基于GPS的智能兒童監(jiān)護系統(tǒng)的設計

徐衛(wèi)英 金磊 于文蘇 吳瀟晴

摘要：該文研究了一種基于GPS的智能兒童監(jiān)護系統(tǒng)，闡述了系統(tǒng)的總體架構(gòu)，以及兒童監(jiān)護系統(tǒng)的總體設計和系統(tǒng)功能模塊的詳細設計。

關(guān)鍵詞：兒童監(jiān)護系統(tǒng);智能定位終端;智能監(jiān)護終端

中圖分類號：TP315? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）27-0063-02

近幾年來，隨著國家二胎政策的放開與實施，增加了家長和學?？醋o孩子的分量，如果家長或?qū)W校一時疏忽，會造成兒童丟失的事件，如兒童走失、被拐賣、綁架的現(xiàn)象，未成年人逃學、離家出走、進出網(wǎng)吧、游戲廳等場所的問題也日有發(fā)生，我們急需一種對孩子安全的有效監(jiān)護系統(tǒng)或措施。在如今信息技術(shù)高速發(fā)展的時代，保護兒童安全，預防兒童丟失事件的發(fā)生，可以借助于信息技術(shù)手段來實現(xiàn)。因此，設計與開發(fā)基于GPS的智能兒童監(jiān)護系統(tǒng)顯得尤為重要，通過安裝在服務器上的智能兒童監(jiān)護系統(tǒng)，實現(xiàn)信息的系統(tǒng)管理，并由互聯(lián)網(wǎng)連接兒童端的智能定位裝置與監(jiān)護人端的智能監(jiān)護APP，達到實時監(jiān)護兒童的目的。

1 系統(tǒng)的總體架構(gòu)

兒童監(jiān)護涉及兒童、監(jiān)護人（如家長和學校老師）等角色，通過對日常兒童監(jiān)護工作的功能需求分析，設計了一種基于GPS的智能兒童監(jiān)護系統(tǒng)的總體架構(gòu)，如圖1所示。系統(tǒng)包括GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)、智能定位終端、服務器和智能監(jiān)護終端APP。

圖1? ?系統(tǒng)的總體架構(gòu)

GPS是英文Global Positioning System（全球定位系統(tǒng)）的簡稱。GPS定位系統(tǒng)是指利用衛(wèi)星，在全球范圍內(nèi)實時進行定位、導航的系統(tǒng)。GPS常用于提供車輛定位、防盜、反劫、行駛路線監(jiān)控及呼叫指揮等功能。隨著 GPS 定位技術(shù)在民用領域的發(fā)展，基于位置信息或者地理信息的可穿戴智能產(chǎn)品得到了前所未有的發(fā)展與應用。要實現(xiàn)以上所有功能必須具備GPS終端、傳輸網(wǎng)絡和監(jiān)控平臺三個要素。

智能定位終端包括GPS配件和報警按鈕，其作用是用于兒童定位和報警。兒童智能定位終端產(chǎn)品主要有智能定位手表、智能定位手環(huán)、智能定位鞋、智能定位服裝、智能定位書包等，該類產(chǎn)品以定位為主要功能，其中以智能定位手表最受消費者歡迎。除定位功能外，很多智能手表還具有雙向通話、SOS 求救、遠程監(jiān)聽、歷史軌跡、電子圍欄等功能。

智能監(jiān)護終端安裝有監(jiān)護APP，主要采用 Andorid 技術(shù)進行設計，實現(xiàn)用戶賬戶管理、智能設備管理、地圖位置管理和推送信息管理四大主要功能。

服務器內(nèi)安裝有兒童監(jiān)護系統(tǒng)，它又包括信息處理子系統(tǒng)和監(jiān)控報警子系統(tǒng)，其主要作用是進行信息處理和監(jiān)控報警。

GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)通過衛(wèi)星定位信息來確定智能定位終端的位置信息，智能定位終端與服務器通過互聯(lián)網(wǎng)連接，服務器通過互聯(lián)網(wǎng)與智能監(jiān)護終端進行數(shù)據(jù)交換，從而實現(xiàn)對兒童的日常安全狀態(tài)進行監(jiān)護，在發(fā)生緊急安全問題的時候能夠快速求救，自動定位，并第一時間通知監(jiān)護人，以實現(xiàn)對兒童安全起到實質(zhì)性的保護作用。

2 兒童監(jiān)護系統(tǒng)的設計

2.1 系統(tǒng)功能總體設計

安裝在服務器內(nèi)的兒童監(jiān)護系統(tǒng)，是一種基于GPS的智能兒童監(jiān)護系統(tǒng)的核心模塊。它又包括信息處理子系統(tǒng)和監(jiān)控報警子系統(tǒng)，其主要作用是進行信息處理和監(jiān)控報警。為了實現(xiàn)對兒童、用戶、位置、派出所、學校和教師等信息的管理，信息處理子系統(tǒng)中又包括了兒童信息管理、用戶信息管理、位置信息管理、派出所信息管理、學校信息管理和教師信息管理等模塊;為了實現(xiàn)對兒童位置的監(jiān)控，以及出現(xiàn)問題時報警處理，監(jiān)控報警子系統(tǒng)中又包括了監(jiān)控管理模塊和報警管理模塊。系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

2.2 系統(tǒng)功能的詳細設計

系統(tǒng)服務器內(nèi)的兒童監(jiān)護系統(tǒng)是在JDK環(huán)境下，利用Eclipse開發(fā)工具，通過Java語言編寫相關(guān)程序，利用MySQL數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)軟件創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)表，存儲兒童信息表、用戶信息表、位置信息表、派出所信息表、學校信息表、教師信息表等，同時實現(xiàn)對監(jiān)控信息及報警信息的管理和儲存。先搭建JDK開發(fā)環(huán)境，再按需求分模塊進行開發(fā)與設計。

1）信息處理。兒童監(jiān)護系統(tǒng)需要處理和管理的信息主要涉及兒童、用戶（家長）、位置、派出所、學校和教師等信息，由此設計的信息處理子系統(tǒng)由兒童信息管理、用戶信息管理、位置信息管理、派出所信息管理、學校信息管理、教師信息管理等模塊組成，兒童信息主要包括兒童姓名、所在學校名稱、家長姓名、年齡、智能終端IMEI號等;用戶信息主要包括家長姓名、地址、工作單位、手機號碼、智能終端IMEI號等;位置信息主要包括兒童姓名、經(jīng)度、緯度、地名、活動圖像文件名、時間等;派出所信息主要包括派出所名稱、地址、電話等，學校信息主要包括學校名稱、地址、電話等;教師信息主要包括教師姓名、學校名稱、手機號碼、智能終端IMEI號等;信息處理子系統(tǒng)通過各模塊實現(xiàn)對兒童、家長、位置、學校、教師、派出所等與兒童相關(guān)信息的處理和存儲。

2）監(jiān)控報警。兒童監(jiān)護系統(tǒng)需要對兒童位置進行監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)問題時及時報警處理。監(jiān)控報警子系統(tǒng)由監(jiān)控管理模塊和報警管理模塊等組成，其中監(jiān)控管理模塊自動監(jiān)控兒童的位置信息，如果出現(xiàn)異常情況，如該時間兒童應在學校上課，但監(jiān)控發(fā)現(xiàn)兒童不在學校，則觸發(fā)報警模塊，并將系統(tǒng)中當前存儲的兒童位置信息及活動狀態(tài)圖像推送給兒童家長或?qū)W校老師的智能監(jiān)護終端上;家長或老師也可通過智能監(jiān)護終端通過互聯(lián)網(wǎng)主動查詢服務器上的兒童監(jiān)護系統(tǒng)，了解孩子的當前位置信息和活動狀態(tài);此外當孩子發(fā)現(xiàn)自己處于危險狀態(tài)時，也可以啟動智能定位終端上的報警按鈕，通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)椒掌鞯膬和O(jiān)護系統(tǒng)報警，從而提高兒童或未成年人的安全監(jiān)護效率。

3 智能定位終端的設計

GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)通過內(nèi)置GPS配件的智能定位終端接收GPS衛(wèi)星提供的經(jīng)緯度坐標信號來進行定位，智能定位終端根據(jù)接收到的定位信息通過互聯(lián)網(wǎng)向服務器發(fā)送當前位置信息或當前活動狀況的圖像;安裝兒童監(jiān)護系統(tǒng)的服務器通過互聯(lián)網(wǎng)接收智能定位終端傳輸?shù)亩ㄎ恍畔ⅲ缓筮M行定位數(shù)據(jù)處理和存儲等，再通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送地理位置信息到智能監(jiān)護終端;智能監(jiān)護終端通過互聯(lián)網(wǎng)從服務器的兒童監(jiān)護系統(tǒng)中主動查詢孩子的位置信息和當前活動狀況的圖像，或被動接收服務器發(fā)送過來的這些信息;內(nèi)置GPS配件的智能定位終端的外觀形式多樣，對于一些有逃學、離家出走、進出網(wǎng)吧、游戲廳等場所的未成年人，可在他們不知情的情況下將智能定位終端放入其隨身攜帶的背包或衣服口袋里實施定位，防止其進一步誤入歧途，從而達到對孩子安全的有效監(jiān)護。安裝 GPS 定位器，離開住所一定距離后就會自動報警并定位。

4 智能監(jiān)護終端APP的設計

智能監(jiān)護終端APP的開發(fā)主要采用Android Studio工具和JDK，通過Java語言編寫實現(xiàn)。該APP主要實現(xiàn)用戶賬戶管理、智能設備管理、地圖位置管理和推送信息管理四大主要功能。用戶賬戶管理，主要是注冊、登錄或修改服務器上兒童監(jiān)護系統(tǒng)中的用戶個人信息。智能設備管理，用于將家長端智能設備與兒童端的智能穿戴設備一一綁定，需要時也可解除綁定。地圖位置管理根據(jù)獲取到的 GPS 位置在地圖上顯示兒童智能終端所在的位置。推送信息管理，通過互聯(lián)網(wǎng)從服務器的兒童監(jiān)護系統(tǒng)中主動查詢孩子的位置信息和當前活動狀況的圖像，或被動接收服務器發(fā)送過來的位置和報警信息，也可將信息發(fā)送至服務器。

5 結(jié)束語

本文設計的基于GPS的智能兒童監(jiān)護系統(tǒng)，借助于GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)和智能定位終端，實現(xiàn)兒童地理位置的實時定位，通過互聯(lián)網(wǎng)與服務器中的兒童監(jiān)護系統(tǒng)進行通信，上傳兒童的位置信息和報警信息，家長或老師可通過連接互聯(lián)網(wǎng)的智能監(jiān)護終端實時地查詢或接收服務器中的兒童監(jiān)護系統(tǒng)的信息，來了解兒童的位置信息、當前活動狀態(tài)等，通過本系統(tǒng)可提高兒童的監(jiān)護管理效率，減少或避免兒童丟失或誤入歧途。

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【通聯(lián)編輯：謝媛媛】