基于互联网+的儿童安全监护系统的研究与设计

黄凌霄　庄垚　郑少强　曾杰明

摘要：隨着儿童安全事故的增加，儿童安全监护已成为社会的热点问题。为了克服目前国内儿童监护产品存在的定位信号不稳定、功能不够完善、缺乏系统性管理、监护力不足、监护不实时等问题，本系统采用信息技术和移动互联网技术，提出了一个基于互联网+的儿童安全监护系统，通过搭建服务器端，连接儿童终端和监护人端，存储并处理相关信息，实现了系统化管理，达到实时监护的目的。本系统通过功能测试，验证了可行性。

关键词：儿童安全;监护;GPS;GPRS;服务器

中图分类号：TN914.3 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）03-0175-02.

0 引言

随着信息技术的发展，国内外的市场都研发出了功能各异的儿童智能产品。目前市面上的儿童安全产品以智能手表、定位腕表等居多，品牌众多，型号也各不相同，并且价格差距大。综合用户的反馈可知，大多数人表示这些产品的定位信号不够稳定、功能不够齐全、家长监护的参与度不够、缺乏系统性的管理等[1-3]。

针对以上问题，本文通过搭建服务器，实现信息的系统管理，连接在学儿童与监护人，实现一个基于互联网+的儿童安全监护系统，达到实时监护的目的。

1 系统的总体设计

系统由三个部分构成，结构如图1所示，包括儿童终端、服务器和监护人APP，其中服务器架设在阿里云，存储并连接儿童终端和监护人，达到实时监控的目的，实现一个互联网+儿童安全监护系统。具体的功能如下：

（1）终端功能：接收服务器发送的区域设置信息（来自监护人）并存储;利用GPS实时采集儿童的定位数据并通过GPRS传送至服务器;当儿童进入或离开特定区域时，向服务器或监护人推送区域提醒信息。（2）服务器功能：建立数据库表，保存监护人和儿童的基本信息、监护人设置的区域位置信息（学校区域、家区域、危险区域、关注区域等）;实时保存终端定时发送的GPS信息;接收终端发送的区域提醒信息并推送至相应的监护人。（3）监护人APP功能：与特定的终端（儿童）绑定，设置区域信息并推送至服务器;实时查询终端的当前位置和运动轨迹并调用地图显示;实时接收区域提醒，实现与绑定儿童的一键双向通话。三部分通过花生壳连接，将局域网映射到公网，以实现终端、服务器端、监护人端的实时连接和信息传输。

2 主要模块设计

2.1 儿童端——智能终端设计

该系统电路采用模块化设计，包括微处理器、显示模块、紧急求助模块、报警模块、GPS定位模块、GPRS通信模块及辅助的控制电路等。

（1）采用德州仪器（TI）的MSP430F249微控制器芯片，它是一款具有RISC结构的单片机处理器，处理速度快，具有超低功耗，适用于本终端。（2）采用SIM928模块实现终端的GPS定位和GPRS通信，该模块在软硬件上完全兼容旧版的SIM908，并且将GPRS和GPS通过表面组装技术封装在一起，减少的电路复杂程度，利于调试和烧写，能够实现快速和高精度定位。（3）采用Nokia5110液晶显示屏，该显示屏电路简单，低功耗、所需连接引脚少、运行速度快、易于安装与拆卸，成本较低。

2.2 服务器端

系统服务器是在JDK环境下，利用Eclipse软件编写相关驱动程序，在SQL server 2016系统搭建下，利用SQLyog软件设置儿童信息表、位置信息表、标记区域信息表、监护人信息表等，同时实现对儿童及监护人信息的管理和储存。

先搭建JDK开发环境，再按需求分模块开发，服务器模块包括三个：用户模块、地图模块和实时轨迹模块。用户模块主要处理登陆、注册、初始化并加载相关的用户逻辑数据;地图模块主要处理网页地图数据管理，客户端区域信息的设置等;实时轨迹模块存储并处理终端上传的数据、接收客户端请求的数据并反馈等。

2.3 监护人端APP设计

该APP的开发主要用到Android Studio工具和JDK 1.8，通过JAVA语言编写实现。监护人APP设置了三个模块：区域设置模块、定位模块和实时监控模块。具体方案如下：（1）区域设置模块把学校和家设置为安全区域，在家里和学校的路途中，设置几个关注区域和危险区域等，并将信息推送至服务器，服务器保存数据并将数据发送至对应的儿童终端，儿童终端保存区域信息，并以此来判断所处区域并做出相应的提醒和推送。（2）定位模块利用高德地图的API接口，利用高德地图的Android中的Demo来实现定位服务。（3）实时监控模块主要实现儿童运动轨迹在地图中的显示。终端实时上传位置信息至服务器，监护人APP向服务器请求儿童的运动轨迹信息并将其显示在地图中。通过实时更新高德地图轨迹，实现实时位置监控。

3 系统测试与结果分析

首先，在花生壳的初始界面输入正确的账号和密码，提示连接服务器成功，再结合另外两部分进行系统总体调试：

（1） 终端—>服务器：终端连接服务器成功后，可以看到服务器端的数据库显示终端的当前信息，包括终端设备号、经纬度、儿童当前的安全状态等信息。（2）儿童到达危险区域—﹥客户端接收到短信，客户端收到终端发来的“SOS”报警短信。（3）终端采集到位置信息数据—﹥监护人接收并实现地图定位和运动轨迹显示。如终端在学校区域显示当前状态（IN SCHOOL），监护人端接收到终端的定位信息和运动轨迹与终端的实际信息一致。

4 结语

本文利用信息技术、GPS和GPRS等通信技术，提出一个基于互联网+的儿童安全监护系统，解决了目前存在的系统化不够、监护力不足、监护不够实时等问题。通过系统测试后验证了可行性，为儿童安全监护系统的设计提供了可选方案。

参考文献

[1] 沈艳.基于行为方式的儿童产品设计研究[D].无锡：江南大学，2015.

[2] 鄧潇.儿童看护系统的设计与研究[D].上海：东华大学，2016.

[3] 崔祎雪.幼儿园智能综合信息管理系统的设计与实现[D].武汉：湖北工业大学，2017.

[4] 姚姮.可穿戴儿童安全产品的设计研究[D].上海：华东理工大学，2015.

[5] 耿怡，安晖，李扬，江华.可穿戴设备发展现状和前景探析[J].电子科学技术，2014（02）：112-119.

[6] 林哗琳.儿童可穿戴设备之设计研究[J].美术大观，2015（6）：1-2.

Research and Design of Internet+Child Safety Monitoring System

HUANG Ling-xiao， ZHUANG Yao， ZHENG Shao-qiang， ZENG Jie-ming

（Information Engineering College， Yango University， Fuzhou Fujian  350015）

Abstract：With the increase of child safety accidents， child safety monitoring has become a hot issue in society. In order to overcome the problems of unstable location signal， imperfect functions， lack of systematic management， lack of monitoring and real-time monitoring， etc. This system adopts information technology and mobile Internet technology to put forward an Internet +child safety monitoring system. By building the server， connecting the child terminal and the guardian， storing and processing relevant information， it achieves systematic management and real-time monitoring purposes. The feasibility of the system is verified by functional testing.

Key words：child safety; monitoring; GPS; GPRS; server