红外预警防护装置及包括其的可穿戴式设备与野外帐篷的制作方法

本实用新型涉及安全防护技术领域，特别涉及一种红外预警防护装置及包括其的可穿戴式设备与野外帐篷。

背景技术：

在治安良好的当代社会，妇女、儿童、老人等弱势群体依然是容易受到不法分子侵害的对象，尤其是在夜晚、路上行人较少以及偏僻的地方，因此可随身携带的防身报警装置可以为个人的安全防护提供保障。

然而，相关技术中的可随身携带的防身报警装置多需要在受到外力接触或佩戴者意识到危险进行人工操作时才能触发报警，但此时留给佩戴者采取措施如逃跑、报警等的时间很短或佩戴者很可能已经开始受到侵害，安全性低。此外，相关技术中的可随身携带的防身报警装置多需要外部电源供电，续航能力低，在一定程度上限制了防身报警装置随时随地进行防护预警的功能。因此，急需一种在远距离进行防护预警和续航能力强的防护预警装置。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本实用新型的一个目的在于提出一种红外预警防护装置，该装置可以起到红外预警作用，安全性高。

本实用新型的另一个目的在于提出一种可穿戴式设备。

本实用新型的再一个目的在于提出一种野外帐篷。

为达到上述目的，本实用新型一方面实施例提出了一种红外预警防护装置，包括：

报警器件；

电源模块；

与所述电源模块相连的开关模块；

至少一个被动式红外探测器，所述至少一个被动式红外探测器在探测到人体红外线时，输出脉冲信号；以及

微控制器，所述微控制器分别与所述至少一个被动式红外探测器、所述开关模块和所述报警器件相连，以在所述开关模块闭合且接收到所述至少一个被动式红外探测器输出的脉冲信号时，根据所述脉冲信号控制所述报警器件报警。

进一步地，所述微控制器还用于根据所述脉冲信号的强度生成报警控制信号，从而所述报警器件根据所述报警控制信号报警。

进一步地，所述电源模块可以为可拆卸式的移动电源，其中，所述移动电源为可充电电池或者超级电容。

进一步地，所述电源模块包括：

发电器件，所述发电器件在受到外力作用发生形变时输出电能；

储能子模块，所述储能子模块分别与所述发电器件和所述开关模块相连，以对所述发电器件输出的电能进行存储。

进一步地，所述发电器件包括至少一个摩擦发电机和/或至少一个压电发电机。

进一步地，所述储能子模块包括：

整流电路，所述整流电路的输入端与所述发电器件相连；

滤波电路，所述滤波电路的输入端与所述整流电路的输出端相连；

稳压电路，所述稳压电路的输入端与所述滤波电路的输出端相连；

变压电路，所述变压电路的输入端与所述稳压电路的输出端相连；以及

储能元件，所述储能元件的输入端与所述变压电路的输出端相连，所述储能元件的输出端与所述开关模块相连。

进一步地，基于红外预警防护装置，还包括：

电源子模块，所述电源子模块分别与所述储能子模块和所述开关模块相连，从而所述储能子模块为所述电源子模块充电。

进一步地，基于红外预警防护装置，还包括：

定位模块，所述定位模块与所述微控制器相连，以获取佩戴者所处位置信息；

无线通信模块，所述无线通信模块与所述微控制器相连，发送报警信息和所述佩戴者所处位置信息至智能客户端。

进一步地，基于红外预警防护装置，还包括：

录音模块，所述录音模块与所述微控制器相连，用于在报警的同时进行录音；

蓝牙模块，所述蓝牙模块与所述微控制器相连，并与移动终端进行通信，所述微控制器通过所述蓝牙模块控制所述移动终端报警。

进一步地，所述报警器件包括至少一个振动报警器和/或至少一个声音报警器。

进一步地，所述摩擦发电机的类型包括三层结构摩擦发电机、四层结构摩擦发电机或五层结构摩擦发电机中的一种或多种。

进一步地，所述摩擦发电机至少包含构成摩擦界面的两个表面，并且所述摩擦发电机至少具有构成信号输出端的两个电极，所述构成摩擦界面的两个表面中的至少一个表面上设有微纳结构。

本实用新型另一方面提出了一种可穿戴式设备，包括：上述的红外预警防护装置；并且发电器件设置在衣服本体的肘部、裤子本体的膝关节处、鞋子本体的底部；报警器件、开关模块、被动式红外探测器和微控制器均可以设置在上衣背部、袖口处、裤兜处、腰带上或鞋后跟上。

本实用新型再一方面提出了一种野外帐篷，包括：上述的红外预警防护装置；并且帐篷的顶端设置有多个所述被动式红外探测器进行360度全方位监测或设置有一个所述被动式红外探测器以旋转扫描的方式进行360度全方位监测。

根据本实用新型提出的红外预警防护装置及包括其的可穿戴式设备与野外帐篷，通过探测人体红外线，从而在开关模块闭合且接收到被动式红外探测器输出的脉冲信号时，根据该脉冲信号控制报警器件报警，对周围危险快速进行报警响应，一旦有人进入安全范围内，立即发出报警信号，起到红外预警作用，不但灵敏度高、误报率低，而且安全可靠、简单易实现。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本实用新型实施例一的红外预警防护装置的结构示意图；

图2为根据本实用新型实施例二的红外预警防护装置的结构示意图；

图3为根据本实用新型实施例二的储能子模块的结构示意图；

图4为根据本实用新型实施例三的红外预警防护装置的结构示意图；

图5为根据本实用新型实施例四的红外预警防护装置的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面参照附图对本实用新型的红外预警防护装置及包括其的可穿戴式设备与野外帐篷。图1为根据本实用新型实施例一的红外预警防护装置的结构示意图。如图1所示，红外预警防护装置100包括：报警器件10、电源模块20、开关模块30、至少一个被动式红外探测器40(PIR，Passive Infrared Detector)和微控制器50。

其中，开关模块30与电源模块20相连。在探测到人体红外线时，至少一个被动式红外探测器40输出脉冲信号。微控制器50分别与至少一个被动式红外探测器40、开关模块30和报警器件10相连，以在开关模块30闭合且接收到至少一个被动式红外探测器40输出的脉冲信号时，微控制器50根据脉冲信号控制报警器件10报警。本实用新型实施例的红外预警防护装置100可以识别人体特殊的红外信号，对周围危险快速进行报警响应，一旦有人进入安全范围，立即发出报警信号，起到红外预警作用，安全性高。

其中，在本实用新型的一个实施例中，微控制器50还用于根据脉冲信号的强度生成报警控制信号，从而报警器件10根据报警控制信号报警。

举例而言，至少一个被动式红外探测器40用于探测人体所发出的红外信号即人体红外线。其中，被动式红外探测器40的探测距离可以根据佩戴者要求进行初始调试和设置，在此不作详细赘述。

具体地，由于发热的物体都会产生红外线，不同温度下其辐射的红外线波长不同，如人体的体温恒定在37度，所以会固定辐射波长为10um的远红外线，因此被动式红外探测器40可以鉴于上述特征来进行人体侦测。例如，其原理可以为：当人体发出的波长为10um的红外线通过被动式红外探测器40前端的菲涅尔透镜聚焦到被动式红外探测器40的表面时，被动式红外探测器40本身所具有的滤光片可以只允许波长为8～14um的远红外线进入，被动式红外探测器40内部的传感器在接收到波长为10um的红外线时，会在热释电晶体上产生电荷移动，从而再驱动内部的MOS产生正弦波形式的信号，此信号经过被动式红外探测器40后端的运放放大后，可以通过比较器将超过或低于某个电压值的信号取出，从而使被动式红外探测器40输出脉冲信号。

另外，微控制器50的输入端与被动式红外探测器40的输出端相连，微控制器50用于对被动式红外探测器40输出的脉冲信号进行处理，以发出报警控制信号至报警器件10。其中，微控制器50内可以设置多个探测距离阈值，根据被动式红外探测器40输出的脉冲信号的强度输出不同的报警控制信号。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，报警器件10包括至少一个振动报警器和/或至少一个声音报警器。具体地，报警器件10的输入端与微控制器50的输出端相连，报警器件10用于响应微控制器50发出的报警控制信号，其中，微控制器50可以输出不同的报警控制信号，进而报警器件10可以根据不同的报警控制信号进行不同程度或方式的报警，在此不作具体限制。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，电源模块20可以为可拆卸式的移动电源，其中，移动电源可以为可充电电池或者超级电容等，解决了续航能力低的问题，提高了装置的续航能力。

此外，在本实用新型的实施例中，开关模块30的输入端与电源模块20的输出端相连，开关模块30用于控制电源模块20为微控制器50及其他用电器件供电。例如，当在人员密集的地方不需要使用红外预警防护功能时，可将开关模块30断开，使该装置停止工作，防止误报的情况发生。

下面对实施例一的红外预警防护装置的工作原理进行详细的介绍。

例如，佩戴者在夜间独自行走并佩戴本实用新型实施例的红外预警防护装置100时，可以将被动式红外探测器40的探头方向朝向背后，当有他人进入被动式红外探测器40的检测范围时，该红外预警防护装置100发出相应的报警信号，如根据设定的报警距离阈值，当他人进入第一报警距离之内时，如15m，微控制器50发出报警控制信号使振动报警器以第一频率振动，提示佩戴者有他人接近；当他人进入第二报警距离之内时，如10m，微控制器50发出报警控制信号使振动报警器以第二频率振动，其中，第二频率高于第一频率，表明他人距离更为接近；当他人进入第三报警距离之内时，如5m，则可以由声音报警器发出响亮且尖锐的警笛声，不但可以用来吓止欲实施不法行为的人员，而且可以向附近人员求助。

图2为根据本实用新型实施例二的红外预警防护装置的结构示意图。如图2所示，本实用新型实施例二的红外预警防护装置与实施例一的红外预警防护装置的不同点在于，不同于实施例一的电源模块为可拆卸式的移动电源，而是包括：发电器件21和储能子模块22。其中，发电器件21在受到外力作用发生形变时输出电能。储能子模块22分别与发电器件21和开关模块30相连，以对发电器件21输出的电能进行存储。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，发电器件21可以包括至少一个摩擦发电机和/或至少一个压电发电机。

其中，在本实用新型的一个实施例中，摩擦发电机的类型包括三层结构摩擦发电机、四层结构摩擦发电机或五层结构摩擦发电机中的一种或多种，摩擦发电机至少包含构成摩擦界面的两个表面，并且摩擦发电机至少具有构成信号输出端的两个电极。可选地，在本实用新型的一个实施例中，构成摩擦界面的两个表面中的至少一个表面上设有微纳结构，本实施例对此不作限定，举例说明如下：

作为一个示例，三层结构摩擦发电机包括：依次层叠设置的第一电极层，第一高分子聚合物绝缘层以及摩擦电极层。其中，第一高分子聚合物绝缘层与摩擦电极层相对的两个表面构成摩擦界面；第一电极层和摩擦电极层为摩擦发电机的输出端；可选地，第一高分子聚合物绝缘层和摩擦电极层相对设置的两个面中的至少一个面上设置有微纳结构。

作为一个示例，四层结构的摩擦发电机包括：依次层叠设置的第一电极层、第一高分子聚合物绝缘层、第二高分子聚合物绝缘层以及第二电极层。其中，第一高分子聚合物绝缘层与第二高分子聚合物绝缘层相对的两个表面构成摩擦界面；第一电极层和第二电极层为摩擦发电机的输出端。可选地，第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层相对设置的两个面中的至少一个面上设置有微纳结构。

作为一个示例，五层结构的摩擦发电机包括：依次层叠设置的第一电极层、第一高分子聚合物绝缘层、居间薄膜层、第二高分子聚合物绝缘层以及第二电极层。其中，第一高分子聚合物绝缘层与居间薄膜层和/或第二高分子聚合物绝缘层与居间薄膜层相对的两个表面构成摩擦界面。可选地，第一高分子聚合物绝缘层与居间薄膜层和/或第二高分子聚合物绝缘层与居间薄膜层相对设置的两个表面中的至少一个面上设置有微纳结构。

作为另一个示例，五层结构的摩擦发电机包括：依次层叠设置的第一电极层、第一高分子聚合物绝缘层、居间电极层、第二高分子聚合物绝缘层以及第二电极层。其中，第一高分子聚合物绝缘层与居间电极层和/或第二高分子聚合物绝缘层与居间电极层相对的两个表面构成摩擦界面。可选地，第一高分子聚合物绝缘层与居间电极层和/或第二高分子聚合物绝缘层与居间电极层相对设置的两个表面中的至少一个面上设置有微纳结构。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，如图3所示，储能子模块22包括：整流电路221、滤波电路222、稳压电路223、变压电路224和储能元件225。其中，整流电路221的输入端与发电器件21相连。滤波电路222的输入端与整流电路221的输出端相连。稳压电路223的输入端与滤波电路222的输出端相连。变压电路224的输入端与稳压电路223的输出端相连。储能元件225的输入端与变压电路224的输出端相连，储能元件225的输出端与开关模块30相连。

具体地，发电器件21用于为本实用新型实施例的红外预警防护装置100提供能量来源。摩擦发电机可以采用三层结构、四层结构或五层结构的摩擦发电机。压电发电机可以为氧化锌、PZT、PVDF等压电材料制作的压电发电机，本领域技术人员可以根据需要进行选择，此处不做限定。发电器件21产生的电能以交流的脉冲电的形式输出。

其中，储能子模块22的输入端与发电器件21的输出端相连，储能子模块22用于对发电器件21输出的交流的脉冲电进行存储。具体地，整流电路221用于将发电器件21产生的交流的脉冲电转换为单相脉动的直流电；滤波电路222用于将整流电路221输出的单相脉动的直流电进行滤波处理；稳压电路223用于将滤波电路222输出的滤除杂波干扰后的直流电进行稳压；变压电路224用于将稳压电路223输出的直流电进行变压；储能元件225用于将变压电路224输出的直流电进行存储。其中，在本实用新型的一个实施例中，储能元件225可以为锂电池、镍氢电池、超级电容等储能元件。

需要说明的是，本实用新型实施例中被动式红外探测器、微控制器和报警器件等设置和功能与实施例一相同，此处不再赘述。

图4为根据本实用新型实施例三的红外预警防护装置的结构示意图。如图4所示，在实施例一与实施例二的基础上可以得到本实用新型实施例的红外预警防护装置。不同点也是在于电源模块，其电源模块20包括：发电器件21、储能子模块22和电源子模块23。其中，电源子模块23分别与储能子模块22和开关模块30相连，从而储能子模块22可以为电源子模块23充电。

也就是说，在本实用新型的实施例中，发电器件21产生的交流的脉冲电经储能子模块22处理和储存后，可为电源子模块23充电以补充电能，并经开关模块30控制为微控制器50及其他用电器件供电。

需要说明的是，本实用新型实施例中被动式红外探测器、微控制器和报警器件等设置和功能与实施例一和实施例二相同，此处不再赘述。

图5为根据本实用新型实施例四的红外预警防护装置的结构示意图。如图5所示，在实施例一、实施例二、实施例三的基础上，举例而言，相对于实施例二，本实用新型实施例的红外预警防护装置100还可以包括：定位模块60和无线通信模块70。其中，定位模块60与微控制器50相连，以获取佩戴者所处位置信息。无线通信模块70与微控制器50相连，发送报警信息和佩戴者所处位置信息至智能客户端。

具体地，定位模块60可以为基于GPS的卫星定位模块，以用于获取佩戴者所处位置信息。无线通信模块70可以包括报警开关(图中未具体标识)和无线通信电路(图中未具体标识)，其中，报警开关用于控制无线通信电路将报警信息和佩戴者所处位置信息发送到智能客户端。

也就是说，本实用新型实施例的红外预警防护装置100，除具有实施例二的相应功能外，还能够由定位模块60不断对佩戴者的位置进行定位，当佩戴者受到他人的不法侵害时，可通过无线通信模块70将自身的位置信息和报警信息发送到智能客户端，从而向亲友求救。此外，当有他人长时间进入第三报警距离内而触发声音报警时，无线通信模块70可根据一定时间间隔多次将报警信息发送到智能客户端，以表示佩戴者遭受侵害的严重性，并避免仅单次发送报警信息可能导致的误判。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，本实用新型实施例的红外预警防护装置100还包括：录音模块(图中未具体标识)。其中，录音模块与微控制器50相连，录音模块用于在报警的同时进行录音。例如，当有他人被被动式红外探测器40探测到后，即自动开启录音功能，保存佩戴者被不法分子侵害的证据。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，本实用新型实施例的红外预警防护装置100还包括：蓝牙模块(图中未具体标识)。其中，蓝牙模块与微控制器50相连，并与移动终端进行通信，微控制器50通过蓝牙模块控制移动终端报警。例如，蓝牙模块将本实用新型实施例的红外预警防护装置100与佩戴者所携带的移动终端行连接，如手机，一旦触发报警信号时，由微控制器50控制佩戴者所携带的移动终端，利用移动终端自身的定位功能和通信功能，将报警信息发送到预先设定的亲友手机中。此外，当触发报警信号时，可自动开启移动终端的摄像功能，尽可能保留更多的证据。

进一步地，发电器件21可以设置在衣服本体的肘部、裤子本体的膝关节处、鞋子本体的底部。

也就是说，本实用新型实施例的红外预警防护装置100可采用可拆卸的方式设置在衣物上使用，如设置在上衣背部、袖口处、裤兜处、腰带上或鞋上。例如，将发电器件21封装后设置在上衣的肘部、裤子的膝关节处或鞋底内，将发电器件21以外的模块和元件封装后设置在上衣背部、袖口处、裤兜处、腰带上或鞋后跟上，此时，人在行走时，手臂及腿部的摆动、关节的弯曲以及鞋子的形变均可在发电器件21上施加一定的压力使其发生形变，从而输出电能，为电源子模块23补充电能或直接为本装置供电，被动式红外探测器40即可对佩戴者身后的情况进行实时监测。该红外预警防护装置100不但能够在人们行走时进行防护预警，还可用于酒店等公共场所的安全监控，如佩戴者在酒店休息时，可将该红外预警防护装置100对准门窗，当有他人接近时，发出相应报警信号，同时可以利用有线电源供电。

可选地，本实用新型实施例的红外预警防护装置100还可以设置在野外帐篷上，如帐篷顶端，采用相应的被动式红外探测器，即可在野外露营时随时监测猛兽等危险动物的出没并及时发出报警信号。设置在帐篷顶端时，既可通过设置多个被动式红外探测器进行360度全方位监测，也可通过设置一个被动式红外探测器以旋转扫描的方式进行360度全方位监测。

可选地，本实用新型实施例的红外预警防护装置100还可以设置在可穿戴式设备如手环或手表上，可设置多个被动式红外探测器来监测更大的范围。

可选地，本实用新型实施例的红外预警防护装置100还可集成在移动终端如手机中，即，将被动式红外探测器40设置在手机中，利用手机所具有的控制器、振动器和扬声器作为微控制器50和报警器件10。同时还可以调用手机的无线通信、录音、摄像、照相、定位等功能，达到安全防护的目的。

根据本实用新型实施例提出的红外预警防护装置，通过探测人体红外线，从而在开关模块闭合且接收到被动式红外探测器输出的脉冲信号时，根据该脉冲信号控制报警器件报警，对周围危险快速进行报警响应，一旦有人进入安全范围内，立即发出报警信号，起到红外预警作用，不但灵敏度高、误报率低，而且安全可靠、简单易实现，以及续航能力强，尤其是适合于妇女、儿童、老人等弱势群体在夜间出行时的安全预警，能够有效减少人身伤害事件的发生，而且适用于门窗的安防监测、野外露营的安全监测，简单可靠。

此外，本实用新型实施例还提出了一种可穿戴式设备，该可穿戴式设备包括上述的红外预警防护装置，并且发电器件可以设置在衣服本体的肘部、裤子本体的膝关节处、鞋子本体的底部，报警器件、开关模块、被动式红外探测器和微控制器均可以设置在上衣背部、袖口处、裤兜处、腰带上或鞋后跟上。由于具有了该红外预警防护装置，可以通过探测人体红外线，从而在开关模块闭合且接收到被动式红外探测器输出的脉冲信号时，根据该脉冲信号控制报警器件报警，对周围危险快速进行报警响应，一旦有人进入安全范围内，立即发出报警信号，起到红外预警作用，不但灵敏度高、误报率低，而且安全可靠、简单易实现，以及续航能力强，尤其适合于妇女、儿童、老人等弱势群体在夜间出行时的安全预警，能够有效减少人身伤害事件的发生，安全可靠。

本实用新型实施例还提出了一种野外帐篷，该野外帐篷包括上述的红外预警防护装置，并且野外帐篷的顶端可以设置有多个所述被动式红外探测器进行360度全方位监测或设置有一个所述被动式红外探测器以旋转扫描的方式进行360度全方位监测。由于具有了该红外预警防护装置，可以通过探测人体或动物的红外线，从而在开关模块闭合且接收到被动式红外探测器输出的脉冲信号时，根据该脉冲信号控制报警器件报警，对周围危险快速进行报警响应，一旦有人或动物进入安全范围内，立即发出报警信号，起到红外预警作用，不但灵敏度高、误报率低，而且安全可靠、简单易实现，以及续航能力强，尤其适合于夜间野外露营时的安全预警，能够有效减少人身伤害事件的发生，安全可靠。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。