一種智能戒毒監測系統的設計

葉玉婷 章 磊 白青崗

(湖北理工學院電氣與電子信息工程學院 湖北 黃石 435003)

0 引 言

目前社會上主要戒毒方式分為強制性戒毒和自愿性戒毒。截止2016年底，全國共設立了789個戒毒藥物維持治療門診(含29輛流動服藥車)、600余個延伸服藥點。但由于各戒毒所往往更注重短期戒毒人員的生理戒斷，卻難以保證其“心理戒斷”，而心理戒斷和康復由于其周期長、難度大的特點，更是讓高達百分之九十的復吸率居高不下[1-3]。

為了更深層次地服務戒毒人員，本文設計了一種集實時監測、定位、一鍵求助等功能的智能戒毒監測系統。該系統是基于嵌入式技術、互聯網云平臺等設計開發的一款新型智能產品，可實時監測戒毒者的身體狀況信息、位置信息和預警信息。同時，通過記錄戒毒人員有規律的出沒點，利用大數據對其進行行為預判，戒毒機構可做出相應的處理，以減小戒毒人員二次吸毒或參與販毒犯罪的可能性。

1 系統設計

如圖1所示，整個系統包括智能戒毒手環、PC端戒毒管理平臺和手機管理APP三部分。智能戒毒手環通過STM32單片機[4]控制心率傳感器MAX30102[5]和定位通信模塊MC20實時監測戒毒者的身體狀況信息和位置信息。利用MC20模塊中的GPRS技術，智能戒毒手環將相關監測信息和當突發情況發生時的預警信息，實時發送給基于阿里云平臺[6]開發的后臺管理程序。戒毒監管人員通過PC端戒毒管理程序或者手機APP，可實時監測戒毒者的身體狀況信息，并在收到預警信息后，實時定位戒毒者的地理位置，以提供及時救助。同時，利用阿里云平臺大數據服務功能記錄戒毒人員有規律的出沒點，后臺管理程序可對戒毒人員進行行為預判，以減小戒毒人員二次吸毒或參與販毒犯罪的可能性。

1.1 硬件電路設計

經研究表明，吸毒時人的心率加快，體溫下降，因此我們在戒毒手環上集成了一個集脈搏血氧儀和心率監測儀生物傳感器的MAX30102模塊，以監測辨別戒毒人員的身體狀態。MAX30102采用一個1.8 V電源和一個獨立的5 V用于內部LED的電源進行供電，并通過IIC通信協議同STM32F103RBT6單片機進行通信。其電路設計原理圖和相應的PCB圖如圖2、圖3所示。

圖3 MAX30102模塊電路PCB圖

如圖4所示，在智能戒毒手環中植入的控制電路中主要包括STM32F103RBT6單片機、MC20無線定位通信傳輸模塊、MAX30102心率傳感器、電源管理電路和3.3伏降壓電路。當佩戴者戴上手環時，STM32F103RBT6單片機通過IIC通信協議[7]接收MAX30102心率傳感器從佩戴者手腕脈搏處實時檢測、傳輸過來的心率、脈搏信息。STM32F103RBT6單片機再向MC20模塊發出控制指令，通過MC20模塊中的GPRS功能，利用TCP協議或UDP協議將監測信息傳送到部署在阿里云服務器的后臺管理程序，從而實時監測戒毒人員的身體狀態。

圖4 戒毒手環硬件原理圖

1.2 軟件設計

單片機控制電路的軟件設計流程圖如圖5所示。STM32F103RBT6單片機[8-9]一方面通過IO口讀取來自MAX30102心率傳感器的心率脈搏信息，另一方面使用串口發送AT指令控制MC20模塊，并通過串口讀取MC20返回的定位信息。當心率脈搏信息超過預設的報警閾值時或用戶按動一鍵報警信息時，用AT指令控制MC20模塊的無線透傳功能以指定的格式將上述信息上傳到安裝在云平臺上的管理程序。安裝在云平臺上的后臺管理程序通過百度地圖API，可以在百度地圖上實時顯示戒毒手環佩戴者的定位信息[10]。

2 系統測試

如圖6所示，在系統測試環節中，三個實驗人員分別佩戴三個智能戒毒手環。開啟手環后，手環將佩戴者的實時位置信息和身體狀況信息發送給PC端戒毒管理中心。當佩戴者發出求救信息時，在PC端戒毒管理程序能及時接收到智能戒毒手環發送的求救信息，并對其位置信息進行定位，以展開救援。

圖6 定位求救測試圖

如圖7所示，當三個實驗人員如果在同一地點同時出現3次以上時，戒毒管理程序也會發出預警信息，以減小戒毒人員二次吸毒或參與販毒犯罪的可能性。

圖7 定位預警測試圖

3 結 語

本文設計了一種集實時監測、定位和一鍵求助等功能為一體的智能戒毒監測系統。相較于傳統戒毒方式，本文的智能戒毒監測系統在安全性、智能性、可追溯性、實時性方面都有明顯優勢。