一种智能戒毒监测系统的设计

叶玉婷 章 磊 白青岗

(湖北理工学院电气与电子信息工程学院 湖北 黄石 435003)

0 引 言

目前社会上主要戒毒方式分为强制性戒毒和自愿性戒毒。截止2016年底，全国共设立了789个戒毒药物维持治疗门诊(含29辆流动服药车)、600余个延伸服药点。但由于各戒毒所往往更注重短期戒毒人员的生理戒断，却难以保证其“心理戒断”，而心理戒断和康复由于其周期长、难度大的特点，更是让高达百分之九十的复吸率居高不下[1-3]。

为了更深层次地服务戒毒人员，本文设计了一种集实时监测、定位、一键求助等功能的智能戒毒监测系统。该系统是基于嵌入式技术、互联网云平台等设计开发的一款新型智能产品，可实时监测戒毒者的身体状况信息、位置信息和预警信息。同时，通过记录戒毒人员有规律的出没点，利用大数据对其进行行为预判，戒毒机构可做出相应的处理，以减小戒毒人员二次吸毒或参与贩毒犯罪的可能性。

1 系统设计

如图1所示，整个系统包括智能戒毒手环、PC端戒毒管理平台和手机管理APP三部分。智能戒毒手环通过STM32单片机[4]控制心率传感器MAX30102[5]和定位通信模块MC20实时监测戒毒者的身体状况信息和位置信息。利用MC20模块中的GPRS技术，智能戒毒手环将相关监测信息和当突发情况发生时的预警信息，实时发送给基于阿里云平台[6]开发的后台管理程序。戒毒监管人员通过PC端戒毒管理程序或者手机APP，可实时监测戒毒者的身体状况信息，并在收到预警信息后，实时定位戒毒者的地理位置，以提供及时救助。同时，利用阿里云平台大数据服务功能记录戒毒人员有规律的出没点，后台管理程序可对戒毒人员进行行为预判，以减小戒毒人员二次吸毒或参与贩毒犯罪的可能性。

1.1 硬件电路设计

经研究表明，吸毒时人的心率加快，体温下降，因此我们在戒毒手环上集成了一个集脉搏血氧仪和心率监测仪生物传感器的MAX30102模块，以监测辨别戒毒人员的身体状态。MAX30102采用一个1.8 V电源和一个独立的5 V用于内部LED的电源进行供电，并通过IIC通信协议同STM32F103RBT6单片机进行通信。其电路设计原理图和相应的PCB图如图2、图3所示。

图3 MAX30102模块电路PCB图

如图4所示，在智能戒毒手环中植入的控制电路中主要包括STM32F103RBT6单片机、MC20无线定位通信传输模块、MAX30102心率传感器、电源管理电路和3.3伏降压电路。当佩戴者戴上手环时，STM32F103RBT6单片机通过IIC通信协议[7]接收MAX30102心率传感器从佩戴者手腕脉搏处实时检测、传输过来的心率、脉搏信息。STM32F103RBT6单片机再向MC20模块发出控制指令，通过MC20模块中的GPRS功能，利用TCP协议或UDP协议将监测信息传送到部署在阿里云服务器的后台管理程序，从而实时监测戒毒人员的身体状态。

图4 戒毒手环硬件原理图

1.2 软件设计

单片机控制电路的软件设计流程图如图5所示。STM32F103RBT6单片机[8-9]一方面通过IO口读取来自MAX30102心率传感器的心率脉搏信息，另一方面使用串口发送AT指令控制MC20模块，并通过串口读取MC20返回的定位信息。当心率脉搏信息超过预设的报警阈值时或用户按动一键报警信息时，用AT指令控制MC20模块的无线透传功能以指定的格式将上述信息上传到安装在云平台上的管理程序。安装在云平台上的后台管理程序通过百度地图API，可以在百度地图上实时显示戒毒手环佩戴者的定位信息[10]。

2 系统测试

如图6所示，在系统测试环节中，三个实验人员分别佩戴三个智能戒毒手环。开启手环后，手环将佩戴者的实时位置信息和身体状况信息发送给PC端戒毒管理中心。当佩戴者发出求救信息时，在PC端戒毒管理程序能及时接收到智能戒毒手环发送的求救信息，并对其位置信息进行定位，以展开救援。

图6 定位求救测试图

如图7所示，当三个实验人员如果在同一地点同时出现3次以上时，戒毒管理程序也会发出预警信息，以减小戒毒人员二次吸毒或参与贩毒犯罪的可能性。

图7 定位预警测试图

3 结 语

本文设计了一种集实时监测、定位和一键求助等功能为一体的智能戒毒监测系统。相较于传统戒毒方式，本文的智能戒毒监测系统在安全性、智能性、可追溯性、实时性方面都有明显优势。