防止老人走失的手机NFC系统设计
2017-09-20莫永华艾英明李立璋
莫永华，艾英明，李立璋
（桂林电子科技大学信息科技学院，桂林541004）
防止老人走失的手机NFC系统设计
莫永华，艾英明，李立璋
（桂林电子科技大学信息科技学院，桂林541004）
随着我国老龄化到来，针对老人走失情况增多的社会问题，通过对NFC通信技术研究，设计可穿戴NFC标签，给出物联网环境下老人看护的一种解决方案，结合Android智能手机便捷读取NFC标签，实现响应式Web老人看护系统，给走失老人提供一种新技术帮助。
物联网；NFC标签；老人看护
0 引言
时间来到21世纪的第二个十年，中国社会人口老龄化趋势进一步加剧，退休老人看护问题伴随着城市化发展，成为老人子女们必须面对的难题。20世纪后二十年的中国家庭大都是独生子女，子女长大工作后与老人不再一个城市居住变得十分普遍，不能相伴照料老人，一旦老人换上老年疾病或是记忆减退、痴呆情况，这些老人更离不开儿女们的看护照料，老人的日常生活无法自理，生活中买菜、散步都会导致走失，无法回到居住地。老人走失的寻人启事在地方报刊、QQ群、微信里日益增多，每天都会发生，据2016年重阳节发布的《中国老年人走失状况白皮书》在全国范围内每年走失的老人有五十万之多，老人走失现象已经成为当下社会迫切需要解决的问题。利用现代通信技术和互联网提供一种解决老人走失难题的方法，NFC通信技术结合Android移动手机帮助老年人，让老人享受到现代科技的服务，子女也多了一种关爱老人的途径。在Android智能终端手机普遍使用的环境下，基于NFC通信技术设计轻便的老人看护系统，可以有效地防止老人走失，成为子女的好助手。
1 可穿戴NFC数据交换格式设计
老人看护系统有三个部分组成，如图1 NFC老人看护系统，第1部分是方便老人携带的NFC标签，第2部分是移动Android支持NFC功能的手机，在系统中是发现走失老人的路人普遍具备的，第3部分是应用服务器提供系统管理。下面对第1部分可穿戴NFC标签进行设计。
图1 NFC老人看护系统应用
老人看护系统NFC标签采用数据交换格式NDEF（NFC Data Exchange Format），具体应用IC type NTAG216类型标签，设计完全符合NFCForum类型2标签和ISO/IEC14443类型A规范。系统需要在NFC标签中存储服务器URL页面，并提供查询老人信息的短记录，以此设计NDEF消息的首字节如图2，首字节为Byte0:D1，转换比特为0xD1=11010001B，MB比特位为1说明是首记录，ME比特位为1表示最后记录，即没有其他更多记录，CF比特位为0表示没有被切块，SR比特位为1表示PAYLOAD LENGTH是短记录，只有1字节，IL比特位为0表示没有ID_LENGTH和ID域设计，TNF为1表示设计类型为NFC Forum well-known类型。
图2 NDEF消息的首字节设计
在系统中实现NDEF消息读取与解析，Android读写NFC的步骤：首先应用程序启用NFC功能，要在AndroidManifest.xm l文件配置
读取NFC标签中NDEF格式的记录信息。实现代码如下：
privateboolean readTag（Intent intent）{
Parcelable[]testArray=getIntent（）.getParcelableArrayEx⁃tra（NfcAdapter.EXTRA_NDEF_MESSAGES）;
NdefMessage testMess=（NdefMessage）testArray[0];
//程序中分析1个NdefMessage对象
NdefRecord testRecord=testMess.getRecords（）[0];
//程序中分析1个NdefRecord对象
try{
if（testRecord!=null）{
readResult=new String（testRecord.getPayload（）,"UTF-8"）;
return true;
}}
catch（Exception e）{
e.printStackTrace（）;
};
return false;
}
2 NFC通信设计
近距离无线通信（Near Field Communication）是一种高频通信技术，由非接触式射频识别（RFID）及互连技术演变而来，最早由三家国际通信公司：恩智浦NXP半导体公司、诺基亚和索尼共同研制开发。NFC技术特点：工作在13.56MHz的频率，10cm的短距离通信，106Kbit/秒、212Kbit/秒和424Kbit/秒三种传输速度。其通信原理是基于感应近场，在近场区域内中，感应场强弱与电磁辐射源以及天线的距离相关，近则强远则弱，适合短距离通信的应用场合。NFC技术有两种读取模式：主动和被动。在主动模式下，两个设备发起端（标签设备）和目标端（阅读器）都必须发射出自己本身射频场，这样它们才可以向对方系统设备之间发送数据。另一种被动模式，它区别与主动模式的是只有一方提供射频场，提供射频场的都是通信发起端设备，另一端目标方不需要产生射频场，目标方设备能量的产生是由发起方射频场的感应电动势进行供电，目标端使用负载调制的方式，以相同的速率将数据回传给发起端设备。在整个双方通信过程中发起方设备的射频场必须存在，一旦关闭目标端设备的供电就会结束，数据交换就无法进行。本系统采用被动读取模式。
支持NFC通信的智能手机根据应用场合不同可以分为三种NFC通信工作模式，第1种在两个手机之间实现点对点模式；第2种手机实现读卡器功能的读卡器模式；第三种把手机当做NFC卡功能的卡模拟模式。本系统设计采用第2种工作模式：读卡器模式（Read/W rite Mode），这种工作模式下NFC设备可以对外部的非接触式NFC卡片进行读写。
Android手机读写NFC标签，并打开标签的URL，显示老人信息和上报消息。如下图：
图3 Android手机NFC通信设计
3 响应式Web设计实现
本系统的数据库设计与管理采用MySQL，数据库表设计如图4所示。根据系统需求主要设计了3个表。老人表elder包括老人身份信息、NFC-card编号和家人信息，家人表family定义老人儿女的基本信息，包括姓名、住址和电话。Report_event上报表定义发现丢失老人的信息，包括上报电话、地理位置和时间。这样不仅可以很方便地查看走丢老人所处的地理位置，而且可以快速联系到上报人。
实现老人信息表查询页面设计，代码如下：
//连接数据库
$mysqli=newmysqli（'localhost','root','root','school'）;
$action_id=@$_REQUEST['action_id'];//定义功能
$card_id=@$_REQUEST['card_id'];
if（$action_id）
{
if（$action_id==1）//查询老人信息
{
if（$card_id）
{
$result=$mysqli->query（"SELECT*FROM studentWHERE card_id=$card_id"）;
while（$rowobj=$result->fetch_object（））{
echo"姓名：".$rowobj->username."
";
echo"出生日期：".$rowobj->birthday."<
br>";
echo"家庭住址：".$rowobj->address."<
br>";
echo"联系方式：".$rowobj->tel."
";
echo"家人电话：".$rowobj->my_mobile.
"
";
}
$result->close（）;
$mysqli->close（）;
}
}
}
图4 NFC老人看护系统数据库表设计
?>
老人看护系统还采用响应式网页设计，方便在不同的分辨率和设备（台式电脑、笔记本电脑、平板、手机）上适应显示。主要设计包括：响应式布局和响应式内容。
下面给出使用viewportmeta标签在手机浏览器上控制布局代码：
响应式内容：响应式图片、高分辨率（DPI）下的响应式处理。由CSSMedia Queries来适配出合理图形，用设备类型（media type）设计如下代码：
/*屏幕的宽度小于640时*/
@media only screen and（max-width:640px）{
.layout-100-50>div,.layout-100-85>div,.layout-100-335,.layout-100-360>div,.layout-100-630>div>div{padding: 0px;}
}
/*屏幕的宽度大于640时*/
@media only screen and（min-width:640px）{
.layout-100-50>div,.layout-100-85>div,.layout-100-335,.layout-100-360>div,.layout-100-630>div>div{padding: 0px;}
.layout-100-50>div:last-child,.layout-100-85>div:lastchild,.layout-100-630>div:nth-child（2）,.layout-100-360>div: nth-child（2）,.layout-100-335>div:nth-child（2）{paddingleft:10px!important;}
.layout-100-335>div:nth-child（2）,.layout-100-360>div: nth-child（2）,.layout-100-630>div:nth-child（2）{paddingright:10px!important;}
.view-save.am-form-group{width:70%!important;}
}
NFC老人看护后台管理功能的响应式网页设计测试，实现如下图：
图5 NFC老人看护后台管理测试
4 结语
采用NFC技术，提供一种方便利用Android手机上报走失老人消息的系统设计，帮助老人的儿女找回老人。系统设计实现了Android智能手机有效读取老人随身携带的NFC标签，并发送老人丢失消息到服务器，Web服务器采用响应式页面设计，方便路人上报和实践操作，给走失老人提供了一种新技术帮助。
[1]王震，刘智斌.基于物联网的养老院管理系统设计与实现[J].计算机与现代化，2012.6.
[2]赵波.Android NFC开发实战详解[M].北京：人民邮电出版社，2014.05.
[3]王淼.NFC技术原理与应用[M].北京：化学工业出版社，2014.07.
Design of Elderly Care System Based on NFC Technology
MOYong-hua，AIYing-ming，LIli-zhang
（Institute of Information&Technology，Guilin University of Electronic Technology，Guilin 541004）
With China'saging,theoldman lostmorewillbecome a social problem,designsan elderly care system based on IoT technology,uses NFC communication technology,designs thewearable NFC tagswith Android intelligentmobile phone convenient to read NFC tags,realizes the responsiveWeb design of the elderly care system,providesa lostman a new technology to help.
莫永华（1978-），男，广西桂林人，研究生，讲师，研究方向为计算机网络及物联网工程应用
2017-05-04
2017-07-25
广西高校科研自然科学类项目资助（No.KY2015YB502）
1007-1423（2017）22-0061-05
10.3969/j.issn.1007-1423.2017.22.015
艾英明（1994-），男，湖南永州市人，本科，研究方向为软件工程技术
李立璋（1997-），男，陕西宝鸡市人，本科，研究方向为网络工程技术
Internetof Things；NFCTags；Care for the Elderly
