田 柳，林黃智，魯 磊

（1.安徽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 汽車工程學(xué)院，合肥 230011；2.安徽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)學(xué)院，合肥 230011）

中國每年失蹤兒童數(shù)據(jù)驚人，2021 年全國公安機(jī)關(guān)深入開展“團(tuán)圓”行動(dòng)，截至12 月累計(jì)找回10 932名歷年失蹤被拐兒童，失蹤被拐人員與親人分離時(shí)間最長達(dá)74 年。與此同時(shí)我們的國家正步入老齡化社會(huì)，第七次全國人口普查數(shù)據(jù)顯示，我國65 歲及以上人口有1.9 億人，其中包含數(shù)千萬計(jì)的失能失智老人，在中國每年走失老人約有50 萬人，平均每天就約有1 370 名老人走失。走失人群大多存在失能失智情況，難以尋找到親人。老人兒童的走失給家庭帶來巨大的傷痛，如何有效地預(yù)防走失以及如何在走失后迅速地找回成為我們研究的重點(diǎn)課題[1-2]。

當(dāng)前主要是利用可穿戴設(shè)備來預(yù)警和監(jiān)控老弱病幼人員的走失情況[3]，但目前我國還缺乏一套整體的防走失系統(tǒng)，現(xiàn)階段所部署的防走失可穿戴設(shè)備更多用于單點(diǎn)監(jiān)控或者僅僅與監(jiān)護(hù)人手機(jī)及PC 關(guān)聯(lián)，走失人走失后一旦可穿戴設(shè)備被剝離或丟失，將失去走失人的蹤跡。對于走失后需要調(diào)取的視頻、身份等信息采集，僅僅依靠單獨(dú)的可穿戴硬件，提供商難以完全支撐掌控，對于重點(diǎn)目標(biāo)的預(yù)警，則更加困難。目前5G 技術(shù)已進(jìn)入商用階段，借助5G 互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及運(yùn)營商巨大的網(wǎng)絡(luò)分布及數(shù)據(jù)資源，看老護(hù)幼防走失領(lǐng)域技術(shù)手段得以快速推進(jìn)和發(fā)展。本文將5G、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等新技術(shù)運(yùn)用到看老護(hù)幼防走失領(lǐng)域，通過5G 互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用，幫助監(jiān)護(hù)人在老人兒童走失前做好預(yù)防，為走失時(shí)提供準(zhǔn)確的位置、有效信息的采集、便捷的報(bào)警及聯(lián)動(dòng)搜救等服務(wù)，實(shí)現(xiàn)基于5G 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的防走失系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)理念

本系統(tǒng)基于運(yùn)營商的影響力和掌握的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)資源，對接公安、醫(yī)療、兒童防走失、養(yǎng)老等機(jī)構(gòu)平臺的接口，形成基于5G 和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的集精確定位、視頻聯(lián)動(dòng)識別、智能采集、現(xiàn)場預(yù)警與指揮調(diào)度于一體的防走失系統(tǒng)，既能事前事中事后收集大量有效信息，又能及時(shí)對可能發(fā)生的各項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)事件作出及時(shí)預(yù)警，還能大大提高搜救過程中的溝通能力和執(zhí)行能力，提升走失搜救效率。

1.2 功能設(shè)計(jì)

系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)為硬件+平臺+APP。包括防走失系統(tǒng)可穿戴終端、管理中心數(shù)據(jù)云平臺和監(jiān)護(hù)人終端APP。在走失前、走失時(shí)及走失后，產(chǎn)品所具有的功能如下。

走失事件未發(fā)生時(shí)，終端支持日常語音對話，可貼身隱藏；管理中心數(shù)據(jù)云平臺支持日常信息維護(hù)管理、識別、比對及預(yù)警；監(jiān)護(hù)人APP 可以實(shí)現(xiàn)連接終端、收集終端信息及語音對話等功能。

走失事件發(fā)生后，終端具備位置信息收集、房間級定位精度、附近手機(jī)信息探測與收集、附近音視頻信息采集傳輸及一鍵求助等能力；管理中心數(shù)據(jù)云平臺能夠接收終端音視頻、位置、附近手機(jī)信息并處理警情，與“天眼”關(guān)聯(lián)，提供高清及實(shí)時(shí)的視頻信息，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的人臉識別，聯(lián)動(dòng)走失兒童平臺及當(dāng)?shù)匦l(wèi)計(jì)委養(yǎng)老數(shù)據(jù)平臺；監(jiān)護(hù)人APP 可以實(shí)現(xiàn)報(bào)警、接收終端音視頻位置信息功能。

在共同具備位置信息收集、房間級定位精度、附近手機(jī)信息探測與收集及附近音視頻信息采集與傳輸?shù)裙δ艿幕A(chǔ)上，見表1，根據(jù)不同的客戶群體，對防走失終端開發(fā)不同功能類別的產(chǎn)品，并根據(jù)被監(jiān)護(hù)人的年齡、精神狀況，將終端設(shè)計(jì)為紐扣、手表、掛件、腕帶、鞋墊及掛件等多種形式。

表1 不同客戶群體功能設(shè)計(jì)

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)包含貼身隱藏化可穿戴設(shè)備終端、管理中心數(shù)據(jù)云平臺及監(jiān)護(hù)人終端APP 如圖1 所示。其中終端主要具備信息采集、語音對話以及一鍵求助功能；管理中心數(shù)據(jù)云平臺具備信息管理、警情處理功能。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.1 可穿戴終端

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的防走失終端為貼身隱藏化可穿戴設(shè)備終端，如圖2 所示，集成SIM 卡、音視頻采集模組、WIFI探針、GPS/北斗定位模塊、UWB 定位標(biāo)簽、4G/5G 傳輸模組、音視頻壓縮與存儲模組于一體，集成化程度高。

圖2 終端原理圖

（1）位置信息采集。通過終端定位模塊，實(shí)時(shí)采集被監(jiān)護(hù)人的位置信息，使用北斗/GPS+基站+UWB 等技術(shù)手段，配合后臺定位算法，獲取被監(jiān)護(hù)人所在位置，不受室內(nèi)及荒野等特殊環(huán)境影響，可以精確到室內(nèi)的房間、走廊、廁所等地區(qū)，并上傳管理中心數(shù)據(jù)云平臺。

（2）手機(jī)信息探測與收集。通過終端WIFI 探針，實(shí)時(shí)探測被監(jiān)護(hù)人周邊一定范圍的手機(jī)信息，對手機(jī)關(guān)鍵信息進(jìn)行收集與記錄，并上傳管理中心數(shù)據(jù)云平臺。

（3）音視頻信息采集。通過音視頻采集模塊，實(shí)時(shí)采集被監(jiān)護(hù)人周邊多路聲音、圖像信息，上傳管理中心數(shù)據(jù)云平臺，采用4G/5G 網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸信息，研究網(wǎng)絡(luò)傳輸與控制算法，優(yōu)化傳輸效果，降低網(wǎng)絡(luò)延時(shí)、提高聲音及圖像信息的清晰度、流暢度，實(shí)現(xiàn)對搜救活動(dòng)的現(xiàn)場取證、場景辨別。

（4）語音視頻對話。通過終端上語音交互按鈕，可以與監(jiān)護(hù)人手機(jī)APP 或綁定監(jiān)護(hù)人微信進(jìn)行語音對話，采用4G/5G 網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸語音信息。部分以手表為終端形態(tài)的具備視頻對話功能。

（5）一鍵求助。通過終端上SOS 按鈕，可以向當(dāng)?shù)?10、120 指揮中心、監(jiān)護(hù)人和管理中心數(shù)據(jù)云平臺發(fā)起求救信息，并自動(dòng)反饋被監(jiān)護(hù)人所處的位置信息。該功能可根據(jù)被監(jiān)護(hù)人的人群類別（失能失智老人、7 歲以下兒童、7 歲以上兒童、精神心理疾病患者）區(qū)分具體求救實(shí)施方式。

2.2 管理中心數(shù)據(jù)云平臺

為配合防走失終端使用，并發(fā)揮其強(qiáng)大效果，如圖3 所示，通過管理中心數(shù)據(jù)云平臺，一方面與防走失終端對接，實(shí)現(xiàn)信息收集、存儲、常態(tài)管控與應(yīng)急處理，另一方面與城市安防系統(tǒng)、城市養(yǎng)老數(shù)據(jù)中心、兒童防走失平臺及110、120 指揮中心對接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。

圖3 平臺原理圖

2.2.1 防走失數(shù)據(jù)中心

防走失數(shù)據(jù)中心是平臺核心，重點(diǎn)建設(shè)防走失數(shù)據(jù)體系，以被監(jiān)護(hù)人數(shù)據(jù)、服務(wù)數(shù)據(jù)等為核心，擴(kuò)充、完善服務(wù)數(shù)據(jù)[4]。

首先建立被監(jiān)護(hù)人基準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫，保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，是后續(xù)數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)，基于基準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫搭建各類專項(xiàng)數(shù)據(jù)庫，形成數(shù)據(jù)匯總。如行政區(qū)域、單位機(jī)構(gòu)、基本信息、家庭與地理空間等。

被監(jiān)護(hù)人服務(wù)數(shù)據(jù)包括終端返回的位置數(shù)據(jù)、附近手機(jī)信息、音視頻信息及其余附加信息。

其余附加信息包括被監(jiān)護(hù)人健康檔案、入學(xué)情況或養(yǎng)老方式與能力評估等。

被監(jiān)護(hù)人關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)包括健康數(shù)據(jù)、人口數(shù)據(jù)等。

2.2.2 管理支撐服務(wù)平臺

管理支撐服務(wù)平臺包含綜合運(yùn)維服務(wù)及數(shù)據(jù)支撐（共享交換）平臺，旨在支撐并實(shí)現(xiàn)各方進(jìn)行服務(wù)數(shù)據(jù)及運(yùn)維數(shù)據(jù)的共享交換、更新同步，并對外統(tǒng)一化接口。

綜合服務(wù)平臺與城市安防系統(tǒng)、城市養(yǎng)老數(shù)據(jù)中心、兒童防走失平臺及110、120 指揮中心對接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。分散資源信息共享融合，形成被監(jiān)護(hù)人、社會(huì)機(jī)構(gòu)、政府、公安和學(xué)校等快速信息互聯(lián)通道。

（1）平臺與城市安防系統(tǒng)（如天網(wǎng)工程）對接，在收到防走失終端收集的位置信息后，與基礎(chǔ)信息庫比對，并聯(lián)動(dòng)位置區(qū)域附近的監(jiān)控視頻信息，通過人臉識別等，查找被監(jiān)控人的行蹤。

（2）平臺與兒童防走失平臺對接，走失兒童搜尋的黃金時(shí)間為15 min，在監(jiān)護(hù)人確定兒童走失后，在最短的時(shí)間內(nèi)，將走失兒童的詳情通過平臺上傳至兒童防走失系統(tǒng)，結(jié)合終端上搜集的位置路徑、音視頻、附近手機(jī)信息，以最大化提高丟失兒童的找回概率。

（3）平臺與養(yǎng)老數(shù)據(jù)中心平臺對接，獲取被監(jiān)護(hù)人的基礎(chǔ)信息、身體狀態(tài)等，對于入住養(yǎng)老機(jī)構(gòu)或醫(yī)療護(hù)理院的老人，可實(shí)行多方聯(lián)動(dòng)監(jiān)控機(jī)制。

管理中心數(shù)據(jù)云平臺所需具備的功能如下。

（1）接收終端音視頻、位置、附近手機(jī)信息，并存儲入庫。

（2）智能定位預(yù)警。可準(zhǔn)確定位被監(jiān)護(hù)人所處位置并監(jiān)測被監(jiān)護(hù)人是否摔倒、是否發(fā)生突發(fā)事件，若監(jiān)測到事件發(fā)生系統(tǒng)則會(huì)馬上報(bào)警并指出老人所在位置，以便讓監(jiān)護(hù)人實(shí)施處理。

（3）信息識別預(yù)警。根據(jù)接收到的終端音視頻、位置信息，通過智能算法進(jìn)行識別分析，及時(shí)發(fā)出預(yù)警信息。

（4）聯(lián)動(dòng)視頻追蹤。聯(lián)動(dòng)位置區(qū)域附近的城市安防監(jiān)控視頻信息，通過人臉識別等技術(shù)進(jìn)行識別分析，準(zhǔn)確分析出人臉、車牌等，并將信息通過4G/5G 網(wǎng)絡(luò)傳輸至平臺，通過與公安基礎(chǔ)信息庫中數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，立即預(yù)警。

（5）警情處置。在收到防走失終端上的求救信號后，平臺根據(jù)求救的類別，根據(jù)事發(fā)點(diǎn)就近框選附近醫(yī)院或警局，并進(jìn)行下一步求救措施（通知醫(yī)院、警方或監(jiān)護(hù)人）。

2.3 監(jiān)護(hù)人終端APP

監(jiān)護(hù)人終端APP 用于連接防走失終端[5]，收集終端信息，接收并支持實(shí)時(shí)查詢終端的音視頻、位置信息。APP 具備與防走失終端的語音對話功能，并在發(fā)現(xiàn)被監(jiān)護(hù)人出現(xiàn)緊急情況后，可以使用報(bào)警功能向當(dāng)?shù)?10、120 指揮中心發(fā)起求救信息，并自動(dòng)反饋被監(jiān)護(hù)人所處的位置信息。

3 結(jié)束語

基于5G 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的防走失系統(tǒng)具有高定位精度的位置信息獲取功能，有效利用運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)資源及監(jiān)考機(jī)制，支持海量級基礎(chǔ)信息及關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的維護(hù)，通過與城市安防、兒童走失平臺等打通接口，及時(shí)發(fā)現(xiàn)緊急情況，調(diào)取關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，最大化地優(yōu)化搜救效率，降低被監(jiān)護(hù)人走失概率。系統(tǒng)應(yīng)用后及時(shí)預(yù)警各類走失風(fēng)險(xiǎn)事件，極大提升了走失搜救效率，為各類易走失人員增加了強(qiáng)勁的安全保障。