基于虚拟仪器的尸温及死亡时间检测系统

李 盛

（铁道警察学院，郑州 450053）

一、引言

随着低成本高性能的计算机资源普及运用，数字化测量平台逐渐成为测量仪器的基础。在20世纪80年代末美国研制成功虚拟仪器，代表了仪器发展的一种新方向。虚拟仪器是计算机技术与电子技术相结合而产生的一种新的仪器模式，它通常是由PC、模块化的功能硬件与用于数据分析、过程通信及图形用户界面的应用软件有机结合构成，使计算机成为一个具有各种测量功能的数字化测量平台、它利用软件在屏幕上生成各种仪器面板，完成对数据的处理、表达、传送、存储、显示等功能。

推断尸体死亡时间是刑事案件的一项重要程序，是法医实验室中经常需要开展的实验环节，也是公安类院校的学员均要学习的一项基本技能。准确、快速测算出尸体死亡时间，可极大地为警方在侦破案件中节省时间。传统的测量方法是利用温度计伸入尸体直肠中测量温度，利用所测温度数据手工计算尸体死亡时间。当前虚拟仪器测试技术已经广泛推广，该技术以计算机为平台，利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量在安全技术防范中的应用，具有性能高、开发时间少、集成度高等特点，如运用到尸体死亡时间的测量中，可以成为该技术与公安业务结合的典范，也符合科技强警的精神。

二、系统原理及硬件组成

1.系统原理。

虚拟仪器系统的开发离不开上位机和传感器，此系统设计原理可由下列步骤表示：

（1）将温度传感器的前端制作成适合尸体检测时所需要的形态（直肠检测），后端与计算机主板的并口引脚相连接。

（2）用VB所编辑的软件编写通信协议，读取传感器所测试的温度数据，并通过工程量转换法得到直肠中的实时温度。

（3）用VB所编辑的软件编写尸体死亡时间的计算算法。

（4）用VB所编辑的软件编写可软件视化操作界面。

系统原理如图1所示。

2.硬件组成。

图1系统原理图

图2系统硬件结构图

根据上述系统原理，系统硬件结构由三部分组成，即DS18B20温度传感器、计算机并口插头、台式计算机，如图2。DS18B20数字温度计是DALLAS公司生产的单总线器件，具有线路简单、体积小的特点，测量温度范围在－55℃到125℃之间，分辨率用户可以从9位到12位选择，正常人体的温度为0℃到37℃，使用该器件作为系统的传感器，完全满足开发的指标要求，可加快开发速度。由于DS18B20采用的是1-Wire总线协议方式，即在一根数据线实现数据的双向传输，计算机并口在硬件上并不支持单总线协议，因此必须采用软件的方法来模拟单总线的协议时序来完成对DS18B20芯片的访问。DS18B20是在一根I/O线上读写数据，对读写的数据位有着严格的时序要求。DS18B20有严格的通信协议来保证各位数据传输的正确性和完整性。该协议定义了几种信号的时序：初始化时序、读时序、写时序。所有时序都是将主机作为主设备，单总线器件作为从设备。而每一次命令和数据的传输都是从主机主动写时序开始，如果要求单总线器件回送数据，在进行写命令后，主机需启动读时序接收数据。

计算机并口为一种双向并口技术，它可以实现数据的同时输入和输出，就本项目而言，要设置计算机并口工作在EPP/ECP模式，实现数据双向读写。在硬件制作时，将温度传感器通过延长线焊接在计算机并口的公头卡座上，这样就可以实现该温度传感器与计算机的插拔连接，使得装置的拆卸十分方便，然后通过VB编写软件控制计算机的并口各个针脚，以达到对DS18B20读写目的，进而完成对周围环境温度的检测，并实时显示在软件界面中。将DS18B20的GND与并口的18-25脚相连接，数据读写引脚DQ与并口第2针脚相连接，VDD引脚与16针脚相连接。将并口18-25针脚用导线焊接在一起，以确保电源的地线稳定；并口的2脚为数据位，可实现双向读写，通过VB编写通信协议与DS18B20通信；并口的16脚为初始化针脚，通过软件置高时输出+5V电压，作为VCC输出电压给18B20供电。

三、软件及算法编写

1.控制测温传感器。

利用VB编写的上位机软件，控制并行口驱动DS18B20，向并行口的双向数据线的第一位写“1”来向DS18B20供电。由于单总线（1-Wire）器件DS18B20通信功能是分时完成的，有着自己独特的时序和操作命令，所以必须按通信协议进行，即初始化DS18B20（复位脉冲）→发ROM功能命令→发存储器操作命令→处理数据。在开发时需要添加相关的动态链接库文件支持所编写的软件对计算机并口的操作。

2.死亡时间算法。

算法是软件的灵魂，根据直肠温度计算死亡时间是本系统的核心，目前法医界普遍认可的公式为：

T=（37-temp）/0.83

此公式计算出春秋季节大概死亡时间，其中T代表死亡时间，temp代表直肠温度，如是夏季则将计算结果乘以1.4，如是冬季则乘以0.7，可以算出死者的大概死亡时间。

图3温度检测界面

3.软件界面设计及功能设计。

一个成熟软件除了具备精确的算法之外，还需要有基本的操作功能。软件界面如图3所示，利用VB的面向对象程序设计方式，可快速简便地实现界面和功能的设计，这里我们设定读取温度、春秋季死亡时间计算、夏季死亡时间计算、冬季死亡时间计算4个功能。

软件基本操作中添加示功能，当所使用该软件系统的计算机如果没有将并口的状态调节为ECP+EPP双向模式，则会弹出提示信息，按照提示信息调整计算机并口工作模式后方可使用软件，如图4所示。

四、实物图及试验

图4错误提示

图5硬件模块成品图

1.硬件设备成品如图5所示。

2.试验。

（1）由于不便使用动物直肠，所以用手掌温度模拟直肠温度，以测试试验软件的和硬件的功能是否可以运行，如图6所示。

图6模拟试验

（2）用软件进行测温，点击读取温度按键得到当前手掌内的温度值，再点击季节按键计算出不同季节下尸体的死亡时间，如图7所示。

图7软件计算结果

经过试验可知，该套系统的设计方案可行，软件编写的单总线通信协议符合要求，与硬件配合无故障，可以完成温度测量与尸体死亡时间计算的功能。

五、用途与意义

在对犯罪嫌疑人的抓捕过程中，早期的尸体现象对推测死亡时间可以精确到小时以内，这对犯罪嫌疑人的认定和排除有重要意义，也是命案现场要解决的最重要的问题之一。例如：“2003.7.21”双命案就是利用尸冷准确推算死亡时间成功侦破的典型案例，就是利用获得两具尸体死亡间隔的时间进行判断犯罪嫌疑人的停留时间，从而一举侦破这宗由装修该套住房的装修工导致的特大案件。可见警方对尸体死亡时间准确的判断对侦破抓捕工作具有重要意义。

本设备也不仅仅局限于检测尸冷，其他涉及温度的方面也可，如在对犯罪嫌疑人的抓捕过程中，对复杂环境、复杂地形的温度检测，可以判断犯罪嫌疑人在某处房屋、洞穴与其他地点是否藏匿过，推算逃离时长等，这对我们开展下一步抓捕行动具有重要作用。如南京与长沙警方在进行大规模搜捕周克华时，就可以利用温度传感系统对一些地点进行是否藏匿过或正在藏匿进行判断。在公安类院校的实验室教学过程中，判断尸体死亡时间是一个基本教学环节，利用该系统演示该实践过程，不仅生动形象，还可以吸引学生的注意力。综上所述，无论在公安业务实践中还是院校教学过程中，基于虚拟仪器的尸温及死亡时间检测系统都能起到关键的作用。

［1］ 陈列尊，陈卫东.虚拟仪器在教学中的运用［J］.电子产品世界，2001，（4）：53-54.

［2］ 李盛，赵传升.安全技术防范课堂实验教学方法及实验设备的研究［J］.河南广播电视大学学报，2013，（1）：104-105.

［3］ 李伟，王萍，胡萌.法医学［M］.郑州：铁道警官高等专科学校，2012：35-36.