李 盛

（鐵道警察學院，鄭州 450053）

一、引言

隨著低成本高性能的計算機資源普及運用，數(shù)字化測量平臺逐漸成為測量儀器的基礎。在20世紀80年代末美國研制成功虛擬儀器，代表了儀器發(fā)展的一種新方向。虛擬儀器是計算機技術與電子技術相結合而產(chǎn)生的一種新的儀器模式，它通常是由PC、模塊化的功能硬件與用于數(shù)據(jù)分析、過程通信及圖形用戶界面的應用軟件有機結合構成，使計算機成為一個具有各種測量功能的數(shù)字化測量平臺、它利用軟件在屏幕上生成各種儀器面板，完成對數(shù)據(jù)的處理、表達、傳送、存儲、顯示等功能。

推斷尸體死亡時間是刑事案件的一項重要程序，是法醫(yī)實驗室中經(jīng)常需要開展的實驗環(huán)節(jié)，也是公安類院校的學員均要學習的一項基本技能。準確、快速測算出尸體死亡時間，可極大地為警方在偵破案件中節(jié)省時間。傳統(tǒng)的測量方法是利用溫度計伸入尸體直腸中測量溫度，利用所測溫度數(shù)據(jù)手工計算尸體死亡時間。當前虛擬儀器測試技術已經(jīng)廣泛推廣，該技術以計算機為平臺，利用高性能的模塊化硬件，結合高效靈活的軟件來完成各種測試、測量在安全技術防范中的應用，具有性能高、開發(fā)時間少、集成度高等特點，如運用到尸體死亡時間的測量中，可以成為該技術與公安業(yè)務結合的典范，也符合科技強警的精神。

二、系統(tǒng)原理及硬件組成

1.系統(tǒng)原理。

虛擬儀器系統(tǒng)的開發(fā)離不開上位機和傳感器，此系統(tǒng)設計原理可由下列步驟表示：

（1）將溫度傳感器的前端制作成適合尸體檢測時所需要的形態(tài)（直腸檢測），后端與計算機主板的并口引腳相連接。

（2）用VB所編輯的軟件編寫通信協(xié)議，讀取傳感器所測試的溫度數(shù)據(jù)，并通過工程量轉換法得到直腸中的實時溫度。

（3）用VB所編輯的軟件編寫尸體死亡時間的計算算法。

（4）用VB所編輯的軟件編寫可軟件視化操作界面。

系統(tǒng)原理如圖1所示。

2.硬件組成。

圖1系統(tǒng)原理圖

圖2系統(tǒng)硬件結構圖

根據(jù)上述系統(tǒng)原理，系統(tǒng)硬件結構由三部分組成，即DS18B20溫度傳感器、計算機并口插頭、臺式計算機，如圖2。DS18B20數(shù)字溫度計是DALLAS公司生產(chǎn)的單總線器件，具有線路簡單、體積小的特點，測量溫度范圍在－55℃到125℃之間，分辨率用戶可以從9位到12位選擇，正常人體的溫度為0℃到37℃，使用該器件作為系統(tǒng)的傳感器，完全滿足開發(fā)的指標要求，可加快開發(fā)速度。由于DS18B20采用的是1-Wire總線協(xié)議方式，即在一根數(shù)據(jù)線實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，計算機并口在硬件上并不支持單總線協(xié)議，因此必須采用軟件的方法來模擬單總線的協(xié)議時序來完成對DS18B20芯片的訪問。DS18B20是在一根I/O線上讀寫數(shù)據(jù)，對讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴格的時序要求。DS18B20有嚴格的通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。該協(xié)議定義了幾種信號的時序：初始化時序、讀時序、寫時序。所有時序都是將主機作為主設備，單總線器件作為從設備。而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機主動寫時序開始，如果要求單總線器件回送數(shù)據(jù)，在進行寫命令后，主機需啟動讀時序接收數(shù)據(jù)。

計算機并口為一種雙向并口技術，它可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的同時輸入和輸出，就本項目而言，要設置計算機并口工作在EPP/ECP模式，實現(xiàn)數(shù)據(jù)雙向讀寫。在硬件制作時，將溫度傳感器通過延長線焊接在計算機并口的公頭卡座上，這樣就可以實現(xiàn)該溫度傳感器與計算機的插拔連接，使得裝置的拆卸十分方便，然后通過VB編寫軟件控制計算機的并口各個針腳，以達到對DS18B20讀寫目的，進而完成對周圍環(huán)境溫度的檢測，并實時顯示在軟件界面中。將DS18B20的GND與并口的18-25腳相連接，數(shù)據(jù)讀寫引腳DQ與并口第2針腳相連接，VDD引腳與16針腳相連接。將并口18-25針腳用導線焊接在一起，以確保電源的地線穩(wěn)定；并口的2腳為數(shù)據(jù)位，可實現(xiàn)雙向讀寫，通過VB編寫通信協(xié)議與DS18B20通信；并口的16腳為初始化針腳，通過軟件置高時輸出+5V電壓，作為VCC輸出電壓給18B20供電。

三、軟件及算法編寫

1.控制測溫傳感器。

利用VB編寫的上位機軟件，控制并行口驅(qū)動DS18B20，向并行口的雙向數(shù)據(jù)線的第一位寫“1”來向DS18B20供電。由于單總線（1-Wire）器件DS18B20通信功能是分時完成的，有著自己獨特的時序和操作命令，所以必須按通信協(xié)議進行，即初始化DS18B20（復位脈沖）→發(fā)ROM功能命令→發(fā)存儲器操作命令→處理數(shù)據(jù)。在開發(fā)時需要添加相關的動態(tài)鏈接庫文件支持所編寫的軟件對計算機并口的操作。

2.死亡時間算法。

算法是軟件的靈魂，根據(jù)直腸溫度計算死亡時間是本系統(tǒng)的核心，目前法醫(yī)界普遍認可的公式為：

T=（37-temp）/0.83

此公式計算出春秋季節(jié)大概死亡時間，其中T代表死亡時間，temp代表直腸溫度，如是夏季則將計算結果乘以1.4，如是冬季則乘以0.7，可以算出死者的大概死亡時間。

圖3溫度檢測界面

3.軟件界面設計及功能設計。

一個成熟軟件除了具備精確的算法之外，還需要有基本的操作功能。軟件界面如圖3所示，利用VB的面向?qū)ο蟪绦蛟O計方式，可快速簡便地實現(xiàn)界面和功能的設計，這里我們設定讀取溫度、春秋季死亡時間計算、夏季死亡時間計算、冬季死亡時間計算4個功能。

軟件基本操作中添加示功能，當所使用該軟件系統(tǒng)的計算機如果沒有將并口的狀態(tài)調(diào)節(jié)為ECP+EPP雙向模式，則會彈出提示信息，按照提示信息調(diào)整計算機并口工作模式后方可使用軟件，如圖4所示。

四、實物圖及試驗

圖4錯誤提示

圖5硬件模塊成品圖

1.硬件設備成品如圖5所示。

2.試驗。

（1）由于不便使用動物直腸，所以用手掌溫度模擬直腸溫度，以測試試驗軟件的和硬件的功能是否可以運行，如圖6所示。

圖6模擬試驗

（2）用軟件進行測溫，點擊讀取溫度按鍵得到當前手掌內(nèi)的溫度值，再點擊季節(jié)按鍵計算出不同季節(jié)下尸體的死亡時間，如圖7所示。

圖7軟件計算結果

經(jīng)過試驗可知，該套系統(tǒng)的設計方案可行，軟件編寫的單總線通信協(xié)議符合要求，與硬件配合無故障，可以完成溫度測量與尸體死亡時間計算的功能。

五、用途與意義

在對犯罪嫌疑人的抓捕過程中，早期的尸體現(xiàn)象對推測死亡時間可以精確到小時以內(nèi)，這對犯罪嫌疑人的認定和排除有重要意義，也是命案現(xiàn)場要解決的最重要的問題之一。例如：“2003.7.21”雙命案就是利用尸冷準確推算死亡時間成功偵破的典型案例，就是利用獲得兩具尸體死亡間隔的時間進行判斷犯罪嫌疑人的停留時間，從而一舉偵破這宗由裝修該套住房的裝修工導致的特大案件。可見警方對尸體死亡時間準確的判斷對偵破抓捕工作具有重要意義。

本設備也不僅僅局限于檢測尸冷，其他涉及溫度的方面也可，如在對犯罪嫌疑人的抓捕過程中，對復雜環(huán)境、復雜地形的溫度檢測，可以判斷犯罪嫌疑人在某處房屋、洞穴與其他地點是否藏匿過，推算逃離時長等，這對我們開展下一步抓捕行動具有重要作用。如南京與長沙警方在進行大規(guī)模搜捕周克華時，就可以利用溫度傳感系統(tǒng)對一些地點進行是否藏匿過或正在藏匿進行判斷。在公安類院校的實驗室教學過程中，判斷尸體死亡時間是一個基本教學環(huán)節(jié)，利用該系統(tǒng)演示該實踐過程，不僅生動形象，還可以吸引學生的注意力。綜上所述，無論在公安業(yè)務實踐中還是院校教學過程中，基于虛擬儀器的尸溫及死亡時間檢測系統(tǒng)都能起到關鍵的作用。

［1］ 陳列尊，陳衛(wèi)東.虛擬儀器在教學中的運用［J］.電子產(chǎn)品世界，2001，（4）：53-54.

［2］ 李盛，趙傳升.安全技術防范課堂實驗教學方法及實驗設備的研究［J］.河南廣播電視大學學報，2013，（1）：104-105.

［3］ 李偉，王萍，胡萌.法醫(yī)學［M］.鄭州：鐵道警官高等專科學校，2012：35-36.