物联网技术在社会服务中的应用

◆姚婧瀛

（郑州外国语新枫杨学校 河南 450000）

物联网技术在社会服务中的应用

◆姚婧瀛

（郑州外国语新枫杨学校 河南 450000）

鉴于物联网技术作为未来智慧城市核心技术，提出了利用物联网RFID技术进行老人的出行保障服务，以促进社会服务应用功能。通过物联网技术应用分析和目前社会关注问题的研究，提出利用现代技术解决社会关注的老人社会服务问题的方案和策略，实现利用高科技提高社会管理功能的目标。

物联网；RFID技术；老龄社会；老年人

0 引言

社会信息化的快速发展，使物联网（The Internet of things）技术已在不知不觉中进入了我们的生活，智慧城市、智慧医疗、智能家居进入我们的视野。物联网技术是继智能手机之后的又一场信息技术革命，1苹果、谷歌和小米等企业利用物联网技术打造物联网生态圈，包括可穿戴、智能家居、车载电子产品等多个门类，并应用在各种不同领域。日常生活中手机、空调、私家车；水、电、热力流量的采集；还有飞机场入侵防御系统、机动车和非机动车的防盗系统，各类公共出行工具、高速公路 ETC收费系统等都使用了物联网技术。目前，果壳魔戒、小米手环等可穿戴设备应用的安全认证技术，当魔戒或手环等产品靠近手机时，射频信号通过线圈感应，安全认证自动启动，苹果Apple Watch进一步提升安全认证的级别，实现安全支付功能，物联网技术已经融入到我们生活的方方面面2。随着物联网技术越来越成熟，物联网技术在社会各个领域有广泛的需求和应用前景，本文主要探索物联网技术在老人社会服务方面的应用。

1 我国老龄化社会中的老年人社会服务

我国正加速进入老龄化社会，特别是大中城市的老龄化特征愈加明显，2013年，我国老年人口有2.02亿，占总人口的14.9%。2014年，我国60岁以上老年人口2.12亿，老龄化水平达到15.5%，特别是在独生子女一代进入45岁后，将面对4位或是以上老人的赡养问题，老人出行成为子女最为担忧的社会问题，也将会成为社会关注热点。老年人作为流动人员也占有一定比例，据中国国家卫计委流动老人健康服务专题调查显示，2015年我国 2.46亿的流动人口中，流动老人占流动人口总量的 7.2%，年龄中位数为64岁，其中低于70岁人口约占80%，70至79岁人口占18%，80岁以上的高龄流动老人约5%。我国提出的《社会养老服务体系建设规划（2011～2015年）》“9073”养老模式，居家养老、社区养老和机构养老分别占90%、7%和3%。“9073”养老格局中，如何提高养老服务能力与效率，社会如何提供一种保障性服务，让居家养老、社区养老和机构养老三种养老模式不是成为老人的自由生活的束缚和无奈选择，而是在技术的支持下改善老人的安全保障，提高老人自由生活保障。

国内物联网的研究始于2003年，但研究热潮从2010年才开始。3物联网技术可以在物品与物品，人与物品，人与人之间形成互连，这项技术应用在对老人出行方面，能够提供安全出行监护，提高社会管理水平。物联网技术使三种养老模式与医疗体系已经开始实现资源整合，如何在社会管理中使物联网技术和三种养老模式形成一种智慧服务模式，构建面向大规模老年人群的养老服务体系，已经成为急需解决的社会问题，鉴于这一实际社会问题，本创新研究小组通过社会调查发现，市场上现有的老人定位服务产品具有一定的缺陷，如其采集的数据不能传入社会公网进行快速查询和分析，也不能调用社会力量为老人形成一种社会服务和保护，鉴于以上情况，本文创新提出把RFID应用于老人出行社会服务，把老年人社会服务与物联网技术进行结合的设计思想，本创新项目实现了现代科技技术对老年人的社会服务功能。创新项目设计采用为老人配备RFID可穿戴设备的方式或是蓝牙设备、GPS设备等，同时在各个路口通过数据采集设备接收老人途经的各个路口情况，进行老人出行的记录。提高老年人的交通中的人身安全保障，在老年人走失时，能够及时发现其运动轨迹，便于寻找和发现，使老人及时得到社会救助。

项目还可进行功能扩展，通过配置感应器，对老人心跳、血压等身体状况进行监测，通过后台大数据分析功能，在老人出现特殊情况下启动报警，快速启动社会力量，还可为老年人健康医疗，通过大数据分析发现最佳治疗方案。

2 老年人出行保护测试

针对本项目，创新团队进行了社会监控设施走失查找实验，2016年8月25上午十二点实验人员A从郑州外国语新枫杨学校北门出发到雪松路口的的丹尼斯超市，途经休闲食品店，汽车配件店等安装有视频监控的店面，实验小组在下午两点开始对校园门口，翠竹街和雪松十字路口的交通路口监控录像以及街边紧邻丹尼斯超市的汽车配件店、休闲食品店朝向路口方向的视频监控进行调用，查找A的轨迹。

图1 A同学出行起点

实验小组通过A起点到终点路面上的各个监控点，按照时间点进行一帧一帧的查看，直到三点钟也没有发现任何踪迹，没有发现A学生从各个监控点穿过。

图2 A同学出行到达位置

通过实验，本文认为在老年人走失时的前两个小时是最为关键的时间点，若能够获得走失的起始点和行动轨迹就会提高走失老人找回率，现在社会管理启用“老大哥监控”，处处遍布监控设备，但图像监控不能快速智能提取、快速查找路面人员行动轨迹，只能依靠一帧帧的退回查找，此外，各种店面的监控设备不能联动，本文认为若能够使得社会监控设备和各种路边店铺监控设备进行联动，各个监控点组成一个大网，利用成熟的物联网技术不仅能够为老人提供社会服务，还能够降低社会治安成本，提高效率。而已有的老人定位产品果壳魔戒、小米手环等产品应用都存在一定的缺点，如，不能上传到云和公共数据服务平台，不能调用社会力量进行老人社会服务，老人走失后也不能进行出行轨迹的分析等，本研究认为社会管理中物联网技术应用能起到更好的效果。

3 物联网技术的老人出行管理应用

物联网是新一代信息技术的重要组成部分，通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络，物联网技术身份认证的应用能够实现老人社会保护服务，实现和谐社会的有效管理。

超高频无线射频识别系统设计，RFID系统主要由电子标签、读卡器、RFID中间件和计算机应用系统组成。RFID是自动识别技术的一种，采用无线射频方式对目标进行智能识别并获取相关数据，实现非接触式双向数据通信。4RFID识别系统具有穿透一般障碍物阅读标签的能力，能够在一些恶劣环境使用。通过无线电信号识别特定目标，无线电信号通过特定频率的电磁场把携带在老人身上的RFID标签数据传递到识别系统，在路口对标签进行自动识别或跟踪，识别系统与识别目标之间的数据读写通过非接触式完成。标签分为有源和无源标签，无源标签不需要电池供电，每次当老人进入路口管理系统的磁场时，携带或是附着老人身上的标签从磁场中获得能量。RFID系统还具有阅读速度极快，数据记忆容量大，安全性能高等优点，所以适宜于在大量数据存储的情况下使用（见表1）。

其中，标签芯片内存中写有每个老人的唯一身份信息数据，识别器与标签按照约定的通信协议进行信息交互，也就是说当附有标签的老人进入磁场内时，交通路口安装的识别器通过天线向标签发送指令，标签被激活后根据老人的交通遵守情况进行提醒服务系统按照指令内容将存储于芯片中的老人身份标识信息传给识别器，然后通过路口计算机软件系统负责提供一个可操作界面，存储识别信息或者通过互联网将数据共享。

表1 RFID系统标签各频段基本特性和参数比较5

4 交通路口物联网的构建

RFID智能管理系统由后台老人身份管理系统和前端硬件组成，后台老人身份管理系统包括：系统网络及机房硬件、系统管理软件、发卡器、操作电脑；前端硬件包括：标签、读写器、天线、手持读写器等。利用现有的交通路口的监控网络，进行功能的扩展，在主要路口安装监控天线，实时读取经过的老人卡标签信息，同时传输至后台服务器，在老人走失或是其他特殊情况时，能够及时报警，监控中心通过调用老人出行轨迹，进行查寻定位，此外还可通过手持设备进行找寻和身份识别。设计通过 QR2235超高频电子标签 UHF技术实现数据的外传，读写器采用孚思D2184D四通道超高频读写器进行数据的接收传输（图3）。

（1）设置RFID标签

通过标签唯一识别信息标示建立监测对象与标签的一一对应关系，标签中存储每个对象的唯一标识信息在一定条件触发被读取后传送到路口管理系统的存储设备，并传输给数据处理中心，进行数据共享。当老人携带标签进入交通路口感应区时，标签被激活，系统自动开启记录。

（2）路口构建RFID物联网络

在路口构建RFID物联网络，路面设置感应区域。网络由多个无线传感器节点互连接组成，传感器节点主要由数据收集模块（读卡器、AD转换器）、数据处理模块（单片机）、数据传输模块、电源四个部分组成。6读卡器器收集路口数据信息转换后传送给单片机进行数据存储和处理，传输到云或是经由无线通信模块与数据中心进行数据的传输7-8。

（3）协议层

交通路口传输网络通过管理多种多样的接入协议实现对外部传感器、智能元件的接入，包括对RFID、GPS、ZigBee、6LoWPAN、WiFi、蓝牙、红外等协议的广泛支持，便于设备扩展。这些协议所连接的设备可以是采集外界环境数据的传感器设备，也可以是执行标准服务的各种功能终端，如显示、驱动、制动设备等。

（4）客户端测试

（老人）智能可穿戴设备，需要进行认证测试，如，射频（RF）一致性测试，主要包括发信机测试和收信机测试两部分。

（5）路口数据收集模块

采用数据通用、多路输入处理方案，实际应用中，收集数据信息的读卡器会涉及到不同的种类，单片机应具有数据通用、多路输入处理的功能，使收集到的模拟信号（电流信号、电压信号）和数字信号都能够传输到单片机中进行处理，在实际工作中就会具有很好的灵活性。

图3 系统架构图

5 技术指标

5.1 主要部件技术指标

（1） 读写器

射频读写器能够读写符合ISO18000-6C（EPC G2）、TK900标准的电子标签。读写器选择多接口（如 RJ45、RS485、RS232和以太网接口），可直接接入 Internet，或接入中间件（如微软BizTalk RFID）平台进行应用。

技术指标：

工作频率：840-845（902～928）MHz

协议： ISO18000-6C（EPC G2）

工作方式：广谱跳频或定频方式

天线数量：四个

射频功率：20～33dBm（国家或地区不同会略有差别）

通信接口：RS232、RJ45、以太网口

工作温度：-20℃～+55℃（根据地区不同可以选择设备的耐温特性）

读卡距离：大于7米（读卡距离与标签及天线有关，可根据路口情况选择）

平均功耗：小于12瓦

电源：12VDC/3A

（2）天线（或内置天线）

工作频率：840-845（902～928）Mhz

电压驻波比：<1.5

极化方式：圆级化

增益：12 dBi

电缆接口：N--F

波束宽度：58°×60°

重量：1.0KG

（3）标签手环

该标签为PVC封装，空气介质，可手持或插入配套卡座。

技术指标：

工作频率：840-845（902～928）MHz

协议标准：ISO-18000-6C（EPC G2）

工作方式：广谱跳频或定频方式

存储容量：96位 EPC编码 64位唯一ID号， 224位用户数据区

抗干扰性：具备防冲撞机制

标签材质：PVC或者PET

适用介质：空气介质

工作距离：读取距离0-15米（实际工作距离视工作环境和配套天线存在差异）

物理尺寸：120×40×0.8mm、115×35×0.8mm、86×54× 0.8mm×（可根据需求定制）

重量：7g

5.2 系统目标

（1）标签识别率≥95%

非雨、雪天气条件下，所有正确佩戴标签的老人通过安装天线的路口时，标签信息被天线读取且数据上传一次的概率为95%以上。

（2）系统容量≥100万条

系统数据库支持100万条信息的读取、写入。

（3）系统并发数量≥2万条/秒

6 研究的基本思路和研究方法

本文通过社会调研，查阅文献，实验分析等方法进行研究，通过RFID（无线射频识别技术）进行设计，进行了RFID标签，数据传输处理方案设计，研究物联网技术解决社会关注问题的社会管理应用，并以具体案例示范研究验证。

（1）社会调查，对养老情况、老人失联后的路口监控调取寻找情况进行了社会调研。

（2）文献查阅，小组大量阅读了国内外物联网应用文献，结合我国实际进行了本项目的研究。

（3）研究方法设计，对交通路口网络和监测对象上附着的RFID标签，数据传输处理进行了方案设计，研究物联网技术方法的社会管理应用模式，并以具体案例示范研究验证。

7 创新性

本文运用物联网技术方法，科学调研的方法，进行现代社会管理，关注养老问题中的老年人关注的社会服务问题。在创新性方面，利用云计算、大数据技术和数据共享技术等现代技术解决社会关注问题，解决交通路口图像检索速度问题，为老人出行提供实时社会救助保障服务提供创新思维，是未来智慧养老模式中的一个新的解决方案和服务模式。

8 结论

本文的应用研究主要利用了物联网技术，物联网射频识别技术不仅可在非接触条件下可实现信号数据高度识别，还可以通过与外界数据库进行比对和快速查询分析等操作，通过电子标签、阅读器等设备组成的射频识别系统中，电子标签包含与目标对象属性信息呈现对应关系的数据，将其和原有的城市物联网发展与关键技术进行融合研究，可实现社会管理低成本，社会数据高共享，大数据高速检索等，利用新技术服务于老龄化社会中社会关注的老人出行问题，可以为老人提供更有效的社会安全保障服务，对接智慧养老，和智慧城市建设，提高老人的社会服务功能，增强社会和谐。

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