可穿戴技術(shù)在單警裝備中的應(yīng)用模式研究

李勝廣 譚林 周千里2

1．公安部第一研究所 2．北京市公安局 3．警務(wù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)公安部重點實驗室

谷歌眼鏡集聲控搜索、攝影、錄像、導(dǎo)航、通訊等多種功能于一體，在諸多人眼中儼然是當今最科幻的電子產(chǎn)品?？纱┐魇街悄茉O(shè)備如雨后春筍般現(xiàn)身，蘋果、三星、小米、百度等科技廠商均提前布局可穿戴電子設(shè)備領(lǐng)域。可穿戴計算機給人們提供了一種全新的人機交互模式，以使用者的身體為物理支撐環(huán)境，通過眼鏡、手表、腕帶、紐扣、背包、背心、皮帶等形式穿戴在使用者身上。可穿戴性是其區(qū)別于其它計算系統(tǒng)（傳統(tǒng)PC、PDA等）最顯著的特征之一，既包括穿戴在人體的舒適性，又包括用戶與可穿戴裝備之間的交互關(guān)系。

一、可穿戴裝備現(xiàn)狀與發(fā)展

（一）可穿戴裝備的現(xiàn)狀

目前已經(jīng)問世和即將問世的可穿戴裝備基本包括四大類：

（1）運動和健康輔助的Jawbone Up、Nike+Fuelband、Fitbit Flex，以及百度的咕咚手環(huán)、大麥計步器等；

（2）可以不依附于智能手機的獨立智能設(shè)備iWatch，以及即將面世的果殼智能手表；

（3）作為互聯(lián)網(wǎng)輔助產(chǎn)品的谷歌眼鏡、百度Eye類產(chǎn)品；

（4）與物聯(lián)網(wǎng)密切相關(guān)的加拿大Thalmic Labs的體感設(shè)備MYO等。

谷歌眼鏡：具有智能手機、聲音控制拍照、視頻通話、GPS定位、上網(wǎng)、文字信息處理和電子郵件等功能。

索尼Smart watch MN2：安卓系統(tǒng)、支持多點觸控、與手機通過藍牙連接，可查看通訊錄、接收短信、查找手機、快捷回復(fù)短信、安裝APP等功能。

百度咕咚手環(huán)：用戶可以在官網(wǎng)上進行數(shù)據(jù)承載、展示，并可在社交網(wǎng)站上進行分享。當處于運動模式時，該手環(huán)能24小時記錄佩戴者的活動情況，包括行走的里程、步數(shù)和消耗的卡路里；當處于睡眠模式時，能監(jiān)測睡眠質(zhì)量和睡眠深淺狀態(tài)。

小米手環(huán)：每天記錄全天活動，計算行走距離及熱量消耗，30天超長續(xù)航，并且價格僅為79元。

Nike+ FuelBand 2.0手環(huán)：用戶可以為自己設(shè)定每日活躍程度目標，以及他們希望達成多少。FuelBand 2.0手環(huán)通過20個LED彩燈進行記錄。FuelBand內(nèi)置的USB接口可以與Nike+網(wǎng)站相同步，或通過藍牙與免費的iPhone應(yīng)用同步，從而記錄并跟蹤每一天的活動和進展。

（二）可穿戴裝備的發(fā)展

據(jù)艾媒咨詢（iiMedia Research）數(shù)據(jù)顯示，2012年中國可穿戴裝備市場各種設(shè)備出貨量達到230萬部，預(yù)計到2015年，中國可穿戴裝備市場出貨量將超過4000萬部。艾媒咨詢分析認為，隨著全球可穿戴裝備市場的逐漸興起，中國可穿戴裝備市場也將迎來高速增長，而中國市場將逐漸成為全球可穿戴裝備市場的核心。不同形態(tài)的各種可穿戴裝備也將從各個方面進入人們的生活，成為未來市場的熱點。

美國咨詢公司高德納（Gartner）的預(yù)計更為樂觀，認為2016年可穿戴智能設(shè)備的全球市場規(guī)模將達到100億美元。美國科技博客Business Insider也有文章指出，到2018年，這一領(lǐng)域的全球市場規(guī)模將突破120億美元。

二、單警裝備和可穿戴技術(shù)的融合

為什么研究可穿戴技術(shù)在單警裝備中的應(yīng)用模式，主要有以下幾個原因：

（一）情報主導(dǎo)警務(wù)的要求

情報主導(dǎo)警務(wù)，狹義上說是把公安情報工作置于基礎(chǔ)、先導(dǎo)的位置，以構(gòu)建全方位、多層次的情報信息網(wǎng)和情報信息系統(tǒng)為基礎(chǔ)，進行公安情報的搜集整理、分析研判工作，根據(jù)分析研判得出的情報信息，把握社會動態(tài)特點與規(guī)律，為公安決策提供依據(jù)，引導(dǎo)警務(wù)工作重點，有針對性地采取“打、防、管、控”措施，先發(fā)、精確打擊各類違法犯罪活動，實現(xiàn)公安工作的主動性。以智能眼鏡為例，可穿戴單警裝備將情報的搜索與警務(wù)工作緊密結(jié)合起來，不僅能夠?qū)崟r實地獲取信息，而且前端智能可穿戴裝備具有某些重點人員的人臉識別等功能，實現(xiàn)了警員執(zhí)勤過程中情報的獲取。

（二）云端應(yīng)用模式的推進

隨著云計算和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)取證方式已越來越不能適應(yīng)公安工作的需要。可穿戴單警裝備能夠提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)的云端取證技術(shù)體系架構(gòu)，通過云端取證工作模式，實現(xiàn)取證工作的跨地域快速響應(yīng)、遠程設(shè)備快速調(diào)用、分析取證便捷迅速、系統(tǒng)整體部署實現(xiàn)快、即插即用等特點。

（三）大數(shù)據(jù)鏈條上的有力補充

目前，警務(wù)工作中大數(shù)據(jù)的獲取主要依賴大量固定式的視頻監(jiān)控、各類人工采集數(shù)據(jù)輸入、社會資源數(shù)據(jù)導(dǎo)入等。部署在地面上的巡警、治安、便衣、交警等各類警察通過可穿戴單警裝備所獲取的情報資源，如果能夠?qū)崟r連接后臺，將為目前的警務(wù)大數(shù)據(jù)提供有力補充。

三、可穿戴裝備在公安領(lǐng)域中的應(yīng)用模式思考

（一）公安單警裝備

單警裝備是指公安機關(guān)各警種單警在巡邏、執(zhí)法、檢查等警務(wù)活動中，依據(jù)《公安部單警裝備配備標準》規(guī)定，穿著、攜帶和使用的裝備。單警裝備分為“必配”和“選配”兩種類型，“必配”是指公安單警完成基本工作任務(wù)所必須配備的裝備，包括警服、手銬、伸縮警棍、強光手電、催淚噴射器、急救包、多功能腰帶、防割手套、對講機；“選配”是指根據(jù)實際工作需要有選擇配備的裝備，包括槍支、警務(wù)通、防刺服、警用制式刀具、警用水壺、警用裝備包。

從功能上分，單警裝備可以分成三大類：（1）攻擊類單警裝備，制服違法犯罪分子的裝備；（2）防護類單警裝備，保護民警自身安全的裝備；（3）數(shù)字類單警裝備，記錄執(zhí)法現(xiàn)場、通訊和遠程辦公等裝備。具體如圖3所示。

實際上，移動警務(wù)終端的研究和應(yīng)用已經(jīng)開展了很多年，各地公安機關(guān)也都先后進行了諸多實踐和探索，取得了不錯的成效，同時存在一定的不足：

（1）從一線民警調(diào)研，攻擊類、防護類單警裝備種類較多，但數(shù)字類單警裝備種類功能均比較單一。雖然執(zhí)法儀等裝備集成了數(shù)碼相機、錄音筆、GPS定位等功能，警務(wù)通集成了手機、對講機、遠程辦公系統(tǒng)等功能，但這些裝備仍然相對笨重、功能單一、科技感不強。

（2）各警種終端配備多樣導(dǎo)致不同業(yè)務(wù)工作需要配備不同的終端，增加了一線民警負擔(dān)，給警務(wù)信息共享也帶來一定的困難。

（3）以電臺為主的警務(wù)終端能夠很好解決語音通信的問題，但由于終端屏幕和網(wǎng)絡(luò)帶寬問題，移動數(shù)據(jù)應(yīng)用，特別是無線寬帶數(shù)據(jù)的應(yīng)用一直是軟肋。此外，專用警務(wù)終端無法做到7×24小時服務(wù)于民警，用戶體驗和便攜性也一直是專用終端的弱項。

（4）特殊情況下需要隱蔽偵查時，專用終端不易于保密和隱藏，可穿戴裝備則更方便偽裝。

（二）功能需求

可穿戴單警裝備通過無線通信，實現(xiàn)低耗、靈活、便捷的數(shù)據(jù)傳輸，在民警的執(zhí)勤過程中隨時檢測民警的位置信息和狀態(tài)，監(jiān)測周圍環(huán)境和被關(guān)注對象，并通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至監(jiān)控中心，及時發(fā)現(xiàn)可疑情況，實現(xiàn)靈活警力調(diào)配和聯(lián)動指揮。目前的警用執(zhí)法儀已具有可穿戴裝備的雛形，包括錄音錄像等功能。

目前，可穿戴單警裝備應(yīng)具備以下全部或部分功能：

1．位置服務(wù)

可穿戴單警裝備應(yīng)能夠獲取民警所在的位置。目前，可通過GPS/北斗/AGPS等獲得民警當前位置信息。

2．秘拍秘錄

目前的執(zhí)法儀通過一鍵式操作即可控制拍照、攝像、錄音、送話、回放等功能，實現(xiàn)民警在現(xiàn)場的執(zhí)法記錄功能?？纱┐鲉尉b備應(yīng)具有聲音控制拍照、視頻通話、數(shù)據(jù)通信、方向辨明等功能，未來應(yīng)實現(xiàn)人臉抓拍識別、聲音拾取識別、人體步態(tài)識別等更智慧的功能。

3．生命體征監(jiān)測

包括體溫、脈搏/心率、呼吸、血壓等指標。

4．人體狀態(tài)監(jiān)測

公安民警每天面對殺人、搶劫、強奸等各類罪犯，受到人身攻擊的幾率較大。通過人體運動模型，實現(xiàn)多傳感器協(xié)同監(jiān)測，可以獲取包括民警的靜止、跌倒、扭打等異常行為信息。

5．運動監(jiān)測

計算民警每天行走距離及熱量消耗，記錄全天活動，提供健康監(jiān)測。

6．高速安全通信

民警的各類信息具有高私密性，在傳輸過程中應(yīng)采取措施，實現(xiàn)高速安全的通信。

（三）典型的可穿戴單警裝備

從具有可穿戴式雛形的執(zhí)法儀，到未來的智能眼鏡、智能手表、電子腕帶、智能戒指、智能警戒、智能衣服、智能腰帶、智能手套、智能紐扣、智能背包、智能鞋子，可穿戴式裝備將全副武裝公安民警。

可穿戴單警裝備可實現(xiàn)實時監(jiān)測警員脈搏、體溫等健康體征，實時定位、通信，實時采集音視頻、人臉圖像抓拍識別，實時監(jiān)測身體狀態(tài)（摔倒、打斗、長時間靜止）、報警等。

目前，比較典型的可穿戴單警裝備在國際上有兩個成功案例：

2014年5月，倫敦500名警察配備了Taser Axon Body可穿戴攝像頭，散布在首都的10個區(qū)內(nèi)執(zhí)法。這款可穿戴攝像頭擁有130度廣角鏡頭，可輕松固定在警員的制服、太陽鏡和帽子上。這些攝像頭能夠方便警員記錄犯罪證據(jù)，也可防止有些警員不當執(zhí)法。有研究表明，警員配備可穿戴攝像頭執(zhí)法，能夠大大減少警員在執(zhí)法過程中使用武力（案例顯示減少60%）的情況。與一般可穿戴攝像頭不同的是，Taser Axon Body擁有一個云服務(wù)平臺。Taser產(chǎn)品捕捉到的視頻會通過藍牙傳輸至智能手機（iOS或Android系統(tǒng)），然后通過移動數(shù)據(jù)連接上載至Taser的云平臺Evidence.com。

另據(jù)一名迪拜警方的官員2014年初稱，迪拜交警和交通員已經(jīng)開始測試使用谷歌眼鏡。同時，相關(guān)部門還開發(fā)了兩款專門應(yīng)用，一個用于拍攝和上傳違反交規(guī)的人的照片，另一個則能夠通過車牌號識別車輛。通過迪拜警方開發(fā)的應(yīng)用，警察能夠便捷地將違規(guī)照片上傳至警方數(shù)據(jù)庫，還能夠記錄下車牌號，了解汽車信息——拍下的車牌號可與數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)做對照。

（四）可穿戴單警裝備的應(yīng)用限制

可穿戴單警裝備涉及的關(guān)鍵技術(shù)包括：微傳感器低功耗設(shè)計、封裝技術(shù)、可穿戴舒適性研究、抗震性、系統(tǒng)散熱、系統(tǒng)續(xù)航、交互技術(shù)、虛擬現(xiàn)實融合技術(shù)等。這些技術(shù)的發(fā)展瓶頸決定了可穿戴單警裝備目前的應(yīng)用限制。

1．微型傳感器技術(shù)

新時代的單警裝備對可穿戴的微型傳感器提出了新的需求，包括IC高性能運算、數(shù)據(jù)傳輸、小尺寸、低功耗和封裝。

2．電池續(xù)航技術(shù)

可穿戴單警裝備存在的最大問題是電池續(xù)航。簡單通過提高電池容量根本無法解決這個難題，因為增加電池容量勢必增加整體的體積和重量，影響可穿戴性能。通常采用三個方法來提高工作時間：（1）降低系統(tǒng)的功耗；（2）研究發(fā)明新的高容量電池，但高容量電池的安全性又需要重點關(guān)注；（3）借助人體發(fā)電的方式提高續(xù)航能力，這種方法需要開發(fā)新的裝置將人體動能轉(zhuǎn)化為電能。

3．可穿戴性能

可穿戴單警裝備的形狀系數(shù)是一個綜合指標，包括可穿戴單警裝備的尺寸、重量，直接決定其可穿戴的性能。形狀系數(shù)越小，可穿戴性能越好。如何進行結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，解決體積、性能、散熱及續(xù)航能力之間的均衡是比較棘手的問題。

4．交互問題

目前更多的可穿戴裝備是通過藍牙4.0與智能手機交互，智能手機提供了人機交互界面，但這種方式勢必會導(dǎo)致可穿戴裝備對智能手機的依賴。有些可穿戴裝備具有小寸屏，與平板電腦、智能手機的觸控體驗相比，交互起來也比較麻煩。

5．安全問題

可穿戴單警裝備需要高度重視安全問題，包括數(shù)據(jù)的采集、傳輸和接入最后的公安網(wǎng)，都需要高度關(guān)注其安全問題。

四、結(jié)束語

可穿戴技術(shù)前景廣闊，但目前并未像智能手機那樣顛覆業(yè)界格局和人們的生活習(xí)慣，用戶對可穿戴裝備的依賴性并不強?，F(xiàn)階段可穿戴單警裝備同樣存在用戶體驗差、缺乏突破性創(chuàng)新、產(chǎn)品同質(zhì)化、產(chǎn)品售價過高、個人隱私保護和安全性等多個亟待解決的問題。可穿戴單警裝備最終的目標是從“可穿戴”變?yōu)椤跋氪┐鳌?，從“炫技術(shù)”成為“順剛需”。

[1]劉開吉．警用裝備與保障[M]．中國人民大學(xué)出版社, 2012(12).

[2]徐永丹．基于X86構(gòu)架的可穿戴計算終端硬件設(shè)計與研究[D].成都: 電子科技大學(xué), 2010.

[3]黃志奇．可穿戴計算機可用性的關(guān)鍵問題研究[D]．成都: 電子科技大學(xué), 2009.

[4]夏傳龍．低功耗可穿戴計算機樣機研制[D]．成都: 電子科技大學(xué), 2007.

[5]李聲飛．基于WSN的穿戴式人體姿態(tài)與健康監(jiān)護系統(tǒng)的研制[D]．重慶: 重慶大學(xué), 2010.

[6]黃志奇, 王厚軍, 陳東義．可穿戴計算機的可穿戴決策模型研究[J]．電子測量與儀器學(xué)報, 2009, 11.

[7]孫健, 譚林, 李勝廣, 李莉．ZigBee語音通信與定位技術(shù)在監(jiān)所管理的應(yīng)用[J]．警察技術(shù)(公安監(jiān)所智能監(jiān)控技術(shù)專刊),2014(6).