防丢失的中童功能性服装设计

黄 湘

（常熟理工学院，江苏 常熟 215500）

为了最大限度地保障儿童的出行安全，本研究设计了基于防丢失定位系统的中童功能性服装。通过全球定位系统（Global Positioning System，GPS）快速定位、全球移动通信系统（Global System for Mobile Communications，GSM）实施自动报警功能，可以实时将儿童所在地理位置发送给监控人，方便家长第一时间得到讯息采取相应的挽救措施，减少儿童丢失案件。

1 研究现状

1.1 防丢失儿童产品研究现状

随着智能产品的深度研发，技术瓶颈逐渐突破，应用也变得更加成熟。随着智能服装逐渐进入人们的日常生活，人们对其关注度也越来越高。如源自美国的智能服饰品牌SMAQLO，将NASA银离子抗菌技术应用于有机纯棉中，可有效阻拦600多种细菌和病菌对婴幼儿的侵害；哥伦比亚大学两位生物工程学专家Sona Shah和Teresa Cauvel联合开发了一款智能新生儿帽子，可以24小时对婴儿的体温和心率进行监测[1]；另外，有学者撰写的《1～3岁幼童服装蓝牙温度监测报警系统的研发》一文中表示，该系统可以时刻反映幼儿冷热程度，方便家长为孩子增减衣服；而另几位学者撰写的《基于GSM的天然气自动抄表系统设计》一文，则详细论述了利用单片机的特性进行的应用研发，即通过日本山武Azbil气体微小流量传感器，将流速转化为电压信号发送给单片机，经过算法处理后，得到用户实时用量，并通过GSM通信模块发送给用户与燃气公司，甚至当天然气泄露时，系统还能向用户报警[2]。从实验结果来看，单片机系统运行稳定、测量精确度高、数据传输的故障率低，具有较高的应用价值。

因此，本研究尝试将此技术应用于智能服装领域。目前，市场上大多儿童智能产品如阿玛丁手表、儿童手机复合功能繁多，但缺乏主动报警机制，若设备离身，便不能起到很好的保护作用，进而无法智能判断儿童的地理位置并自动报警；并且由于儿童的分辨能力和操作能力有限，这些设备的功能在儿童被拐骗时发挥的作用就显得比较薄弱[3]，再者是导体容易过热且成本过高。本设计尝试将定位功能和报警功能继续优化并应用在服装领域。

1.2 GPS/GSM技术的研究现状

GPS是新一代卫星导航与定位系统，在军事、能源交通、国土资源、城市建设与管理等多个领域有着广泛的运用[4]，未来会成为消费市场的巨大增长点之一。

近年来，我国还广泛开展了GPS静态和动态定位的理论和技术研究，研制开发了一系列GPS高精度定位软件和GPS网与地面结合的平差软件以及邃密定轨软件，实现了商品化，并打入了国际市场。

泛欧数字蜂窝移动通信网简称GSM系统，GSM原意为“移动通信特别小组”，是1982年欧洲邮电主管部门会议为研发第二代数字蜂窝移动系统而建立的机构[5]。到了21世纪早期，已不止100个国家使用GSM网络通信标准。1994年，中国才引进GSM并且迅速发展。我国通信行业有三巨头：中国移动、中国电信以及中国联通，其中，中国移动和中国联通都各有GSM网络。根据2014年的资讯报告得知，中国移动用户总数高达8.07亿户，其中有5亿客户使用GSM网络，而中国联通也有1.50亿用户使用GSM网络[6]。由此可见，使用最广泛、最具代表性的全球通信系统仍是第二代数字移动通信系统。

2 研究目的及意义

从研究的实际意义来看，本研究提高了儿童在被动情况下的安全性，也让家长在儿童发生危险后的第一时间得到讯息并采取挽救措施。从实用性角度来分析，本研究在GPS和GSM的系统设计上仅保留了快速定位功能和自动报警功能，可以有效避免功能过多导致的设备卡顿及成本难以控制的问题，具有良好的稳定性和安全性，适合企业快速生产推广。

3 中童防丢失服装设计

3.1 面料的选择

在童装设计中，面料应避免过硬或过厚，这样可以满足中童身体成长发育的需求，避免服装对中童身体造成过大的压力，防止服装阻碍他们正常的肢体活动[7]。

3.2 款式与功能设计

本研究选择无帽圆领套头的卫衣，相对于套头连帽卫衣来说，无帽圆领套头卫衣更能修饰颈部线条，穿戴时显得脖子纤长，在视觉上拉长了身高。由于中童对外界正处于探索时期，普遍活泼好动，玩耍时容易磕碰，服装要兼顾加护功能，比如在服装的胸口、袖肘、肩膀等部位采用双层面料拼接进行加厚防护设计，以达到防损耐磨的效果。同时，进一步优化智能元件的续航能力，使定位时间可以持续10天左右。

服装与智能化防丢失芯片的结合方式为嵌入式设计，即在魔术贴的背面进行定位开口、掏洞，将智能元件缝于内部。魔术贴可在穿戴时贴上、清洗时撕下，快捷方便，既不会显得突兀，也不会被扒手发现后强行扒下儿童的衣服，解决了智能元件不能深度浸水的问题。

4 中童防丢失功能系统设计

4.1 防丢失功能系统

设计的产品应该具备相应的功能，最终确认设计防丢失功能系统总流程，所设计的电子产品硬件部分主要模块见图1。

图1 防丢失系统结构示意

4.2 相关功能的实现原理

4.2.1 快速定位

快速定位主要分成GPS模块和GSM模块。GPS模块与人造卫星无线连接，精准定位后，将采集的经度、纬度以及海拔高度等数据信息传送至单片机[8]，GSM模块从单片机模块收到指令后，再实时传输到终端设备。

4.2.2 自动报警

用户设置初始位置到预想位置的距离，作为预设“安全距离”值[9]，植入单片机。单片机模块控制GPS模块，将初始位置、实际位置实时保存，并将数据传输到单片机中。单片机中的运算单元实时比较实际距离与“安全距离”的数值，结果再反馈回单片机，由此来实现自动报警功能。

5 总结与展望

本研究将GPS/GSM等技术与服装设计结合，以解决儿童丢失的社会问题，同时，也为服装行业注入了新鲜的血液。针对中童功能性服装设计，防丢失智能系统利用GPS/GSM的便捷性、高效性和低伤害性，实现快速定位、自动报警的功能，达到第一时间找到丢失儿童的目的，希望能为后续研究者提供经验。