防丟失的中童功能性服裝設計

黃 湘

（常熟理工學院，江蘇 常熟 215500）

為了最大限度地保障兒童的出行安全，本研究設計了基于防丟失定位系統的中童功能性服裝。通過全球定位系統（Global Positioning System，GPS）快速定位、全球移動通信系統（Global System for Mobile Communications，GSM）實施自動報警功能，可以實時將兒童所在地理位置發送給監控人，方便家長第一時間得到訊息采取相應的挽救措施，減少兒童丟失案件。

1 研究現狀

1.1 防丟失兒童產品研究現狀

隨著智能產品的深度研發，技術瓶頸逐漸突破，應用也變得更加成熟。隨著智能服裝逐漸進入人們的日常生活，人們對其關注度也越來越高。如源自美國的智能服飾品牌SMAQLO，將NASA銀離子抗菌技術應用于有機純棉中，可有效阻攔600多種細菌和病菌對嬰幼兒的侵害；哥倫比亞大學兩位生物工程學專家Sona Shah和Teresa Cauvel聯合開發了一款智能新生兒帽子，可以24小時對嬰兒的體溫和心率進行監測[1]；另外，有學者撰寫的《1～3歲幼童服裝藍牙溫度監測報警系統的研發》一文中表示，該系統可以時刻反映幼兒冷熱程度，方便家長為孩子增減衣服；而另幾位學者撰寫的《基于GSM的天然氣自動抄表系統設計》一文，則詳細論述了利用單片機的特性進行的應用研發，即通過日本山武Azbil氣體微小流量傳感器，將流速轉化為電壓信號發送給單片機，經過算法處理后，得到用戶實時用量，并通過GSM通信模塊發送給用戶與燃氣公司，甚至當天然氣泄露時，系統還能向用戶報警[2]。從實驗結果來看，單片機系統運行穩定、測量精確度高、數據傳輸的故障率低，具有較高的應用價值。

因此，本研究嘗試將此技術應用于智能服裝領域。目前，市場上大多兒童智能產品如阿瑪丁手表、兒童手機復合功能繁多，但缺乏主動報警機制，若設備離身，便不能起到很好的保護作用，進而無法智能判斷兒童的地理位置并自動報警；并且由于兒童的分辨能力和操作能力有限，這些設備的功能在兒童被拐騙時發揮的作用就顯得比較薄弱[3]，再者是導體容易過熱且成本過高。本設計嘗試將定位功能和報警功能繼續優化并應用在服裝領域。

1.2 GPS/GSM技術的研究現狀

GPS是新一代衛星導航與定位系統，在軍事、能源交通、國土資源、城市建設與管理等多個領域有著廣泛的運用[4]，未來會成為消費市場的巨大增長點之一。

近年來，我國還廣泛開展了GPS靜態和動態定位的理論和技術研究，研制開發了一系列GPS高精度定位軟件和GPS網與地面結合的平差軟件以及邃密定軌軟件，實現了商品化，并打入了國際市場。

泛歐數字蜂窩移動通信網簡稱GSM系統，GSM原意為“移動通信特別小組”，是1982年歐洲郵電主管部門會議為研發第二代數字蜂窩移動系統而建立的機構[5]。到了21世紀早期，已不止100個國家使用GSM網絡通信標準。1994年，中國才引進GSM并且迅速發展。我國通信行業有三巨頭：中國移動、中國電信以及中國聯通，其中，中國移動和中國聯通都各有GSM網絡。根據2014年的資訊報告得知，中國移動用戶總數高達8.07億戶，其中有5億客戶使用GSM網絡，而中國聯通也有1.50億用戶使用GSM網絡[6]。由此可見，使用最廣泛、最具代表性的全球通信系統仍是第二代數字移動通信系統。

2 研究目的及意義

從研究的實際意義來看，本研究提高了兒童在被動情況下的安全性，也讓家長在兒童發生危險后的第一時間得到訊息并采取挽救措施。從實用性角度來分析，本研究在GPS和GSM的系統設計上僅保留了快速定位功能和自動報警功能，可以有效避免功能過多導致的設備卡頓及成本難以控制的問題，具有良好的穩定性和安全性，適合企業快速生產推廣。

3 中童防丟失服裝設計

3.1 面料的選擇

在童裝設計中，面料應避免過硬或過厚，這樣可以滿足中童身體成長發育的需求，避免服裝對中童身體造成過大的壓力，防止服裝阻礙他們正常的肢體活動[7]。

3.2 款式與功能設計

本研究選擇無帽圓領套頭的衛衣，相對于套頭連帽衛衣來說，無帽圓領套頭衛衣更能修飾頸部線條，穿戴時顯得脖子纖長，在視覺上拉長了身高。由于中童對外界正處于探索時期，普遍活潑好動，玩耍時容易磕碰，服裝要兼顧加護功能，比如在服裝的胸口、袖肘、肩膀等部位采用雙層面料拼接進行加厚防護設計，以達到防損耐磨的效果。同時，進一步優化智能元件的續航能力，使定位時間可以持續10天左右。

服裝與智能化防丟失芯片的結合方式為嵌入式設計，即在魔術貼的背面進行定位開口、掏洞，將智能元件縫于內部。魔術貼可在穿戴時貼上、清洗時撕下，快捷方便，既不會顯得突兀，也不會被扒手發現后強行扒下兒童的衣服，解決了智能元件不能深度浸水的問題。

4 中童防丟失功能系統設計

4.1 防丟失功能系統

設計的產品應該具備相應的功能，最終確認設計防丟失功能系統總流程，所設計的電子產品硬件部分主要模塊見圖1。

圖1 防丟失系統結構示意

4.2 相關功能的實現原理

4.2.1 快速定位

快速定位主要分成GPS模塊和GSM模塊。GPS模塊與人造衛星無線連接，精準定位后，將采集的經度、緯度以及海拔高度等數據信息傳送至單片機[8]，GSM模塊從單片機模塊收到指令后，再實時傳輸到終端設備。

4.2.2 自動報警

用戶設置初始位置到預想位置的距離，作為預設“安全距離”值[9]，植入單片機。單片機模塊控制GPS模塊，將初始位置、實際位置實時保存，并將數據傳輸到單片機中。單片機中的運算單元實時比較實際距離與“安全距離”的數值，結果再反饋回單片機，由此來實現自動報警功能。

5 總結與展望

本研究將GPS/GSM等技術與服裝設計結合，以解決兒童丟失的社會問題，同時，也為服裝行業注入了新鮮的血液。針對中童功能性服裝設計，防丟失智能系統利用GPS/GSM的便捷性、高效性和低傷害性，實現快速定位、自動報警的功能，達到第一時間找到丟失兒童的目的，希望能為后續研究者提供經驗。