阅读说明：本技术 一种可分离式充电的电子手铐 (Separable charging electronic handcuffs ) 是由 顾伟 磨善鹏 任志勇 于 2020-04-10 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种可分离式充电的电子手铐,包括受电端和给电端,给电端与受电端通过可拆卸方式连接且通过触点连接的方式实现充电及通信。给电端设置有电池与识别模块,受电端设置有识别、通信模块和定位模块,可以实时检测位置信息。受电端还设置有各类传感器,能够实时检测人员的生理信息。本发明解决在押人员电子手铐集中充电所需的场所、设备与管理问题,集中充电装置可以实现小型化便于安装与管理,同时可以实现设备的定位和人员生理信息的检测。(The invention provides a detachable charging electronic handcuff which comprises a power receiving end and a power supply end, wherein the power supply end is detachably connected with the power receiving end and realizes charging and communication in a contact connection mode. The power supply end is provided with a battery and an identification module, and the power receiving end is provided with an identification module, a communication module and a positioning module, so that the position information can be detected in real time. The power receiving end is also provided with various sensors which can detect physiological information of personnel in real time. The centralized charging device solves the problems of places, equipment and management required by centralized charging of the electronic handcuffs of escorting personnel, can realize miniaturization, is convenient to install and manage, and can realize the positioning of the equipment and the detection of the physiological information of the personnel.)

一种可分离式充电的电子手铐

技术领域

本发明涉及可穿戴电子产品领域，具体公开了一种可分离式充电的电子手铐。

背景技术

对于在押犯人或强制戒毒人员，电子手铐由于具备实时定位、运动模式识别、身份识别等功能正得到推广应用。

监管人员还希望电子手铐具备心率检测功能，获取服刑人员生命特征信息，以实现对自杀等异常行为的及早发现、对身体康复数据的持续记录。但心率检测功能的实现带来能耗的增加，导致电子手铐需要做成可充电电子产品，对于人们正常的生活、工作场景，手环、手表、手机等电子产品的充电习以为常，但对于在押服刑人员，给电子手铐“充电”是一个困难且麻烦的事情：1)由于安全管理的原因，不能把充电器发给个人，只能集体组织充电，而充电设备不便安装在每个监舍内，只能安排在集中场所内，对场所面积有要求；2)由于安全管理的原因，电子手铐不能取下充电，需要戴在手上充电，对充电设备有要求；3)存在蓄意不充满电或破坏设备以逃避监管的可能，给电子手铐充电过程会带来额外的管理工作量。这些因素，限制了电子手铐功能的扩展与应用。

发明内容

本发明目的在提供一种可分离式充电的电子手铐，以解决现有技术中存在电子手铐充电难以监管、实时心率监测等新功能难以应用的技术缺陷。

为实现上述目的，本发明提供了一种可分离式充电的电子手铐，包括受电端和给电端，受电端包括第二功能电路和为其供电的第二电源，给电端包括第一功能电路和为其供电的第一电源；给电端与受电端通过可拆卸方式连接且第一电源通过触点连接的方式为第二电源供电，第一电源通过外部供电装置进行供电。

优选地，受电端包括第二壳体，第二壳体上设置有顶杆、锁孔以及第二触点；给电端包括第一壳体以及设置于第一壳体表面用于通过触点连接方式与第二触点连接的第一触点，第一壳体内部还设置有锁芯，锁芯滑设于第一壳体内以当锁芯滑动时可以插入锁孔时实现电子手铐的结合和/或拔出锁孔时实现电子手铐的分离；第一壳体上设置有供顶杆通过的限位孔，第一壳体内部内设置有弹簧和滑杆，弹簧一端固定于第一壳体内部，另一端连接滑杆；滑杆在电子手铐结合时与顶杆的接触面重合，滑杆在电子手铐分离时在弹簧的作用下穿过限位孔，锁芯上还设置有供滑杆和顶杆通过的开孔。

优选地，锁孔内设置有永磁铁，锁芯采用可被永磁铁吸附的金属制成。

优选地，第二功能电路以及第二电源设置于第二壳体内，功能电路包括NFC模块、传感器、无线通信模块、定位模块以及第二主控制器，第二主控制器分别与NFC模块、传感器、第二无线通信模块以及第二定位模块连接；第二电源为第二主控制器、NFC模块、传感器、第二无线通信模块以及第二定位模块供电且通过触点连接的方式由给电端供电。

优选地，第一功能电路以及第一电源设置于第一壳体内，第一功能电路包括RFID模块、第一无线通信模块、第一定位模块以及第一主控制器，第一主控制器分别与RFID模块、第一无线通信模块以及第一定位模块连接；第一电源为第一主控制器、RFID模块、第一无线通信模块以及第一定位模块供电且通过触点连接的方式为受电端供电，第一电源通过外部充电装置供电。

优选地，传感器包括温度传感器、人体感应传感器、血压传感器、心率传感器、血氧传感器和加速度传感器。

优选地，第二无线通信模块和/或第一无线通信模块采用NFC、串口、USB接口方式通信中任意一种或几种的的结合。

优选地，第二无线通信模块采用蓝牙、UWB、Wi-Fi、Zigbee、LORA、NB-IOT、5G技术中的任意一种或几种实现室内定位和通信；第一定位模块采用GPS定位芯片和/或北斗定位芯片。

优选地，第二无线通信模块、第二定位模块以及第二主控制器和/或第一无线通信模块、第一定位模块以及第一主控制器采用CC2530和CC2540芯片中任意一种或者两者的结合。

优选地，第二壳体上还设置有按键，第二功能电路还包括报警电路，按键用于触发报警电路以实现主动报警功能。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明解决集中充电所需的场所与设备问题，集中充电装置可以实现小型、复用，节省空间且便于安装。

2、本发明实现对充电行为的管控，精准到人、准确发现电池未充电/未取走/未正确佩戴以及未充满电等问题，并可以实现对本人以及向监管人员的通知、告警，实现对蓄意不充满电或破坏设备以逃避监管等行为的发现与告警。

3、本发明分离式设计使得充电过程不需要取下电子手铐，也不需要戴在手上充电。

4、本发明使得充电及佩戴过程中电池始终处于电子及机械结构受控状态，不会出现电池被单独拿走的现象。

5、本发明分离式设计使得功能选择与场景适用得到扩展，服刑人员在监狱内可以使用蓝牙、UWB(超宽带)、Wi-Fi、Zigbee、RFID等室内定位技术，服刑人员在监外作业或就医时，可以选择具备GPS/北斗卫星定位功能的模块。

6、本发明分离式设计使得功能选择与场景适用得到扩展，可以实现心率、血压、体温等生命体征的实时监测及记录，以及早发现自杀、猝死、发热等情况并可对戒毒人员的身体恢复情况进行记录、分析。

下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明优选实施例提供的一种可分离式充电的电子手铐的系统结构框图；

图2为本发明优选实施例提供的第一壳体外部和第二壳体内部示意图；

图3为本发明优选实施例提供的受电端和给电端结合示意图；

图4为本发明优选实施例提供的受电端和给电端分离示意图；

图5为本发明优选实施例提供的受电端和给电端锁紧示意图；

图6为本发明优选实施例提供的第一主控制器和第二主控制器的电路结构图；

图7为本发明优选实施例提供的第一电源和第二电源的供电电路结构图；

图8为本发明优选实施例提供的第一电源和第二电源的显示电路结构图；

图9为本发明优选实施例提供的温度传感器电路结构图；

图10为本发明优选实施例提供的人体感应传感器电路结构图；

图11为本发明优选实施例提供的加速度传感器电路结构图；

图12为本发明优选实施例提供的心率和血氧传感器电路结构图；

图13为本发明优选实施例提供的NFC模块电路结构图；

图14为本发明优选实施例提供的报警电路结构图；

图15为本发明优选实施例提供的外部充电装置与受电端和给电端结合体的结合过程示意图；

图16为本发明优选实施例提供的外部充电装置与受电端和给电端结合体的结合状态示意图。

图中，1、给电端；11、锁芯；111、开孔；12、弹簧；13、滑杆；14、第一壳体；2、受电端；21、按键；22、锁孔；221、永磁铁；23、顶杆；24、第二触点；25、第二壳体；3、外部充电装置；31、微动开关；32、电磁铁；33、槽体。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

本发明提供了一种可分离式充电的电子手铐，参见图1，包括受电端2和给电端1，受电端2包括第二功能电路和为其供电的第二电源，给电端1包括第一功能电路和为其供电的第一电源；给电端1与受电端2通过可拆卸方式连接且第一电源通过触点连接的方式为第二电源供电，第一电源通过外部供电装置进行供电。

受电端2是长期穿戴在在押人员手上的一端，不能取下，一般做成手铐状，也可以根据需求做成手环状等其他形状。给电端1在处于与受电端2分离状态时可以由外部充电装置3对其进行充电，给电端1在处于与受电端2结合状态时可以对受电端进行充电。因此，第二电源与第一电源都属于可充电的电源，优选为锂电池。第一电源为第二电源充电的方式为通过触点连接的方式进行充电。采用的是现有的电子手表、手环采用的触点连接充电方式。

优选地，参见图2，受电端2包括第二壳体25，第二壳体25上设置有顶杆23、锁孔22以及第二触点24；给电端1包括第一壳体14以及设置于第一壳体14表面用于通过触点连接方式与第二触点24连接的第一触点，第一壳体14内部还设置有锁芯11，锁芯11滑设于第一壳体14内以当锁芯11滑动时可以插入锁孔22时实现电子手铐的结合和/或拔出锁孔22时实现电子手铐的分离；第一壳体14上设置有供顶杆23通过的限位孔，第一壳体14内部内设置有弹簧12和滑杆13，弹簧12另一端固定于第一壳体14内部，另一端连接滑杆13；滑杆13在电子手铐结合时与顶杆23的接触面重合，滑杆13在电子手铐分离时在弹簧12的作用下穿过限位孔，锁芯11上还设置有供滑杆13和顶杆23通过的开孔111。

优选地，锁孔22内设置有永磁铁221，锁芯11采用可被永磁铁221吸附的金属制成。

参见图3(a)-图3(d)，当受电端2与给电端1锁紧时，顶杆23和限位孔配合以保证受电端2与给电端1结合位置的准确性。当顶杆23插入限位孔到位时，锁芯11对准锁孔22，由于锁孔22内设置有永磁铁221，而锁芯11采用可被永磁铁221吸附的金属制成，因此，在磁铁的吸力下，锁芯11插入到锁孔22内，完成受电端2与给电端1的锁紧。此时，无法通过外力干预解锁，除非暴力拆卸第一壳体14。第一壳体14被暴力拆卸则会发出报警信号。

参见图4(a)-图4(d)，当将受电端2与给电端1分离，为给电端1充电时，选择的外部充电装置3与受电端2和给电端1的结合体设计有限位结构，受电端2和给电端1的结合体插入到在外部充电装置3内时，外部充电装置3可通过其内部安装的微动开关31或压电、光电等传感器感知到受电端2和给电端1的结合体插入到位并给出到位信号，外部充电装置3内置有电磁铁32，在接收到到位信号后启动电磁铁32，在外部充电装置3磁场的吸力下，给电端1上的锁芯11外移，锁芯11头部从锁孔22内脱出，受电端2和给电端1的结合体分离。分离装置过程如图15、图16(a)和图16(b)所示，外部充电装置3上设置有对于给电端1限位以及紧固的槽体33，槽体33内部还留有供锁芯11滑入的从而实现受电端2与给电端1分离的锁槽。外部充电装置3内的微动开关31在受电端2和给电端1的结合体插入时被触动，使得外部充电设备内的电磁铁32通电产生强磁场，完成对锁芯11的吸附。此时锁芯11插入锁槽，给电端1被固定在外部充电设备的槽体33内。

参见图5(a)-图5(d)，当将受电端2与给电端1的结合：给电端1在外部充电装置3内充好电后，将受电端2与外部充电装置3对接，这时受电端2上的顶杆23顶回滑杆13，滑杆13从锁芯11中脱出；充电装置可通过其内部安装的微动开关31或压电、光电等传感器感知到受电端2插入到位并给出到位信号，关闭电磁铁32，由外部充电装置3提供外部强磁场消失，给电端1上的锁芯11在锁孔22内部永磁铁221作用下回位，完成受电端2与给电端1的锁紧。

优选地，第二功能电路以及第二电源设置于第二壳体25内，功能电路包括NFC模块、传感器、无线通信模块、定位模块以及第二主控制器，第二主控制器分别与NFC模块、传感器、第二无线通信模块以及第二定位模块连接；第二电源为第二主控制器、NFC模块、传感器、第二无线通信模块以及第二定位模块供电且通过触点连接的方式由给电端1供电。

优选地，第一功能电路以及第一电源设置于第一壳体14内，功能电路包括RFID模块、第一无线通信模块、第一定位模块以及第一主控制器，第一主控制器分别与RFID模块、第一无线通信模块以及第一定位模块连接；第一电源为第一主控制器、RFID模块、第一无线通信模块以及第一定位模块供电且通过触点连接的方式为受电端2供电，第一电源通过外部充电装置3供电。

第一电源可以给第一功能电路供电，也可以为第二功能电源供电以及为第二电源充电。第二电源也能够给第二功能电路供电。受电端2与给电端1结合时，第一电源为第二功能电源供电以及为第二电源充电。

参见图6，图6采用的是CC2530芯片，第二主控制器和第一主控制器均是采用的该芯片。第二电源和第一电源如图7所示。第二电源和第一电源采用的是AD4057芯片，AD4057的第1引脚和第5引脚分别连接CC2530的第7引脚和第8引脚实现充电状态检测。如图8所示，第二电源和第一电源还包括了AMS1117_3.3芯片，通过该芯片可以对电池电量进行显示。保证第二电源和第一电源能够得到及时的充电。图中VBAT为外部充电设备的输入端口，VCC_3.3为对包括CC2530在内的芯片和电路供电的接口。

参见图13，图13是NFC模块示意图，其芯片的第25引脚至第28引脚分别与CC2530的第15引脚、第35引脚、第5引脚和第6引脚连接。受电端2的NFC模块可以读取给电端1的RFID模块的信息，以判别给电端1是否从受电端2上安装/取下。如果受电端2发现给电端1未在指定时间范围内从受电端2安装/取下，或者未能充满电，则可以给出告警信息。RFID模块不仅可以被NFC模块识别，也可以被外部充电装置3的读卡器识别。外部充电装置3可以通过给电端1中的RFID模块判别给电端1是否放置/离开充电装置以及相应的时间，外部充电装置3通过其充电电路给给电端1充电并获取电量等信息。如果外部充电装置3发现给电端1未在指定时间范围内放置/离开指定的充电位置，或者未能充满电，则可以给出告警信息。

第二功能电路和第一功能电路均可以通过RFID、蓝牙、UWB(超宽带)、Wi-Fi、Zigbee、LORA、NB-IOT、5G等技术实现室内定位以及无线通信功能。第一功能电路还具备GPS/北斗卫星定位功能模块以实现设备的定位。当受电端2和给电端1结合时，由第二功能电路实现定位功能，第一功能电路实现无线通信功能。

其中，RFID模块、无线通信模块以及定位模块所需的功能以及与主控制器的连接均采用现有技术实现。

第二功能电路和第二电源可以集成于一块PCB板上，并放置于第二壳体25内部任意位置。第一功能电路和第一电源可以集成于一块PCB板上，并放置于第一壳体14内部不影响弹簧12、滑杆13和锁芯11工作的位置。

优选地，传感器包括温度传感器、人体感应传感器、血压传感器、心率传感器、血氧传感器和加速度传感器。

图9-图12分别展示了各类传感器的电路结构图，图9展示的温度传感器的第2接口与CC2530芯片的第37引脚连接以测量在押人员的温度体征。图10展示的人体感应传感器采用的为GY2702芯片，其第3引脚与CC2530芯片的第38引脚连接以检测在押人员的受电端2佩戴状态。图11展示的加速度传感器采用的为ADXL345BCCZ芯片，其第8引脚、第9引脚、第13引脚和第14引脚分别与CC2530芯片的第12引脚、第13引脚、第6引脚和第5引脚连接以检测在押人员的运动状态。图12展示的心率与血氧传感器采用的为MAX30100芯片，其第2引脚、第3引脚和第13引脚分别与CC2530芯片的第5引脚、第6引脚以及第14引脚连接以检测在押人员的心率、脉搏和血氧饱和度等生理特征。生理特征可以通过无线通信模块发送到云端或者远端控制端，相关人员则可以实时检测在押人员的身体情况。

优选地，第二壳体25上还设置有按键21，第二功能电路还包括报警电路，按键21用于触发报警电路以实现报警功能。

参见图14，图14显示的SOS按键21电路与CC2530的第26引脚连接。当按下第二壳体25上的按键21时发出报警信号。当在押人员发生意外时可以通过按键21进行呼叫求救。

综上，本发明采用分离充电的方式以及对NFC、RFID以及无线通信技术的使用，将可穿戴电子产品的电池一分为二，解决了服刑人员电子手铐充电自动集中管理的问题，进而使得心率检测、NFC等能耗较高的功能得以在电子手铐产品中得以应用。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。