物聯網人身安全系統研究

楊鎮澤　林正春　洪嘉鑫　張超

摘要：本文主要介紹了物聯網在人身安全領域中的應用，力求為實際解決群眾的日常求助與人身安全提供一個有效的方式。物聯網人身安全系統采取以用戶為中心，形成“環形網絡”的思想，可在用戶發生危險時，向“環形網絡”內的其他用戶發送求助信息，實現快速求助、快速救援的功能，從而保障用戶的人身安全。

關鍵詞：物聯網技術；移動應用程序；人身安全；環形網絡

中圖分類號：TH188.2 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）21-0103-02

一、引言

目前我國人身安全市場主要集中于解決兒童安全問題，應用物聯網技術推出智能手環、智能手表等可穿戴設備，具有一鍵報警、GPS定位、語音通話等功能，在一定程度上保障了兒童的人身安全，但是這些設備偏向于向親人好友求助。由于地域距離的關系，在發生危險時，親人好友并不能及時前往救援，錯過最佳的救援時間，所以也削弱了這些人身安全設備的安全性能。

在回收近550份關于《關于群眾人身安全意識的市場調查》的調查問卷中，我們發現群眾尤為關心人身安全問題，其中約70%的人普遍認為自己安全意識薄弱，安全技能匱乏；在外發生發生危險時，有35%的人表示尋求周圍人群的幫助，有59%的人表示冷靜面對；在他人發生危險時，有95%的人表示會大聲呼叫尋找幫助并報警來幫助求助者?；谖锫摼W技術的人身安全系統以用戶為中心，組建“環形網絡”，利用周圍用戶的及時救援性，能夠及時幫助求助者、及時組織救援者提供幫助、促進群眾學習安全知識與安全技能。

二、系統總體設計

物聯網人身安全系統由可穿戴式藍牙手環、手機應用終端、服務器端三部分組成。藍牙手環與手機應用配對連接，實現一鍵快速報警；手機應用與服務器連接，實現GPS定位，以用戶為中心的環形網絡，實現求助消息快速傳播，救援者快速到達的功能?；谝陨纤枷?，可將系統功能劃分成以下幾個模塊。

1.APP客戶端開發。智能手機作為日常生活中必備的通訊工具，為人們提供方便、快捷的生活方式，具有龐大的用戶群。在物聯網人身安全系統中，APP功能占主要部分，我們將手機APP主要功能劃分為兩個模塊：一鍵求助模塊，消息模塊。APP架構圖如下：

（1）一鍵求助。用戶在使用本功能之前，需事先讓APP與手環連接。當用戶遇到危險時，通過按動手環上的按鈕，求救信息通過藍牙傳輸到App上，App就會通知服務器向周圍一公里的救援者發送求救信息，組織群聊，保證救援者的安全，這時候救援者的手機會在內置地圖上顯示雙方的地圖連線，方便救援者前往救援，并實時記錄雙方的地理位置。另外，考慮到因為用戶的不正當操作，導致誤觸求助的情況，我們做了防誤觸措施，在設定的時間內，用戶解除求助狀態，即可取消求助操作。

（2）消息。消息是幫助用戶進行社交群聊的功能，系統的即時通信功能設計是基于開源的XMPP即時通信協議，采用C/S體系結構，通過TCP協議連接到服務器。通信信息都是以XML語句進行傳輸的，而具體的消息內容則嵌入在XML元素中。

客戶端：客戶端基于Android平臺進行開發。負責初始化通信過程，進行即時通信時，由客戶端負責向服務器發起創建連接請求。系統通過GPRS無線網絡與Internet網絡建立連接，通過服務器實現與Android客戶端的即時通信腳。

服務器端：服務器端則采用Openfire作為服務器。允許多個客戶端同時登錄并且并發的連接到一個服務器上。服務器對每個客戶端的連接進行認證，對認證通過的客戶端創建會話，客戶端與服務器端之間的通信就在該會話的上下文中進行。

2.基于藍牙協議棧的手環開發。物聯網主要有傳感、傳輸、控制3部分，傳感中的核心技術是無線傳感器網絡和射頻識別技術，從前端感知到的信息通過網絡通信協議傳輸到數據中心，數據中心根據分析過數據控制物品對應的動作或與其他物品交換信息，實現物與物的互聯[2]。在物聯網人身安全系統中，手環起著十分重要的地位，為用戶快速求助提供了可能。系統功能模塊分為MCU模塊、一鍵求助模塊、電源模塊。具體模塊與架構如下：

（1）MCU模塊。CC2540F256芯片是德州儀器開發的藍牙低功耗系統單芯片（So C），內置增強型的8051 MCU、RF收發器、8KB的RAM和256KB的閃存。由于CC2540自身集成了8051單片機，擁有21個通用IO口和2個UART，一個全速USB2.0，故整個手環的核心為主控芯片CC2540及其外圍電路組成MCU模塊[2]。

（2）一鍵求助模塊。一鍵求助模塊是通過判斷報警按鍵是否按下來確定是產生報警信號。當按下手環報警按鍵則單片機控制IO口輸出高低電平發送求助信號，向手機APP發送報警信號，交付服務器將求助信息傳播出去。

（3）電源模塊。電源模塊為整個電路提供運轉動力，采用41mAh鋰聚合物電池，設有USB接口，USB接口用于連接電源對電源模塊充電和/或用于獲取手環的數據接口；中央處理單元用于檢測電源模塊的電量以及是否充電完成。

三、結語

隨著科技的不斷發展，人類的生活已經越來越趨向信息化和智能化。在人們的生活越發輕松、便捷的環境下，人身的安全問題也愈發顯得重要。一切以人為本，所有的應用都應該圍繞人來提供服務[3]。目前國內群眾安全意識薄弱，人身安全市場仍存在較大的空白。本文提出一種基于物聯網的人身安全系統設計方案，通過智能手環、手機APP等設備的結合，實現了人類一鍵快速求助、快速組織救援等功能，為和諧社會、人類安全提供一種有效的保障、具有良好的市場前景。

參考文獻：

[1]劉強，崔莉，陳海明.物聯網關鍵技術與應用[J].計算機科學，2010，37（6）：1-4.

[2]洪琪璐，陸慧慧，趙慶嵐.基于CC2540的低功耗藍牙門鎖設計[J].微處理機Microprocessors.2016，（6）：72-75.

[3]韓偉.物聯網應用發展與人身安全[J].赤峰學院學報（自然科學版），2012，（1）：111-112.