6.追捕时，手持机02自动切换到紧急追逃功能，即：自动对原在押人员进行撤防，只对出现逃逸的在押人员进行布防。当临近逃逸的在押人员时，手持机02发出提示音，以提醒监管人员注意。
[0041] 7.在500米范围内能自动搜索已开启的电子腕带01，并能读入和保存电子腕带01的编号，即ID；若已知电子腕带01的ID，则能由用户输入ID进行搜索查询，同时电子腕带01做出“嘀、嘀”声应答。
[0042] 8.进行布撤防设置，即能分别对选中的电子腕带01进行布撤防设置，当在押人员带上电子腕带01时，电子腕带01上电进入工作状态，此时，用手持机02对该电子腕带01进行布防设置，该电子腕带01自动进入警戒状态，此时即使再用钥匙打开电子腕带01，电子腕带01也不会断电，同时会产生报警，手持机02同时会收到告警信息。正常打开电子腕带01前，用手持终端进行撤防，然后再用钥匙打开电子腕带01。
[0043] 9.在押人员的基本信息由专用上位机监管软件03导出，通过USB接口下载至手持机02的SD卡模块28中。通过键盘模块27的操作可以在2.4寸TFT屏显示模块24显示一些简单的信息，如系统当前时间，在押人员ID、姓名、性别、年龄信息，在押人员当前经纬度信息，当前在线人数。
[0044] 10.CPU模块22和EEPROM模块25可对所有发生的事件进行存储记录，事件记录数量为6000条，掉电时不丢失数据，事件记录包含布撤防时间，超出警戒范围的人员、时间，告警命令发出的时间，回到警戒范围内的时间，在押人员外出活动或出逃时的位置信息。事件数据通过USB接口上传至专用上位机监管软件03，在计算机上实现对上传数据的进一步分析和管理，实现人机交互。
[0045] 本发明的专用上位机监管软件03主要实现的功能如下：
[0046] 1.实现在押人员基本信息的阅览、添加、删除、修改以及查询功能。
[0047] 2.实现报表的打印。
[0048] 3.含有地图信息，可以再现在押人员的行进路线。
[0049] 4.可以导入和导出数据并通过USB接口与手持机02进行数据传输。
