基于5G 物联网技术的防走失系统设计

田 柳，林黄智，鲁 磊

（1.安徽职业技术学院 汽车工程学院，合肥 230011；2.安徽职业技术学院 计算机与信息技术学院，合肥 230011）

中国每年失踪儿童数据惊人，2021 年全国公安机关深入开展“团圆”行动，截至12 月累计找回10 932名历年失踪被拐儿童，失踪被拐人员与亲人分离时间最长达74 年。与此同时我们的国家正步入老龄化社会，第七次全国人口普查数据显示，我国65 岁及以上人口有1.9 亿人，其中包含数千万计的失能失智老人，在中国每年走失老人约有50 万人，平均每天就约有1 370 名老人走失。走失人群大多存在失能失智情况，难以寻找到亲人。老人儿童的走失给家庭带来巨大的伤痛，如何有效地预防走失以及如何在走失后迅速地找回成为我们研究的重点课题[1-2]。

当前主要是利用可穿戴设备来预警和监控老弱病幼人员的走失情况[3]，但目前我国还缺乏一套整体的防走失系统，现阶段所部署的防走失可穿戴设备更多用于单点监控或者仅仅与监护人手机及PC 关联，走失人走失后一旦可穿戴设备被剥离或丢失，将失去走失人的踪迹。对于走失后需要调取的视频、身份等信息采集，仅仅依靠单独的可穿戴硬件，提供商难以完全支撑掌控，对于重点目标的预警，则更加困难。目前5G 技术已进入商用阶段，借助5G 互联网技术以及运营商巨大的网络分布及数据资源，看老护幼防走失领域技术手段得以快速推进和发展。本文将5G、物联网、云计算等新技术运用到看老护幼防走失领域，通过5G 互联网相关技术的应用，帮助监护人在老人儿童走失前做好预防，为走失时提供准确的位置、有效信息的采集、便捷的报警及联动搜救等服务，实现基于5G 物联网技术的防走失系统。

1 系统设计

1.1 设计理念

本系统基于运营商的影响力和掌握的网络数据资源，对接公安、医疗、儿童防走失、养老等机构平台的接口，形成基于5G 和互联网技术的集精确定位、视频联动识别、智能采集、现场预警与指挥调度于一体的防走失系统，既能事前事中事后收集大量有效信息，又能及时对可能发生的各项风险事件作出及时预警，还能大大提高搜救过程中的沟通能力和执行能力，提升走失搜救效率。

1.2 功能设计

系统架构设计为硬件+平台+APP。包括防走失系统可穿戴终端、管理中心数据云平台和监护人终端APP。在走失前、走失时及走失后，产品所具有的功能如下。

走失事件未发生时，终端支持日常语音对话，可贴身隐藏；管理中心数据云平台支持日常信息维护管理、识别、比对及预警；监护人APP 可以实现连接终端、收集终端信息及语音对话等功能。

走失事件发生后，终端具备位置信息收集、房间级定位精度、附近手机信息探测与收集、附近音视频信息采集传输及一键求助等能力；管理中心数据云平台能够接收终端音视频、位置、附近手机信息并处理警情，与“天眼”关联，提供高清及实时的视频信息，实现自动的人脸识别，联动走失儿童平台及当地卫计委养老数据平台；监护人APP 可以实现报警、接收终端音视频位置信息功能。

在共同具备位置信息收集、房间级定位精度、附近手机信息探测与收集及附近音视频信息采集与传输等功能的基础上，见表1，根据不同的客户群体，对防走失终端开发不同功能类别的产品，并根据被监护人的年龄、精神状况，将终端设计为纽扣、手表、挂件、腕带、鞋垫及挂件等多种形式。

表1 不同客户群体功能设计

2 系统实现

系统包含贴身隐藏化可穿戴设备终端、管理中心数据云平台及监护人终端APP 如图1 所示。其中终端主要具备信息采集、语音对话以及一键求助功能；管理中心数据云平台具备信息管理、警情处理功能。

图1 系统结构图

2.1 可穿戴终端

本系统设计的防走失终端为贴身隐藏化可穿戴设备终端，如图2 所示，集成SIM 卡、音视频采集模组、WIFI探针、GPS/北斗定位模块、UWB 定位标签、4G/5G 传输模组、音视频压缩与存储模组于一体，集成化程度高。

图2 终端原理图

（1）位置信息采集。通过终端定位模块，实时采集被监护人的位置信息，使用北斗/GPS+基站+UWB 等技术手段，配合后台定位算法，获取被监护人所在位置，不受室内及荒野等特殊环境影响，可以精确到室内的房间、走廊、厕所等地区，并上传管理中心数据云平台。

（2）手机信息探测与收集。通过终端WIFI 探针，实时探测被监护人周边一定范围的手机信息，对手机关键信息进行收集与记录，并上传管理中心数据云平台。

（3）音视频信息采集。通过音视频采集模块，实时采集被监护人周边多路声音、图像信息，上传管理中心数据云平台，采用4G/5G 网络实时传输信息，研究网络传输与控制算法，优化传输效果，降低网络延时、提高声音及图像信息的清晰度、流畅度，实现对搜救活动的现场取证、场景辨别。

（4）语音视频对话。通过终端上语音交互按钮，可以与监护人手机APP 或绑定监护人微信进行语音对话，采用4G/5G 网络实时传输语音信息。部分以手表为终端形态的具备视频对话功能。

（5）一键求助。通过终端上SOS 按钮，可以向当地110、120 指挥中心、监护人和管理中心数据云平台发起求救信息，并自动反馈被监护人所处的位置信息。该功能可根据被监护人的人群类别（失能失智老人、7 岁以下儿童、7 岁以上儿童、精神心理疾病患者）区分具体求救实施方式。

2.2 管理中心数据云平台

为配合防走失终端使用，并发挥其强大效果，如图3 所示，通过管理中心数据云平台，一方面与防走失终端对接，实现信息收集、存储、常态管控与应急处理，另一方面与城市安防系统、城市养老数据中心、儿童防走失平台及110、120 指挥中心对接，实现数据交互。

图3 平台原理图

2.2.1 防走失数据中心

防走失数据中心是平台核心，重点建设防走失数据体系，以被监护人数据、服务数据等为核心，扩充、完善服务数据[4]。

首先建立被监护人基准数据库，保证数据准确性，是后续数据处理的基础，基于基准数据库搭建各类专项数据库，形成数据汇总。如行政区域、单位机构、基本信息、家庭与地理空间等。

被监护人服务数据包括终端返回的位置数据、附近手机信息、音视频信息及其余附加信息。

其余附加信息包括被监护人健康档案、入学情况或养老方式与能力评估等。

被监护人关联数据包括健康数据、人口数据等。

2.2.2 管理支撑服务平台

管理支撑服务平台包含综合运维服务及数据支撑（共享交换）平台，旨在支撑并实现各方进行服务数据及运维数据的共享交换、更新同步，并对外统一化接口。

综合服务平台与城市安防系统、城市养老数据中心、儿童防走失平台及110、120 指挥中心对接，实现数据交互。分散资源信息共享融合，形成被监护人、社会机构、政府、公安和学校等快速信息互联通道。

（1）平台与城市安防系统（如天网工程）对接，在收到防走失终端收集的位置信息后，与基础信息库比对，并联动位置区域附近的监控视频信息，通过人脸识别等，查找被监控人的行踪。

（2）平台与儿童防走失平台对接，走失儿童搜寻的黄金时间为15 min，在监护人确定儿童走失后，在最短的时间内，将走失儿童的详情通过平台上传至儿童防走失系统，结合终端上搜集的位置路径、音视频、附近手机信息，以最大化提高丢失儿童的找回概率。

（3）平台与养老数据中心平台对接，获取被监护人的基础信息、身体状态等，对于入住养老机构或医疗护理院的老人，可实行多方联动监控机制。

管理中心数据云平台所需具备的功能如下。

（1）接收终端音视频、位置、附近手机信息，并存储入库。

（2）智能定位预警。可准确定位被监护人所处位置并监测被监护人是否摔倒、是否发生突发事件，若监测到事件发生系统则会马上报警并指出老人所在位置，以便让监护人实施处理。

（3）信息识别预警。根据接收到的终端音视频、位置信息，通过智能算法进行识别分析，及时发出预警信息。

（4）联动视频追踪。联动位置区域附近的城市安防监控视频信息，通过人脸识别等技术进行识别分析，准确分析出人脸、车牌等，并将信息通过4G/5G 网络传输至平台，通过与公安基础信息库中数据进行比对，发现目标，立即预警。

（5）警情处置。在收到防走失终端上的求救信号后，平台根据求救的类别，根据事发点就近框选附近医院或警局，并进行下一步求救措施（通知医院、警方或监护人）。

2.3 监护人终端APP

监护人终端APP 用于连接防走失终端[5]，收集终端信息，接收并支持实时查询终端的音视频、位置信息。APP 具备与防走失终端的语音对话功能，并在发现被监护人出现紧急情况后，可以使用报警功能向当地110、120 指挥中心发起求救信息，并自动反馈被监护人所处的位置信息。

3 结束语

基于5G 物联网技术的防走失系统具有高定位精度的位置信息获取功能，有效利用运营商的网络、数据资源及监考机制，支持海量级基础信息及关联数据的维护，通过与城市安防、儿童走失平台等打通接口，及时发现紧急情况，调取关联数据，最大化地优化搜救效率，降低被监护人走失概率。系统应用后及时预警各类走失风险事件，极大提升了走失搜救效率，为各类易走失人员增加了强劲的安全保障。