老年人監(jiān)護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

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摘要：隨著移到互聯(lián)時(shí)代的到來(lái)，基于地理位置信息服務(wù)的手機(jī)端應(yīng)用得到了廣泛的應(yīng)用。本文針對(duì)老年人位置軌跡監(jiān)管理的巨大社會(huì)需求，提出了包括服務(wù)管理中心、老年人手機(jī)客戶(hù)端、監(jiān)護(hù)人手機(jī)客戶(hù)端的一種解決方案，對(duì)智能電子圍欄技術(shù)在老年人運(yùn)動(dòng)軌跡管理的應(yīng)用提供了一種新的探索。

關(guān)鍵詞：地理位置服務(wù)；老年人安全；電子圍欄；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；位置軌跡

近年來(lái)，地理位置服務(wù)（LocationBasedService，LBS）已經(jīng)成為移動(dòng)互聯(lián)時(shí)代的基本設(shè)施與服務(wù)，在社會(huì)與經(jīng)濟(jì)各行業(yè)與不同場(chǎng)景得到了廣泛的應(yīng)用。其中電子圍欄就是LBS與安全需求相結(jié)合而衍生出來(lái)的一種較為成熟的技術(shù)。它目前被廣泛應(yīng)用于倉(cāng)庫(kù)、軍事基地和學(xué)校等軍用、民用安全防范領(lǐng)域，如電子圍欄技術(shù)被北京市用來(lái)解決旅游季節(jié)北京市交通擁堵問(wèn)題[1]。隨著中國(guó)老齡化的到來(lái)，中國(guó)面臨著監(jiān)護(hù)人針對(duì)老年人日常生活安全，特別是針對(duì)位置運(yùn)動(dòng)軌跡監(jiān)控的巨大市場(chǎng)需求。本文在于將虛擬電子圍欄技術(shù)應(yīng)用于老年人日常運(yùn)動(dòng)軌跡的監(jiān)控方面，將定位與服務(wù)應(yīng)用到老年人安全上，設(shè)計(jì)一款基于LBS的老年人日常生活運(yùn)動(dòng)軌跡管理與監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，以提高全社會(huì)及監(jiān)護(hù)人對(duì)于老年人，特別是記憶力下降的失能老年人的關(guān)懷，解決部分記憶失能老年人的行為管理與監(jiān)控。

1系統(tǒng)架構(gòu)及功能

根據(jù)LBS的現(xiàn)有技術(shù)和用戶(hù)需求，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括五個(gè)部分：中央監(jiān)控管理中心（以下稱(chēng)服務(wù)端）、及為服務(wù)端提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫(kù)、為服務(wù)端提供地圖接口的電子地圖模塊、老年人客戶(hù)端（被監(jiān)護(hù)端）、監(jiān)護(hù)人客戶(hù)端（監(jiān)護(hù)端）。系統(tǒng)整體開(kāi)發(fā)采用B/S模式，其中監(jiān)護(hù)端及被監(jiān)護(hù)端采用移動(dòng)互聯(lián)模式開(kāi)發(fā)其手機(jī)端APP。其各自功能與關(guān)系如圖1所示。服務(wù)端的主要功能包括客戶(hù)端手機(jī)信息登記、老年人手機(jī)位置信息的接收與存儲(chǔ)、老年人定位的實(shí)時(shí)顯示、電子圍欄的設(shè)置及預(yù)警的配置與管理、監(jiān)護(hù)人與被監(jiān)護(hù)人關(guān)系認(rèn)證、監(jiān)控權(quán)限管理、老年人運(yùn)動(dòng)思戀分析與預(yù)警、電子地圖接口及數(shù)據(jù)庫(kù)。服務(wù)端基于電子地圖，能夠根據(jù)老年人所攜帶手機(jī)GPS定位或基站定位服務(wù)所提供的位置信息，利用百度地圖等平臺(tái)接口對(duì)老年人的位置信息進(jìn)行可視化的展示；同時(shí)對(duì)于監(jiān)護(hù)端所設(shè)置的虛擬電子圍欄也以可視化的方式加以呈現(xiàn)。如果發(fā)生了老年人“碰撞”了電子圍欄的情況，系統(tǒng)會(huì)將這一事件記錄下來(lái)，并跟蹤此事件在后續(xù)一定時(shí)間間隔內(nèi)是否得到了妥善的解決，如果沒(méi)有解決則提醒中心管理員關(guān)注此事件進(jìn)程。被監(jiān)護(hù)端APP可以在后臺(tái)運(yùn)行。功能則主要包括注冊(cè)與認(rèn)證管理模塊、監(jiān)護(hù)申請(qǐng)、位置信息的獲取及上傳、報(bào)警模塊、撥打監(jiān)護(hù)人電話(huà)模塊。老年人（被監(jiān)護(hù)人）客戶(hù)端主要通過(guò)移動(dòng)互聯(lián)APP，來(lái)完成對(duì)位置信息的讀取，在進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算與轉(zhuǎn)換后通網(wǎng)絡(luò)上傳至服務(wù)端。作為一個(gè)APP程序運(yùn)行于后臺(tái)，隨時(shí)將老年人手機(jī)的位置信息與服務(wù)管理中心端的虛擬電子圍欄進(jìn)行比較，如果老年人手機(jī)進(jìn)入了不安全區(qū)域，或者老年人手機(jī)位置信息所顯示的軌跡信息與日常軌跡發(fā)生明顯的改變，則將向老年人的手機(jī)發(fā)出提醒（警告）信息，同時(shí)向監(jiān)護(hù)人手機(jī)發(fā)出預(yù)警信息（信號(hào)），并在服務(wù)端做出預(yù)警登記事項(xiàng)，以做后續(xù)分析，或作為群體數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)。監(jiān)護(hù)端APP的功能主要包括注冊(cè)與認(rèn)證管理模塊、監(jiān)護(hù)申請(qǐng)管理、虛擬電子圍欄設(shè)置及報(bào)警信息設(shè)置。移動(dòng)端通過(guò)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)向服務(wù)平臺(tái)發(fā)送相關(guān)請(qǐng)求，服務(wù)平臺(tái)接受請(qǐng)求，并作判斷，進(jìn)行相關(guān)處理，返回給移動(dòng)終端。監(jiān)護(hù)人可以登錄及管理自己的個(gè)人信息；監(jiān)護(hù)人可能登記被監(jiān)護(hù)人（老年人）信息，并提供相應(yīng)的雙方關(guān)系認(rèn)證信息，經(jīng)過(guò)中心管理人員的審核通過(guò)后，方可擁有對(duì)于被監(jiān)護(hù)人的位置信息的監(jiān)控權(quán)限；老年人位置移動(dòng)（變化）的可視化模塊為監(jiān)護(hù)人提供了一個(gè)即時(shí)實(shí)時(shí)可視化反饋；老年人虛擬電子圍欄的設(shè)置則可以基于周邊安全性、日常生活活動(dòng)范圍進(jìn)行設(shè)置；老年人（被監(jiān)護(hù)人）異常位置提醒模塊則是服務(wù)端根據(jù)老年人位置與虛擬電子圍欄進(jìn)行比較判斷，當(dāng)發(fā)生越界等事件時(shí)，則向監(jiān)護(hù)客戶(hù)端發(fā)送一個(gè)相應(yīng)的提醒短信。老年人位置移動(dòng)軌跡則是通過(guò)與服務(wù)端的通信，即時(shí)獲取被監(jiān)護(hù)人（老年人）位置信息，并通過(guò)電子地圖接口API實(shí)現(xiàn)顯示其位置，方便監(jiān)護(hù)人對(duì)于被監(jiān)護(hù)者的觀(guān)察與分析。

2系統(tǒng)核心功能設(shè)計(jì)

2.1監(jiān)護(hù)關(guān)系的認(rèn)證。監(jiān)護(hù)雙方需要一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)谋O(jiān)護(hù)認(rèn)證程序。監(jiān)護(hù)方需要通過(guò)手機(jī)短信驗(yàn)證的方式獲取服務(wù)中心的認(rèn)證，被監(jiān)護(hù)方也需要在家人或老年人自己的操作下，通過(guò)手機(jī)短信驗(yàn)證的方式獲取服務(wù)管理中心的認(rèn)證。然而，監(jiān)護(hù)雙方關(guān)系的確立才是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心。當(dāng)老年人通過(guò)手機(jī)客戶(hù)端完成注冊(cè)后提出監(jiān)護(hù)申請(qǐng)，這一申請(qǐng)將遞交服務(wù)管理中心，等待監(jiān)護(hù)端的監(jiān)護(hù)認(rèn)證許可；只有當(dāng)監(jiān)護(hù)端通過(guò)監(jiān)護(hù)方的申請(qǐng)，雙方才能建立起可靠的監(jiān)護(hù)與被監(jiān)護(hù)的關(guān)系。隨后服務(wù)中心對(duì)已經(jīng)建立的認(rèn)證關(guān)系進(jìn)行記錄，并基于這一認(rèn)證關(guān)系管理后續(xù)相關(guān)功能。2.2地理位置信息的獲取。目前有基于基站定位服務(wù)的[2]，有采用GPS/北斗定位技術(shù)進(jìn)行定位的方案[3]，也有基于基站端而設(shè)置虛擬電子圍欄的，設(shè)計(jì)出了穩(wěn)定、安全、可靠實(shí)用的定位系統(tǒng)，為老年人及其家庭提供了很好的幫助。然而，鑒于過(guò)高的成本不利于老年人定位應(yīng)用與服務(wù)的推廣，因此本設(shè)計(jì)中采用了基于基站定位服務(wù)的設(shè)計(jì)方案，以降低老年人及監(jiān)護(hù)人客戶(hù)端應(yīng)用這一方案的成本。本監(jiān)護(hù)系統(tǒng)利用智能手機(jī)為載體，開(kāi)發(fā)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)時(shí)以百度地圖庫(kù)API來(lái)構(gòu)建虛擬地理電子圍欄。為了在手機(jī)監(jiān)控端的應(yīng)用程序上直觀(guān)地顯示定位結(jié)果，開(kāi)發(fā)過(guò)程中利用地圖庫(kù)的軟件開(kāi)發(fā)工具包在應(yīng)用程序中加入百度電子地圖API。這樣系統(tǒng)可以定時(shí)獲取用戶(hù)位置信息。在Android設(shè)備上通過(guò)調(diào)用百度SDK接口，可直接訪(fǎng)問(wèn)百度地圖的各種服務(wù)和數(shù)據(jù)庫(kù)。為了提升服務(wù)管理中心的系統(tǒng)的效率，可以采用主動(dòng)獲取老年人地理位置。這樣平時(shí)不需要對(duì)所有老年人進(jìn)行地理位置信息的監(jiān)控與提取，而當(dāng)監(jiān)護(hù)端需要老年人的位置信息時(shí)，通過(guò)通信啟動(dòng)老年人手機(jī)客戶(hù)端讀取手機(jī)位置，實(shí)時(shí)向監(jiān)護(hù)端發(fā)送老年人的位置信息，使監(jiān)護(hù)端可以掌握老年人的位置信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)老年人的有效監(jiān)護(hù)。如果老年人手機(jī)位置在允許（安全）的范圍內(nèi)，客戶(hù)端只是對(duì)老年人手機(jī)位置信息進(jìn)行記錄（軌跡信息），并將相應(yīng)的信息存儲(chǔ)起來(lái)，并與日常行為軌跡進(jìn)行比較，方便第三方監(jiān)護(hù)機(jī)構(gòu)與個(gè)人調(diào)用相應(yīng)的客戶(hù)端（監(jiān)護(hù)端）進(jìn)行分析與觀(guān)察。另外一種方案是老年人手機(jī)客戶(hù)端按一定周期，如每隔一個(gè)較短的時(shí)間周期主動(dòng)讀取地理位置信息并上報(bào)服務(wù)端，服務(wù)端將此位置信息寫(xiě)入后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中，以方便后續(xù)業(yè)務(wù)邏輯對(duì)于位置信息的使用。2.3虛擬電子圍欄的設(shè)置與應(yīng)用模式。虛擬電子圍欄的設(shè)置信息是放置在服務(wù)管理中心端，并由服務(wù)端進(jìn)行電子圍欄信息的存儲(chǔ)、電子圍欄“碰撞”事件的守衛(wèi)與判定。虛擬電子圍欄的設(shè)置權(quán)限由監(jiān)護(hù)端進(jìn)行設(shè)置，服務(wù)端則擁有審查與修訂的權(quán)限。在APP中進(jìn)行地理圍欄的劃分，監(jiān)護(hù)端通過(guò)電子地圖可以可視化設(shè)置虛擬電子圍欄、提醒等級(jí)，監(jiān)護(hù)人可以設(shè)置分等級(jí)的電子圍欄方式來(lái)對(duì)應(yīng)不同提醒等級(jí)。當(dāng)老年人脫離劃分的安全區(qū)域或走失后，能及時(shí)通知監(jiān)護(hù)人并實(shí)時(shí)發(fā)送位置信息，可以對(duì)走失的老年人進(jìn)行及時(shí)的救援。對(duì)于虛擬電子圍欄的設(shè)置，可以根據(jù)公共安全的需要，采用公共干預(yù)的方案來(lái)設(shè)置虛擬電子圍欄，由服務(wù)中心端針對(duì)所有認(rèn)證被監(jiān)護(hù)用戶(hù)設(shè)置統(tǒng)一的虛擬電子圍欄，疊加于個(gè)性化的電子圍欄之上。服務(wù)管理中心系統(tǒng)將精準(zhǔn)設(shè)定服務(wù)區(qū)域范圍、數(shù)據(jù)傳送時(shí)限及服務(wù)對(duì)象。例如，對(duì)于江河湖海等自然區(qū)域以及某些不利于老年人活動(dòng)的特定區(qū)域，可以由負(fù)有相關(guān)管理責(zé)任的機(jī)構(gòu)，委托服務(wù)管理中心設(shè)置公共安全虛擬電子圍欄。在預(yù)設(shè)設(shè)定電子圍欄的情況下，只要老年人進(jìn)入了預(yù)設(shè)危險(xiǎn)區(qū)域（或者超出預(yù)設(shè)安全區(qū)域），則激活電子圍欄預(yù)警模塊，在特定時(shí)間范圍、在特定區(qū)域里，為指定手機(jī)（監(jiān)護(hù)人）手機(jī)發(fā)送提示短信，告知其當(dāng)前老年人的位置信息，提醒監(jiān)護(hù)人對(duì)老年人進(jìn)行進(jìn)一步的采取相應(yīng)的行動(dòng)。電子圍欄在使用的有兩種模式，其一是圍欄檢測(cè)客戶(hù)端模式，另外一種是圍欄服務(wù)器檢測(cè)模式。前者是每隔一段時(shí)間將電子圍欄數(shù)據(jù)從服務(wù)管理中心端下載到監(jiān)護(hù)端（老年人）手機(jī)，并由老年人手機(jī)端APP提供“碰撞”檢測(cè)，或檢測(cè)為真則啟動(dòng)當(dāng)?shù)鼐涯K，并報(bào)告服務(wù)管理中心；而后者是由服務(wù)管理中心端來(lái)根據(jù)老年人手機(jī)地理位置數(shù)據(jù)來(lái)與虛擬電子圍欄數(shù)據(jù)比較，檢測(cè)“碰撞”情況，或檢測(cè)為真，服務(wù)管理中心首先向監(jiān)護(hù)雙方發(fā)出預(yù)警信息，并進(jìn)行事件登記。

3結(jié)論

開(kāi)發(fā)建設(shè)基于LBS的老年人日常生活軌跡監(jiān)護(hù)將有著重要的現(xiàn)實(shí)意義，其中虛擬電子地理圍欄技術(shù)的應(yīng)用可有效保護(hù)老年人，防止老年人走失或避免老年人靠近不安全區(qū)域。系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)需要解決地理位置信息獲取、監(jiān)護(hù)授權(quán)、電子地理圍欄設(shè)置等核心功能。而對(duì)于老年人日?；顒?dòng)軌跡可能涉及個(gè)人隱私的情況還需要慎重考慮。

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作者:何豪杰 熊衛(wèi)衛(wèi) 黃東林 單位:吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院電氣與信息工程學(xué)院