老年人監(jiān)護系統(tǒng)設(shè)計研究

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摘要：隨著移到互聯(lián)時代的到來，基于地理位置信息服務(wù)的手機端應(yīng)用得到了廣泛的應(yīng)用。本文針對老年人位置軌跡監(jiān)管理的巨大社會需求，提出了包括服務(wù)管理中心、老年人手機客戶端、監(jiān)護人手機客戶端的一種解決方案，對智能電子圍欄技術(shù)在老年人運動軌跡管理的應(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；位置軌跡

近年來，地理位置服務(wù)（LocationBasedService，LBS）已經(jīng)成為移動互聯(lián)時代的基本設(shè)施與服務(wù)，在社會與經(jīng)濟各行業(yè)與不同場景得到了廣泛的應(yīng)用。其中電子圍欄就是LBS與安全需求相結(jié)合而衍生出來的一種較為成熟的技術(shù)。它目前被廣泛應(yīng)用于倉庫、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)被北京市用來解決旅游季節(jié)北京市交通擁堵問題[1]。隨著中國老齡化的到來，中國面臨著監(jiān)護人針對老年人日常生活安全，特別是針對位置運動軌跡監(jiān)控的巨大市場需求。本文在于將虛擬電子圍欄技術(shù)應(yīng)用于老年人日常運動軌跡的監(jiān)控方面，將定位與服務(wù)應(yīng)用到老年人安全上，設(shè)計一款基于LBS的老年人日常生活運動軌跡管理與監(jiān)護系統(tǒng)，以提高全社會及監(jiān)護人對于老年人，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)和用戶需求，本系統(tǒng)設(shè)計包括五個部分：中央監(jiān)控管理中心（以下稱服務(wù)端）、及為服務(wù)端提供數(shù)據(jù)存儲的數(shù)據(jù)庫、為服務(wù)端提供地圖接口的電子地圖模塊、老年人客戶端（被監(jiān)護端）、監(jiān)護人客戶端（監(jiān)護端）。系統(tǒng)整體開發(fā)采用B/S模式，其中監(jiān)護端及被監(jiān)護端采用移動互聯(lián)模式開發(fā)其手機端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端手機信息登記、老年人手機位置信息的接收與存儲、老年人定位的實時顯示、電子圍欄的設(shè)置及預(yù)警的配置與管理、監(jiān)護人與被監(jiān)護人關(guān)系認證、監(jiān)控權(quán)限管理、老年人運動思戀分析與預(yù)警、電子地圖接口及數(shù)據(jù)庫。服務(wù)端基于電子地圖，能夠根據(jù)老年人所攜帶手機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接口對老年人的位置信息進行可視化的展示；同時對于監(jiān)護端所設(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)會將這一事件記錄下來，并跟蹤此事件在后續(xù)一定時間間隔內(nèi)是否得到了妥善的解決，如果沒有解決則提醒中心管理員關(guān)注此事件進程。被監(jiān)護端APP可以在后臺運行。功能則主要包括注冊與認證管理模塊、監(jiān)護申請、位置信息的獲取及上傳、報警模塊、撥打監(jiān)護人電話模塊。老年人（被監(jiān)護人）客戶端主要通過移動互聯(lián)APP，來完成對位置信息的讀取，在進行相應(yīng)的計算與轉(zhuǎn)換后通網(wǎng)絡(luò)上傳至服務(wù)端。作為一個APP程序運行于后臺，隨時將老年人手機的位置信息與服務(wù)管理中心端的虛擬電子圍欄進行比較，如果老年人手機進入了不安全區(qū)域，或者老年人手機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發(fā)出提醒（警告）信息，同時向監(jiān)護人手機發(fā)出預(yù)警信息（信號），并在服務(wù)端做出預(yù)警登記事項，以做后續(xù)分析，或作為群體數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)。監(jiān)護端APP的功能主要包括注冊與認證管理模塊、監(jiān)護申請管理、虛擬電子圍欄設(shè)置及報警信息設(shè)置。移動端通過移動通信網(wǎng)絡(luò)向服務(wù)平臺發(fā)送相關(guān)請求，服務(wù)平臺接受請求，并作判斷，進行相關(guān)處理，返回給移動終端。監(jiān)護人可以登錄及管理自己的個人信息；監(jiān)護人可能登記被監(jiān)護人（老年人）信息，并提供相應(yīng)的雙方關(guān)系認證信息，經(jīng)過中心管理人員的審核通過后，方可擁有對于被監(jiān)護人的位置信息的監(jiān)控權(quán)限；老年人位置移動（變化）的可視化模塊為監(jiān)護人提供了一個即時實時可視化反饋；老年人虛擬電子圍欄的設(shè)置則可以基于周邊安全性、日常生活活動范圍進行設(shè)置；老年人（被監(jiān)護人）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行比較判斷，當發(fā)生越界等事件時，則向監(jiān)護客戶端發(fā)送一個相應(yīng)的提醒短信。老年人位置移動軌跡則是通過與服務(wù)端的通信，即時獲取被監(jiān)護人（老年人）位置信息，并通過電子地圖接口API實現(xiàn)顯示其位置，方便監(jiān)護人對于被監(jiān)護者的觀察與分析。

2系統(tǒng)核心功能設(shè)計

2.1監(jiān)護關(guān)系的認證。監(jiān)護雙方需要一個嚴謹?shù)谋O(jiān)護認證程序。監(jiān)護方需要通過手機短信驗證的方式獲取服務(wù)中心的認證，被監(jiān)護方也需要在家人或老年人自己的操作下，通過手機短信驗證的方式獲取服務(wù)管理中心的認證。然而，監(jiān)護雙方關(guān)系的確立才是系統(tǒng)設(shè)計的核心。當老年人通過手機客戶端完成注冊后提出監(jiān)護申請，這一申請將遞交服務(wù)管理中心，等待監(jiān)護端的監(jiān)護認證許可；只有當監(jiān)護端通過監(jiān)護方的申請，雙方才能建立起可靠的監(jiān)護與被監(jiān)護的關(guān)系。隨后服務(wù)中心對已經(jīng)建立的認證關(guān)系進行記錄，并基于這一認證關(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)計出了穩(wěn)定、安全、可靠實用的定位系統(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)計中采用了基于基站定位服務(wù)的設(shè)計方案，以降低老年人及監(jiān)護人客戶端應(yīng)用這一方案的成本。本監(jiān)護系統(tǒng)利用智能手機為載體，開發(fā)監(jiān)護系統(tǒng)時以百度地圖庫API來構(gòu)建虛擬地理電子圍欄。為了在手機監(jiān)控端的應(yīng)用程序上直觀地顯示定位結(jié)果，開發(fā)過程中利用地圖庫的軟件開發(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)可以定時獲取用戶位置信息。在Android設(shè)備上通過調(diào)用百度SDK接口，可直接訪問百度地圖的各種服務(wù)和數(shù)據(jù)庫。為了提升服務(wù)管理中心的系統(tǒng)的效率，可以采用主動獲取老年人地理位置。這樣平時不需要對所有老年人進行地理位置信息的監(jiān)控與提取，而當監(jiān)護端需要老年人的位置信息時，通過通信啟動老年人手機客戶端讀取手機位置，實時向監(jiān)護端發(fā)送老年人的位置信息，使監(jiān)護端可以掌握老年人的位置信息，實現(xiàn)對老年人的有效監(jiān)護。如果老年人手機位置在允許（安全）的范圍內(nèi)，客戶端只是對老年人手機位置信息進行記錄（軌跡信息），并將相應(yīng)的信息存儲起來，并與日常行為軌跡進行比較，方便第三方監(jiān)護機構(gòu)與個人調(diào)用相應(yīng)的客戶端（監(jiān)護端）進行分析與觀察。另外一種方案是老年人手機客戶端按一定周期，如每隔一個較短的時間周期主動讀取地理位置信息并上報服務(wù)端，服務(wù)端將此位置信息寫入后臺數(shù)據(jù)庫中，以方便后續(xù)業(yè)務(wù)邏輯對于位置信息的使用。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)端進行電子圍欄信息的存儲、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)護端進行設(shè)置，服務(wù)端則擁有審查與修訂的權(quán)限。在APP中進行地理圍欄的劃分，監(jiān)護端通過電子地圖可以可視化設(shè)置虛擬電子圍欄、提醒等級，監(jiān)護人可以設(shè)置分等級的電子圍欄方式來對應(yīng)不同提醒等級。當老年人脫離劃分的安全區(qū)域或走失后，能及時通知監(jiān)護人并實時發(fā)送位置信息，可以對走失的老年人進行及時的救援。對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)的方案來設(shè)置虛擬電子圍欄，由服務(wù)中心端針對所有認證被監(jiān)護用戶設(shè)置統(tǒng)一的虛擬電子圍欄，疊加于個性化的電子圍欄之上。服務(wù)管理中心系統(tǒng)將精準設(shè)定服務(wù)區(qū)域范圍、數(shù)據(jù)傳送時限及服務(wù)對象。例如，對于江河湖海等自然區(qū)域以及某些不利于老年人活動的特定區(qū)域，可以由負有相關(guān)管理責任的機構(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，只要老年人進入了預(yù)設(shè)危險區(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，在特定時間范圍、在特定區(qū)域里，為指定手機（監(jiān)護人）手機發(fā)送提示短信，告知其當前老年人的位置信息，提醒監(jiān)護人對老年人進行進一步的采取相應(yīng)的行動。電子圍欄在使用的有兩種模式，其一是圍欄檢測客戶端模式，另外一種是圍欄服務(wù)器檢測模式。前者是每隔一段時間將電子圍欄數(shù)據(jù)從服務(wù)管理中心端下載到監(jiān)護端（老年人）手機，并由老年人手機端APP提供“碰撞”檢測，或檢測為真則啟動當?shù)鼐涯K，并報告服務(wù)管理中心；而后者是由服務(wù)管理中心端來根據(jù)老年人手機地理位置數(shù)據(jù)來與虛擬電子圍欄數(shù)據(jù)比較，檢測“碰撞”情況，或檢測為真，服務(wù)管理中心首先向監(jiān)護雙方發(fā)出預(yù)警信息，并進行事件登記。

3結(jié)論

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

參考文獻：

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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