物联网人身安全系统研究

杨镇泽　林正春　洪嘉鑫　张超

摘要：本文主要介绍了物联网在人身安全领域中的应用，力求为实际解决群众的日常求助与人身安全提供一个有效的方式。物联网人身安全系统采取以用户为中心，形成“环形网络”的思想，可在用户发生危险时，向“环形网络”内的其他用户发送求助信息，实现快速求助、快速救援的功能，从而保障用户的人身安全。

关键词：物联网技术；移动应用程序；人身安全；环形网络

中图分类号：TH188.2 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）21-0103-02

一、引言

目前我国人身安全市场主要集中于解决儿童安全问题，应用物联网技术推出智能手环、智能手表等可穿戴设备，具有一键报警、GPS定位、语音通话等功能，在一定程度上保障了儿童的人身安全，但是这些设备偏向于向亲人好友求助。由于地域距离的关系，在发生危险时，亲人好友并不能及时前往救援，错过最佳的救援时间，所以也削弱了这些人身安全设备的安全性能。

在回收近550份关于《关于群众人身安全意识的市场调查》的调查问卷中，我们发现群众尤为关心人身安全问题，其中约70%的人普遍认为自己安全意识薄弱，安全技能匮乏；在外发生发生危险时，有35%的人表示寻求周围人群的帮助，有59%的人表示冷静面对；在他人发生危险时，有95%的人表示会大声呼叫寻找帮助并报警来帮助求助者。基于物联网技术的人身安全系统以用户为中心，组建“环形网络”，利用周围用户的及时救援性，能够及时帮助求助者、及时组织救援者提供帮助、促进群众学习安全知识与安全技能。

二、系统总体设计

物联网人身安全系统由可穿戴式蓝牙手环、手机应用终端、服务器端三部分组成。蓝牙手环与手机应用配对连接，实现一键快速报警；手机应用与服务器连接，实现GPS定位，以用户为中心的环形网络，实现求助消息快速传播，救援者快速到达的功能。基于以上思想，可将系统功能划分成以下几个模块。

1.APP客户端开发。智能手机作为日常生活中必备的通讯工具，为人们提供方便、快捷的生活方式，具有庞大的用户群。在物联网人身安全系统中，APP功能占主要部分，我们将手机APP主要功能划分为两个模块：一键求助模块，消息模块。APP架构图如下：

（1）一键求助。用户在使用本功能之前，需事先让APP与手环连接。当用户遇到危险时，通过按动手环上的按钮，求救信息通过蓝牙传输到App上，App就会通知服务器向周围一公里的救援者发送求救信息，组织群聊，保证救援者的安全，这时候救援者的手机会在内置地图上显示双方的地图连线，方便救援者前往救援，并实时记录双方的地理位置。另外，考虑到因为用户的不正当操作，导致误触求助的情况，我们做了防误触措施，在设定的时间内，用户解除求助状态，即可取消求助操作。

（2）消息。消息是帮助用户进行社交群聊的功能，系统的即时通信功能设计是基于开源的XMPP即时通信协议，采用C/S体系结构，通过TCP协议连接到服务器。通信信息都是以XML语句进行传输的，而具体的消息内容则嵌入在XML元素中。

客户端：客户端基于Android平台进行开发。负责初始化通信过程，进行即时通信时，由客户端负责向服务器发起创建连接请求。系统通过GPRS无线网络与Internet网络建立连接，通过服务器实现与Android客户端的即时通信脚。

服务器端：服务器端则采用Openfire作为服务器。允许多个客户端同时登录并且并发的连接到一个服务器上。服务器对每个客户端的連接进行认证，对认证通过的客户端创建会话，客户端与服务器端之间的通信就在该会话的上下文中进行。

2.基于蓝牙协议栈的手环开发。物联网主要有传感、传输、控制3部分，传感中的核心技术是无线传感器网络和射频识别技术，从前端感知到的信息通过网络通信协议传输到数据中心，数据中心根据分析过数据控制物品对应的动作或与其他物品交换信息，实现物与物的互联[2]。在物联网人身安全系统中，手环起着十分重要的地位，为用户快速求助提供了可能。系统功能模块分为MCU模块、一键求助模块、电源模块。具体模块与架构如下：

（1）MCU模块。CC2540F256芯片是德州仪器开发的蓝牙低功耗系统单芯片（So C），内置增强型的8051 MCU、RF收发器、8KB的RAM和256KB的闪存。由于CC2540自身集成了8051单片机，拥有21个通用IO口和2个UART，一个全速USB2.0，故整个手环的核心为主控芯片CC2540及其外围电路组成MCU模块[2]。

（2）一键求助模块。一键求助模块是通过判断报警按键是否按下来确定是产生报警信号。当按下手环报警按键则单片机控制IO口输出高低电平发送求助信号，向手机APP发送报警信号，交付服务器将求助信息传播出去。

（3）电源模块。电源模块为整个电路提供运转动力，采用41mAh锂聚合物电池，设有USB接口，USB接口用于连接电源对电源模块充电和/或用于获取手环的数据接口；中央处理单元用于检测电源模块的电量以及是否充电完成。

三、结语

随着科技的不断发展，人类的生活已经越来越趋向信息化和智能化。在人们的生活越发轻松、便捷的环境下，人身的安全问题也愈发显得重要。一切以人为本，所有的应用都应该围绕人来提供服务[3]。目前国内群众安全意识薄弱，人身安全市场仍存在较大的空白。本文提出一种基于物联网的人身安全系统设计方案，通过智能手环、手机APP等设备的结合，实现了人类一键快速求助、快速组织救援等功能，为和谐社会、人类安全提供一种有效的保障、具有良好的市场前景。

参考文献：

[1]刘强，崔莉，陈海明.物联网关键技术与应用[J].计算机科学，2010，37（6）：1-4.

[2]洪琪璐，陆慧慧，赵庆岚.基于CC2540的低功耗蓝牙门锁设计[J].微处理机Microprocessors.2016，（6）：72-75.

[3]韩伟.物联网应用发展与人身安全[J].赤峰学院学报（自然科学版），2012，（1）：111-112.