可穿戴技術在單警裝備中的應用模式研究

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．警務物聯網應用技術公安部重點實驗室

谷歌眼鏡集聲控搜索、攝影、錄像、導航、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品。可穿戴式智能設備如雨后春筍般現身，蘋果、三星、小米、百度等科技廠商均提前布局可穿戴電子設備領域。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。可穿戴性是其區別于其它計算系統（傳統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系。

一、可穿戴裝備現狀與發展

（一）可穿戴裝備的現狀

目前已經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、大麥計步器等；

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

（3）作為互聯網輔助產品的谷歌眼鏡、百度Eye類產品；

（4）與物聯網密切相關的加拿大Thalmic Labs的體感設備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、文字信息處理和電子郵件等功能。

索尼Smart watch MN2：安卓系統、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、快捷回復短信、安裝APP等功能。

百度咕咚手環：用戶可以在官網上進行數據承載、展示，并可在社交網站上進行分享。當處于運動模式時，該手環能24小時記錄佩戴者的活動情況，包括行走的里程、步數和消耗的卡路里；當處于睡眠模式時，能監測睡眠質量和睡眠深淺狀態。

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

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

（二）可穿戴裝備的發展

據艾媒咨詢（iiMedia Research）數據顯示，2012年中國可穿戴裝備市場各種設備出貨量達到230萬部，預計到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）的預計更為樂觀，認為2016年可穿戴智能設備的全球市場規模將達到100億美元。美國科技博客Business Insider也有文章指出，到2018年，這一領域的全球市場規模將突破120億美元。

二、單警裝備和可穿戴技術的融合

為什么研究可穿戴技術在單警裝備中的應用模式，主要有以下幾個原因：

（一）情報主導警務的要求

情報主導警務，狹義上說是把公安情報工作置于基礎、先導的位置，以構建全方位、多層次的情報信息網和情報信息系統為基礎，進行公安情報的搜集整理、分析研判工作，根據分析研判得出的情報信息，把握社會動態特點與規律，為公安決策提供依據，引導警務工作重點，有針對性地采取“打、防、管、控”措施，先發、精確打擊各類違法犯罪活動，實現公安工作的主動性。以智能眼鏡為例，可穿戴單警裝備將情報的搜索與警務工作緊密結合起來，不僅能夠實時實地獲取信息，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，實現了警員執勤過程中情報的獲取。

（二）云端應用模式的推進

隨著云計算和物聯網技術的發展，傳統取證方式已越來越不能適應公安工作的需要。可穿戴單警裝備能夠提供一種基于物聯網的云端取證技術體系架構，通過云端取證工作模式，實現取證工作的跨地域快速響應、遠程設備快速調用、分析取證便捷迅速、系統整體部署實現快、即插即用等特點。

（三）大數據鏈條上的有力補充

目前，警務工作中大數據的獲取主要依賴大量固定式的視頻監控、各類人工采集數據輸入、社會資源數據導入等。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，如果能夠實時連接后臺，將為目前的警務大數據提供有力補充。

三、可穿戴裝備在公安領域中的應用模式思考

（一）公安單警裝備

單警裝備是指公安機關各警種單警在巡邏、執法、檢查等警務活動中，依據《公安部單警裝備配備標準》規定，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”是指根據實際工作需要有選擇配備的裝備，包括槍支、警務通、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）數字類單警裝備，記錄執法現場、通訊和遠程辦公等裝備。具體如圖3所示。

實際上，移動警務終端的研究和應用已經開展了很多年，各地公安機關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）從一線民警調研，攻擊類、防護類單警裝備種類較多，但數字類單警裝備種類功能均比較單一。雖然執法儀等裝備集成了數碼相機、錄音筆、GPS定位等功能，警務通集成了手機、對講機、遠程辦公系統等功能，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致不同業務工作需要配備不同的終端，增加了一線民警負擔，給警務信息共享也帶來一定的困難。

（3）以電臺為主的警務終端能夠很好解決語音通信的問題，但由于終端屏幕和網絡帶寬問題，移動數據應用，特別是無線寬帶數據的應用一直是軟肋。此外，專用警務終端無法做到7×24小時服務于民警，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，實現低耗、靈活、便捷的數據傳輸，在民警的執勤過程中隨時檢測民警的位置信息和狀態，監測周圍環境和被關注對象，并通過網絡傳輸至監控中心，及時發現可疑情況，實現靈活警力調配和聯動指揮。目前的警用執法儀已具有可穿戴裝備的雛形，包括錄音錄像等功能。

目前，可穿戴單警裝備應具備以下全部或部分功能：

1．位置服務

可穿戴單警裝備應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，實現民警在現場的執法記錄功能。可穿戴單警裝備應具有聲音控制拍照、視頻通話、數據通信、方向辨明等功能，未來應實現人臉抓拍識別、聲音拾取識別、人體步態識別等更智慧的功能。

3．生命體征監測

包括體溫、脈搏/心率、呼吸、血壓等指標。

4．人體狀態監測

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，實現多傳感器協同監測，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，在傳輸過程中應采取措施，實現高速安全的通信。

（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實時監測警員脈搏、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，實時監測身體狀態（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個區內執法。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，也可防止有些警員不當執法。有研究表明，警員配備可穿戴攝像頭執法，能夠大大減少警員在執法過程中使用武力（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擁有一個云服務平臺。Taser產品捕捉到的視頻會通過藍牙傳輸至智能手機（iOS或Android系統），然后通過移動數據連接上載至Taser的云平臺Evidence.com。

另據一名迪拜警方的官員2014年初稱，迪拜交警和交通員已經開始測試使用谷歌眼鏡。同時，相關部門還開發了兩款專門應用，一個用于拍攝和上傳違反交規的人的照片，另一個則能夠通過車牌號識別車輛。通過迪拜警方開發的應用，警察能夠便捷地將違規照片上傳至警方數據庫，還能夠記錄下車牌號，了解汽車信息——拍下的車牌號可與數據庫中的數據做對照。

（四）可穿戴單警裝備的應用限制

可穿戴單警裝備涉及的關鍵技術包括：微傳感器低功耗設計、封裝技術、可穿戴舒適性研究、抗震性、系統散熱、系統續航、交互技術、虛擬現實融合技術等。這些技術的發展瓶頸決定了可穿戴單警裝備目前的應用限制。

1．微型傳感器技術

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、數據傳輸、小尺寸、低功耗和封裝。

2．電池續航技術

可穿戴單警裝備存在的最大問題是電池續航。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）降低系統的功耗；（2）研究發明新的高容量電池，但高容量電池的安全性又需要重點關注；（3）借助人體發電的方式提高續航能力，這種方法需要開發新的裝置將人體動能轉化為電能。

3．可穿戴性能

可穿戴單警裝備的形狀系數是一個綜合指標，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。形狀系數越小，可穿戴性能越好。如何進行結構創新，解決體積、性能、散熱及續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，包括數據的采集、傳輸和接入最后的公安網，都需要高度關注其安全問題。

四、結束語

可穿戴技術前景廣闊，但目前并未像智能手機那樣顛覆業界格局和人們的生活習慣，用戶對可穿戴裝備的依賴性并不強。現階段可穿戴單警裝備同樣存在用戶體驗差、缺乏突破性創新、產品同質化、產品售價過高、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”變為“想穿戴”，從“炫技術”成為“順剛需”。

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

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

[3]黃志奇．可穿戴計算機可用性的關鍵問題研究[D]．成都: 電子科技大學, 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, 2007.

[5]李聲飛．基于WSN的穿戴式人體姿態與健康監護系統的研制[D]．重慶: 重慶大學, 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]．電子測量與儀器學報, 2009, 11.

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