技术领域本发明涉及一种电磁锁表扣，具体涉及一种可穿戴设备用微型防摘安全保护电磁锁表扣及保护方法。
背景技术：
可穿戴设备(WearableDevices)是将传感器、无线通信、多媒体等技术嵌入人们的眼镜、手表、手环、服饰及鞋袜等日常穿戴中而推出的设备，可以采用紧体佩戴方式测量各项体征。例如，晨练时，通过蓝牙耳机监测血氧含量等；再例如，通过手表测量人体脉搏跳动情况等。目前，可穿戴设备已逐渐进入人们生活的每一个角落，为人类生活带来较大的变化。现有技术中，针对老人、儿童或病人等特定人群开发的具有安全看护功能的可穿戴设备，仅采用常规佩戴方式而佩戴到被看护人员的身体上，例如，对于具有人体参数测量功能的手表，仅采用普遍的表扣方式，佩戴到被看护人员的腕部。在实现本发明的过程中，发明人发现，上述佩戴方式存在以下问题：佩戴者可随意将可穿戴设备移除，导致无法保证数据采集的连续性和有效性，从而难以达到对特定人群的安全看护目的。例如，对于儿童，通过佩戴某类具有定位功能的可穿戴设备，使家长能够实时获知儿童位置，进而保障儿童的安全性。而如果儿童随意摘除该可穿戴设备，则无法充分发挥可穿戴设备的功能。因此，开发一种用于可穿戴设备的微型防摘安全保护设备，具有重要意义。
技术实现要素：
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种可穿戴设备用微型防摘安全保护电磁锁表扣及保护方法，可有效解决上述问题。本发明采用的技术方案如下：本发明提供一种可穿戴设备用微型防摘安全保护电磁锁表扣，包括：表扣本体(1)和锁扣(2)；所述锁扣(2)开设有通孔(2-1)；所述表扣本体(1)包括表扣外壳(3)，所述表扣外壳(3)设置有与所述锁扣(2)相适配的锁孔(4)，所述锁扣(2)可插入到所述锁孔(4)的孔内；所述表扣外壳(3)的内腔安装有电磁锁锁芯(5)、电磁线圈(6)、复位弹簧(7)、处理器(8)、接口电路(9)和供电电池；其中，所述电磁锁锁芯(5)的末端与所述复位弹簧(7)的一端固定连接，所述复位弹簧(7)的另一端固定到所述表扣外壳(3)的内壁；所述电磁锁锁芯(5)的外部套设所述电磁线圈(6)，所述电磁线圈(6)的供电引脚连接到所述处理器(8)的供电输出控制接口；所述处理器(8)的供电输入接口与所述供电电池连接；所述处理器(8)通过控制所述供电输出控制接口的通断电状态，进而控制所述电磁线圈(6)的通断电状态；当所述电磁线圈(6)断电时，所述复位弹簧(7)向所述电磁锁锁芯(5)施加复位弹力，使所述电磁锁锁芯(5)插入到位于所述锁孔(4)的锁扣(2)通孔(2-1)中，实现上锁；当所述电磁线圈(6)通电时，所述电磁线圈(6)向所述电磁锁锁芯(5)产生吸合力，并且，该吸合力大于所述复位弹簧(7)的压缩力，因此，使所述电磁锁锁芯(5)压缩所述复位弹簧(7)而向相反方向运动，进而使所述电磁锁锁芯(5)运动到所述锁扣(2)的通孔(2-1)外部，实现开锁；此外，所述处理器(8)还与所述接口电路(9)连接。优选的，所述表扣外壳(3)为铁材料，同时可作为所述电磁线圈(6)的轭铁，进而增强所述电磁线圈(6)的吸合力。优选的，所述电磁锁表扣用于固定到安装有可穿戴设备的表带上。优选的，所述电磁锁表扣与所述可穿戴设备的表带通过注塑、焊接、铆接或链扣方式固定。优选的，所述可穿戴设备用微型防摘安全保护电磁锁表扣为按扣、搭扣、蝴蝶扣、插扣或对扣结构形式。优选的，所述接口电路(9)为通信接口电路，包括I2C总线、SPI接口、并口、串行接口、WI-FI接口或蓝牙通信接口。优选的，所述表扣外壳(3)的内部还安装有用于扩展可穿戴设备功能的扩展功能单元；和/或所述扩展功能单元为传感器部件、执行器部件或收发器部件。本发明还提供一种可穿戴设备用微型防摘安全保护方法，包括以下步骤：步骤1，可穿戴设备固定有表带，该表带具有第1自由端和第2自由端；将表扣本体(1)固定到所述第1自由端，将锁扣(2)固定到所述第2自由端；步骤2，可穿戴设备自身配置有上位机；表扣本体(1)配置有处理器；所述处理器通过接口电路(9)与所述上位机进行双向通信，进而实现可穿戴设备防摘功能，具体包括：步骤2.1，当人体佩戴完成可穿戴设备，需要进行上锁操作时，上位机接收用户输入的携带有身份验证信息的上锁指令；步骤2.2，上位机对接收到的身份验证信息进行身份验证，判断该上锁指令是否来自合法授权用户，如果通过身份验证，则执行步骤2.3；步骤2.3，上位机向处理器发送上锁指令；步骤2.4，当处理器上电时，所述处理器接收到来自上位机的上锁指令；然后，处理器通过控制供电输出控制接口，进而使电磁线圈(6)断电；当电磁线圈(6)断电时，复位弹簧(7)向电磁锁锁芯(5)施加复位弹力，使所述电磁锁锁芯(5)插入到位于锁孔(4)的锁扣(2)通孔(2-1)中，实现上锁；步骤2.5，当需要从人体摘下可穿戴设备，即需要进行开锁操作时，上位机接收用户输入的携带有身份验证信息的开锁指令；步骤2.6，上位机对接收到的身份验证信息进行身份验证，判断该开锁指令是否来自合法授权用户，如果通过身份验证，则执行步骤2.7；步骤2.7，上位机向处理器发送开锁指令；步骤2.8，当处理器上电时，所述处理器接收到来自上位机的开锁指令；然后，处理器通过控制供电输出控制接口，进而使电磁线圈(6)通电；当电磁线圈(6)通电时，所述电磁线圈(6)向所述电磁锁锁芯(5)产生吸合力，并且，该吸合力大于所述复位弹簧(7)的压缩力，因此，使所述电磁锁锁芯(5)压缩所述复位弹簧(7)而向相反方向运动，进而使所述电磁锁锁芯(5)运动到锁扣(2)的通孔(2-1)外部，实现开锁。优选的，还包括：1)在电磁锁表扣为上锁状态下，如果发生意外断电状况，则由于电磁锁表扣通过复位弹簧的弹力而继续保持上锁状态；在电磁锁表扣为开锁状态下，如果发生意外断电状况，则电磁线圈(6)的吸合作用消失，复位弹簧自动回弹上锁；2)处理器设置有本地开锁功能，即：处理器存本地保存开锁密码，如果处理器接收到用户输入的正确的开锁密码，则处理器执行开锁操作；此外，处理器设置有锁死功能，即：当处理器接收到用户输入的错误开锁密码次数超过预设极大值时，处理器启动锁死功能，禁止用户再次尝试输入开锁密码；只有当处理器上电复位后，才会允许用户继续尝试输入开锁密码；3)处理器设置有远程开锁功能，即：当处理器接收到远端服务器通过网络发送的开锁指令时，所述处理器执行开锁操作；4)处理器设置有复位功能，即：处理器连接有复位端口；当处理器通过所述复位端口接收到复位信号时，处理器同时执行以下操作：a)处理器向上位机发送电磁锁扣复位的通知消息；b)处理器执行开锁操作；c)处理器将本地保存的开锁密码恢复到缺省密码；d)处理器记录复位次数，当达到允许的最大复位次数后，电磁锁扣永久上锁；5)处理器设置有休眠功能，即：处理器在设定时间间隔未收到来自上位机的交互消息时，处理器进入休眠省电状态，直到上位机发出任意命令，唤醒处理器，处理器才进入到工作状态；6)处理器和上位机支持心跳探测功能，即：上位机每隔一定时长，向处理器发送心跳探测命令，并判断是否在设定时间内，接收到处理器返回的心跳响应消息，如果接收到，则上位机得出电磁锁扣状态正常的结论；如果未接收到，则上位机得出电磁锁扣状态异常的结论，并启动应急措施。本发明提供的可穿戴设备用微型防摘安全保护电磁锁表扣及保护方法具有以下优点：(1)电磁锁扣支持必备的安全措施，防止被随意破解、复位或者断电破坏。例如，当将电磁锁表扣安装到可穿戴设备表带并上锁后，只有授权人员采用遥控或本地方式，才能打开电磁锁表扣，取下可穿戴设备；否则，既使电磁锁表扣被人为断电，或者，既使电磁锁表扣的电池能源被耗尽时，电磁锁表扣仍然继续保持上锁状态，仍然无法取下可穿戴设备，从而有效的保证了可穿戴设备的数据采集连续性和有效性，实现对被防护人员的安全防护作用；(2)电磁锁表扣具有体积小以及功耗低的优点，是一种专门针对可穿戴设备表带开发的微型化的电磁锁表扣。附图说明图1为本发明提供的电磁锁表扣的表扣本体和锁扣在分离状态下的示意图；图2为锁扣插入到表扣本体的锁孔后且在开锁状态下的示意图；图3为电磁锁表扣在上锁状态下的示意图。具体实施方式以下结合附图对本发明进行详细说明：本发明提供一种可穿戴设备用微型防摘安全保护电磁锁表扣，用于安装到可穿戴设备的表带，使可穿戴设备具有防摘功能，进而保证可穿戴设备的数据采集连续性和有效性，实现对被防护人员的安全防护作用。其中，可穿戴设备为现有技术中的任意可穿戴设备，包括但不限于普通电子手表、计步手环、智能手表、医疗腕带等设备。结合图1-图3，电磁锁表扣包括：表扣本体1和锁扣2；电磁锁表扣固定到可穿戴设备表带的方式，可采用注塑、焊接、铆接或链扣等方式，将表扣本体与表带的一个自由端固定，将锁扣与表带的另一个自由端固定，从而通过表扣本体1和锁扣2的锁合作用，实现人体佩戴可穿戴设备的功能。另外，本发明提供的电磁锁表扣，可灵活采用按扣、搭扣、蝴蝶扣、插扣或对扣等各种结构形式，本发明对此并不限制。具体的，锁扣2开设有通孔2-1；表扣本体1包括表扣外壳3；由于表扣本体的核心器件均整合在表扣外壳3的内部，因此，表扣外壳3采用高强度材料制成，可以防止一定程度的暴力拆解，提高电磁锁表扣的锁合防摘功能。表扣外壳3设置有与锁扣2相适配的锁孔4，锁扣2可插入到锁孔4的孔内；表扣外壳3的内腔安装有电磁锁锁芯5、电磁线圈6、复位弹簧7、处理器8、接口电路9和供电电池；其中，电磁锁锁芯5的末端与复位弹簧7的一端固定连接，复位弹簧7的另一端固定到表扣外壳3的内壁；电磁锁锁芯5的外部套设电磁线圈6，电磁线圈6的供电引脚连接到处理器8的供电输出控制接口；处理器8的供电输入接口与供电电池连接；处理器8通过控制供电输出控制接口的通断电状态，进而控制电磁线圈6的通断电状态；当电磁线圈6断电时，复位弹簧7向电磁锁锁芯5施加复位弹力，使电磁锁锁芯5插入到位于锁孔4的锁扣2通孔2-1中，实现上锁；当电磁线圈6通电时，电磁线圈6向电磁锁锁芯5产生吸合力，并且，该吸合力大于复位弹簧7的压缩力，因此，使电磁锁锁芯5压缩复位弹簧7而向相反方向运动，进而使电磁锁锁芯5运动到锁扣2的通孔2-1外部，实现开锁。通过对本发明提供的电磁锁表扣的上述结构进行分析，可以看出，电磁锁表扣采用常闭方式工作，即：如果电磁锁表扣被故意断电、或者供电中断，例如，可穿戴设备电量耗尽时，电磁锁表扣在复位弹簧的作用下，使电磁锁锁芯和锁扣扣合，实现断电时自动回弹上锁功能，直到恢复供电并用正确密码和开锁指令开锁，方能打开。因此，有效保证电磁锁表扣不会被随意打开，从而保证老人、儿童、犯人、病人等特定人群不会随便取下所佩戴的可穿戴设备。在上述结构的基础上，本发明还可以进行以下附属改进，从而从不同角度扩展电磁锁表扣的功能：(1)处理器8还与接口电路9连接，接口电路9为通信接口电路，包括I2C总线、SPI接口、并口、串行接口、WI-FI接口或蓝牙通信接口等。处理器通过接口电路9与设置于可穿戴设备等的上位机或其他远程服务器双向通信，实现授权范围的开锁和上锁功能，例如，当上位机接收到用户输入的开锁指令时，上位机首先通过密码或指纹、虹膜、心跳、声纹等生物特征，对用户身份进行验证，如果验证通过，则向处理器下发开锁指令，处理器在接收到来自上位机的开锁指令后，打开微型电磁锁表扣；然后，用户可以取下可穿戴设备。而当用户佩戴好可穿戴设备，当需要上锁时，上位机向处理器发送上锁指令，处理器再使电磁锁表扣上锁，防止用户随便取下可穿戴设备。(2)表扣外壳3采用铁材料，同时可作为电磁线圈6的轭铁，进而增强电磁线圈6的吸合力，实现上锁的牢固性。(3)表扣外壳3的内部还安装有用于扩展可穿戴设备功能的扩展功能单元；和/或扩展功能单元为传感器部件、执行器部件或收发器部件。具体的，当上位机因空间限制和技术原因而无法使用某些传感器、执行器或低功耗收发器时，例如，传感器(sensor)包括并不仅限于音频、光学、红外、紫外、加速度、角动量、重力、地磁、温湿度、气压、气体、光感、指纹、心跳、血压、血糖等；执行器包括并不仅限于磁簧、微泵等；低功耗收发器(RFtranceiver)包括并不仅限于BT、WIFI等时，可以在电磁锁表扣内部扩展相应的功能器件，扩展可穿戴设备的功能，而不必改动可穿戴设备本体结构。(4)电磁锁表扣的外壳、锁芯和控制接口等、均支持三防设计，防止使用时液体的渗入，造成设备损坏，延长电磁锁表扣使用寿命。本发明还提供一种可穿戴设备用微型防摘安全保护方法，包括以下步骤：步骤1，可穿戴设备固定有表带，该表带具有第1自由端和第2自由端；将表扣本体1固定到第1自由端，将锁扣2固定到第2自由端；步骤2，可穿戴设备自身配置有上位机；表扣本体1配置有处理器；处理器通过接口电路9与上位机进行双向通信，进而实现可穿戴设备防摘功能，具体包括：步骤2.1，当人体佩戴完成可穿戴设备，需要进行上锁操作时，上位机接收用户输入的携带有身份验证信息的上锁指令；步骤2.2，上位机对接收到的身份验证信息进行身份验证，判断该上锁指令是否来自合法授权用户，如果通过身份验证，则执行步骤2.3；步骤2.3，上位机向处理器发送上锁指令；步骤2.4，当处理器上电时，处理器接收到来自上位机的上锁指令；然后，处理器通过控制供电输出控制接口，进而使电磁线圈6断电；当电磁线圈6断电时，复位弹簧7向电磁锁锁芯5施加复位弹力，使电磁锁锁芯5插入到位于锁孔4的锁扣2通孔2-1中，实现上锁；步骤2.5，当需要从人体摘下可穿戴设备，即需要进行开锁操作时，上位机接收用户输入的携带有身份验证信息的开锁指令；步骤2.6，上位机对接收到的身份验证信息进行身份验证，判断该开锁指令是否来自合法授权用户，如果通过身份验证，则执行步骤2.7；步骤2.7，上位机向处理器发送开锁指令；步骤2.8，当处理器上电时，处理器接收到来自上位机的开锁指令；然后，处理器通过控制供电输出控制接口，进而使电磁线圈6通电；当电磁线圈6通电时，电磁线圈6向电磁锁锁芯5产生吸合力，并且，该吸合力大于复位弹簧7的压缩力，因此，使电磁锁锁芯5压缩复位弹簧7而向相反方向运动，进而使电磁锁锁芯5运动到锁扣2的通孔2-1外部，实现开锁。还包括：1)在电磁锁表扣为上锁状态下，如果发生意外断电状况，则由于电磁锁表扣通过复位弹簧的弹力而继续保持上锁状态；在电磁锁表扣为开锁状态下，如果发生意外断电状况，则电磁线圈6的吸合作用消失，复位弹簧自动回弹上锁；2)处理器设置有本地开锁功能，即：处理器存本地保存开锁密码，此密码可以由合法指令进行修改，并且，为提高密码使用的安全性，此密码经过安全方式加密保存，无法通过无损方式破解。如果处理器接收到用户输入的正确的开锁密码，则处理器执行开锁操作；此外，处理器设置有锁死功能，即：当处理器接收到用户输入的错误开锁密码次数超过预设极大值时，处理器启动锁死功能，禁止用户再次尝试输入开锁密码；只有当处理器上电复位后，才会允许用户继续尝试输入开锁密码；3)处理器设置有远程开锁功能，即：当处理器接收到远端服务器通过网络发送的开锁指令时，处理器执行开锁操作；4)处理器设置有复位功能，即：处理器连接有复位端口；当处理器通过复位端口接收到复位信号时，处理器同时执行以下操作：a处理器向上位机发送电磁锁扣复位的通知消息；b处理器执行开锁操作；c处理器将本地保存的开锁密码恢复到缺省密码；d处理器记录复位次数，当达到允许的最大复位次数后，电磁锁扣永久上锁；5)处理器设置有休眠功能，以节省电力，使电磁锁表扣具备超低待机功耗，保证电磁锁表扣长时间工作，具体的，处理器在设定时间间隔未收到来自上位机的交互消息时，处理器进入休眠省电状态，直到上位机发出任意命令，唤醒处理器，处理器才进入到工作状态；6)处理器和上位机支持心跳探测功能，即：上位机每隔一定时长，该时长可任意设置，向处理器发送心跳探测命令，并判断是否在设定时间内，接收到处理器返回的心跳响应消息，如果接收到，则上位机得出电磁锁扣状态正常的结论；如果未接收到，则上位机得出电磁锁扣状态异常的结论，并启动应急措施，此处，电磁锁扣状态异常的可能原因，包括人为剪断可穿戴设备表带的事件发生。综上所述，本发明提供的可穿戴设备用微型防摘安全保护电磁锁表扣及保护方法具有以下优点：(1)电磁锁扣支持必备的安全措施，防止被随意破解、复位或者断电破坏。例如，当将电磁锁表扣安装到可穿戴设备表带并上锁后，只有授权人员采用遥控或本地方式，才能打开电磁锁表扣，取下可穿戴设备；否则，既使电磁锁表扣被人为断电，或者，既使电磁锁表扣的电池能源被耗尽时，电磁锁表扣仍然继续保持上锁状态，仍然无法取下可穿戴设备，从而有效的保证了可穿戴设备的数据采集连续性和有效性，实现对被防护人员的安全防护作用；(2)本电磁锁表扣的机械和电子部分经过创新设计，解决了轭铁、衔铁、铁芯、线圈和锁扣等机械部件的微型化问题，并在内部留出了控制电路、传感器、执行器或收发器的安装空间，在确保安全牢固和三防的前提下，扩展了电磁锁表扣的功能，而不必改动可穿戴设备本体结构。(3)电磁锁表扣具有体积小以及功耗低的优点，是一种专门针对可穿戴设备表带开发的微型化的电磁锁表扣。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。