物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在社會服務(wù)中的應(yīng)用

◆姚婧瀛

（鄭州外國語新楓楊學(xué)校 河南 450000）

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在社會服務(wù)中的應(yīng)用

◆姚婧瀛

（鄭州外國語新楓楊學(xué)校 河南 450000）

鑒于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為未來智慧城市核心技術(shù)，提出了利用物聯(lián)網(wǎng)RFID技術(shù)進行老人的出行保障服務(wù)，以促進社會服務(wù)應(yīng)用功能。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用分析和目前社會關(guān)注問題的研究，提出利用現(xiàn)代技術(shù)解決社會關(guān)注的老人社會服務(wù)問題的方案和策略，實現(xiàn)利用高科技提高社會管理功能的目標(biāo)。

物聯(lián)網(wǎng)；RFID技術(shù)；老齡社會；老年人

0 引言

社會信息化的快速發(fā)展，使物聯(lián)網(wǎng)（The Internet of things）技術(shù)已在不知不覺中進入了我們的生活，智慧城市、智慧醫(yī)療、智能家居進入我們的視野。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是繼智能手機之后的又一場信息技術(shù)革命，1蘋果、谷歌和小米等企業(yè)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)打造物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈，包括可穿戴、智能家居、車載電子產(chǎn)品等多個門類，并應(yīng)用在各種不同領(lǐng)域。日常生活中手機、空調(diào)、私家車；水、電、熱力流量的采集；還有飛機場入侵防御系統(tǒng)、機動車和非機動車的防盜系統(tǒng)，各類公共出行工具、高速公路 ETC收費系統(tǒng)等都使用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。目前，果殼魔戒、小米手環(huán)等可穿戴設(shè)備應(yīng)用的安全認(rèn)證技術(shù)，當(dāng)魔戒或手環(huán)等產(chǎn)品靠近手機時，射頻信號通過線圈感應(yīng)，安全認(rèn)證自動啟動，蘋果Apple Watch進一步提升安全認(rèn)證的級別，實現(xiàn)安全支付功能，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)融入到我們生活的方方面面2。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)越來越成熟，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在社會各個領(lǐng)域有廣泛的需求和應(yīng)用前景，本文主要探索物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在老人社會服務(wù)方面的應(yīng)用。

1 我國老齡化社會中的老年人社會服務(wù)

我國正加速進入老齡化社會，特別是大中城市的老齡化特征愈加明顯，2013年，我國老年人口有2.02億，占總?cè)丝诘?4.9%。2014年，我國60歲以上老年人口2.12億，老齡化水平達(dá)到15.5%，特別是在獨生子女一代進入45歲后，將面對4位或是以上老人的贍養(yǎng)問題，老人出行成為子女最為擔(dān)憂的社會問題，也將會成為社會關(guān)注熱點。老年人作為流動人員也占有一定比例，據(jù)中國國家衛(wèi)計委流動老人健康服務(wù)專題調(diào)查顯示，2015年我國 2.46億的流動人口中，流動老人占流動人口總量的 7.2%，年齡中位數(shù)為64歲，其中低于70歲人口約占80%，70至79歲人口占18%，80歲以上的高齡流動老人約5%。我國提出的《社會養(yǎng)老服務(wù)體系建設(shè)規(guī)劃（2011～2015年）》“9073”養(yǎng)老模式，居家養(yǎng)老、社區(qū)養(yǎng)老和機構(gòu)養(yǎng)老分別占90%、7%和3%?！?073”養(yǎng)老格局中，如何提高養(yǎng)老服務(wù)能力與效率，社會如何提供一種保障性服務(wù)，讓居家養(yǎng)老、社區(qū)養(yǎng)老和機構(gòu)養(yǎng)老三種養(yǎng)老模式不是成為老人的自由生活的束縛和無奈選擇，而是在技術(shù)的支持下改善老人的安全保障，提高老人自由生活保障。

國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)的研究始于2003年，但研究熱潮從2010年才開始。3物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以在物品與物品，人與物品，人與人之間形成互連，這項技術(shù)應(yīng)用在對老人出行方面，能夠提供安全出行監(jiān)護，提高社會管理水平。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使三種養(yǎng)老模式與醫(yī)療體系已經(jīng)開始實現(xiàn)資源整合，如何在社會管理中使物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和三種養(yǎng)老模式形成一種智慧服務(wù)模式，構(gòu)建面向大規(guī)模老年人群的養(yǎng)老服務(wù)體系，已經(jīng)成為急需解決的社會問題，鑒于這一實際社會問題，本創(chuàng)新研究小組通過社會調(diào)查發(fā)現(xiàn)，市場上現(xiàn)有的老人定位服務(wù)產(chǎn)品具有一定的缺陷，如其采集的數(shù)據(jù)不能傳入社會公網(wǎng)進行快速查詢和分析，也不能調(diào)用社會力量為老人形成一種社會服務(wù)和保護，鑒于以上情況，本文創(chuàng)新提出把RFID應(yīng)用于老人出行社會服務(wù)，把老年人社會服務(wù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行結(jié)合的設(shè)計思想，本創(chuàng)新項目實現(xiàn)了現(xiàn)代科技技術(shù)對老年人的社會服務(wù)功能。創(chuàng)新項目設(shè)計采用為老人配備RFID可穿戴設(shè)備的方式或是藍(lán)牙設(shè)備、GPS設(shè)備等，同時在各個路口通過數(shù)據(jù)采集設(shè)備接收老人途經(jīng)的各個路口情況，進行老人出行的記錄。提高老年人的交通中的人身安全保障，在老年人走失時，能夠及時發(fā)現(xiàn)其運動軌跡，便于尋找和發(fā)現(xiàn)，使老人及時得到社會救助。

項目還可進行功能擴展，通過配置感應(yīng)器，對老人心跳、血壓等身體狀況進行監(jiān)測，通過后臺大數(shù)據(jù)分析功能，在老人出現(xiàn)特殊情況下啟動報警，快速啟動社會力量，還可為老年人健康醫(yī)療，通過大數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)最佳治療方案。

2 老年人出行保護測試

針對本項目，創(chuàng)新團隊進行了社會監(jiān)控設(shè)施走失查找實驗，2016年8月25上午十二點實驗人員A從鄭州外國語新楓楊學(xué)校北門出發(fā)到雪松路口的的丹尼斯超市，途經(jīng)休閑食品店，汽車配件店等安裝有視頻監(jiān)控的店面，實驗小組在下午兩點開始對校園門口，翠竹街和雪松十字路口的交通路口監(jiān)控錄像以及街邊緊鄰丹尼斯超市的汽車配件店、休閑食品店朝向路口方向的視頻監(jiān)控進行調(diào)用，查找A的軌跡。

圖1 A同學(xué)出行起點

實驗小組通過A起點到終點路面上的各個監(jiān)控點，按照時間點進行一幀一幀的查看，直到三點鐘也沒有發(fā)現(xiàn)任何蹤跡，沒有發(fā)現(xiàn)A學(xué)生從各個監(jiān)控點穿過。

圖2 A同學(xué)出行到達(dá)位置

通過實驗，本文認(rèn)為在老年人走失時的前兩個小時是最為關(guān)鍵的時間點，若能夠獲得走失的起始點和行動軌跡就會提高走失老人找回率，現(xiàn)在社會管理啟用“老大哥監(jiān)控”，處處遍布監(jiān)控設(shè)備，但圖像監(jiān)控不能快速智能提取、快速查找路面人員行動軌跡，只能依靠一幀幀的退回查找，此外，各種店面的監(jiān)控設(shè)備不能聯(lián)動，本文認(rèn)為若能夠使得社會監(jiān)控設(shè)備和各種路邊店鋪監(jiān)控設(shè)備進行聯(lián)動，各個監(jiān)控點組成一個大網(wǎng)，利用成熟的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不僅能夠為老人提供社會服務(wù)，還能夠降低社會治安成本，提高效率。而已有的老人定位產(chǎn)品果殼魔戒、小米手環(huán)等產(chǎn)品應(yīng)用都存在一定的缺點，如，不能上傳到云和公共數(shù)據(jù)服務(wù)平臺，不能調(diào)用社會力量進行老人社會服務(wù)，老人走失后也不能進行出行軌跡的分析等，本研究認(rèn)為社會管理中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用能起到更好的效果。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的老人出行管理應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，通過射頻識別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)對物體的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)身份認(rèn)證的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)老人社會保護服務(wù)，實現(xiàn)和諧社會的有效管理。

超高頻無線射頻識別系統(tǒng)設(shè)計，RFID系統(tǒng)主要由電子標(biāo)簽、讀卡器、RFID中間件和計算機應(yīng)用系統(tǒng)組成。RFID是自動識別技術(shù)的一種，采用無線射頻方式對目標(biāo)進行智能識別并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)非接觸式雙向數(shù)據(jù)通信。4RFID識別系統(tǒng)具有穿透一般障礙物閱讀標(biāo)簽的能力，能夠在一些惡劣環(huán)境使用。通過無線電信號識別特定目標(biāo)，無線電信號通過特定頻率的電磁場把攜帶在老人身上的RFID標(biāo)簽數(shù)據(jù)傳遞到識別系統(tǒng)，在路口對標(biāo)簽進行自動識別或跟蹤，識別系統(tǒng)與識別目標(biāo)之間的數(shù)據(jù)讀寫通過非接觸式完成。標(biāo)簽分為有源和無源標(biāo)簽，無源標(biāo)簽不需要電池供電，每次當(dāng)老人進入路口管理系統(tǒng)的磁場時，攜帶或是附著老人身上的標(biāo)簽從磁場中獲得能量。RFID系統(tǒng)還具有閱讀速度極快，數(shù)據(jù)記憶容量大，安全性能高等優(yōu)點，所以適宜于在大量數(shù)據(jù)存儲的情況下使用（見表1）。

其中，標(biāo)簽芯片內(nèi)存中寫有每個老人的唯一身份信息數(shù)據(jù)，識別器與標(biāo)簽按照約定的通信協(xié)議進行信息交互，也就是說當(dāng)附有標(biāo)簽的老人進入磁場內(nèi)時，交通路口安裝的識別器通過天線向標(biāo)簽發(fā)送指令，標(biāo)簽被激活后根據(jù)老人的交通遵守情況進行提醒服務(wù)系統(tǒng)按照指令內(nèi)容將存儲于芯片中的老人身份標(biāo)識信息傳給識別器，然后通過路口計算機軟件系統(tǒng)負(fù)責(zé)提供一個可操作界面，存儲識別信息或者通過互聯(lián)網(wǎng)將數(shù)據(jù)共享。

表1 RFID系統(tǒng)標(biāo)簽各頻段基本特性和參數(shù)比較5

4 交通路口物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建

RFID智能管理系統(tǒng)由后臺老人身份管理系統(tǒng)和前端硬件組成，后臺老人身份管理系統(tǒng)包括：系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及機房硬件、系統(tǒng)管理軟件、發(fā)卡器、操作電腦；前端硬件包括：標(biāo)簽、讀寫器、天線、手持讀寫器等。利用現(xiàn)有的交通路口的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，進行功能的擴展，在主要路口安裝監(jiān)控天線，實時讀取經(jīng)過的老人卡標(biāo)簽信息，同時傳輸至后臺服務(wù)器，在老人走失或是其他特殊情況時，能夠及時報警，監(jiān)控中心通過調(diào)用老人出行軌跡，進行查尋定位，此外還可通過手持設(shè)備進行找尋和身份識別。設(shè)計通過 QR2235超高頻電子標(biāo)簽 UHF技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的外傳，讀寫器采用孚思D2184D四通道超高頻讀寫器進行數(shù)據(jù)的接收傳輸（圖3）。

（1）設(shè)置RFID標(biāo)簽

通過標(biāo)簽唯一識別信息標(biāo)示建立監(jiān)測對象與標(biāo)簽的一一對應(yīng)關(guān)系，標(biāo)簽中存儲每個對象的唯一標(biāo)識信息在一定條件觸發(fā)被讀取后傳送到路口管理系統(tǒng)的存儲設(shè)備，并傳輸給數(shù)據(jù)處理中心，進行數(shù)據(jù)共享。當(dāng)老人攜帶標(biāo)簽進入交通路口感應(yīng)區(qū)時，標(biāo)簽被激活，系統(tǒng)自動開啟記錄。

（2）路口構(gòu)建RFID物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)

在路口構(gòu)建RFID物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，路面設(shè)置感應(yīng)區(qū)域。網(wǎng)絡(luò)由多個無線傳感器節(jié)點互連接組成，傳感器節(jié)點主要由數(shù)據(jù)收集模塊（讀卡器、AD轉(zhuǎn)換器）、數(shù)據(jù)處理模塊（單片機）、數(shù)據(jù)傳輸模塊、電源四個部分組成。6讀卡器器收集路口數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換后傳送給單片機進行數(shù)據(jù)存儲和處理，傳輸?shù)皆苹蚴墙?jīng)由無線通信模塊與數(shù)據(jù)中心進行數(shù)據(jù)的傳輸7-8。

（3）協(xié)議層

交通路口傳輸網(wǎng)絡(luò)通過管理多種多樣的接入?yún)f(xié)議實現(xiàn)對外部傳感器、智能元件的接入，包括對RFID、GPS、ZigBee、6LoWPAN、WiFi、藍(lán)牙、紅外等協(xié)議的廣泛支持，便于設(shè)備擴展。這些協(xié)議所連接的設(shè)備可以是采集外界環(huán)境數(shù)據(jù)的傳感器設(shè)備，也可以是執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)的各種功能終端，如顯示、驅(qū)動、制動設(shè)備等。

（4）客戶端測試

（老人）智能可穿戴設(shè)備，需要進行認(rèn)證測試，如，射頻（RF）一致性測試，主要包括發(fā)信機測試和收信機測試兩部分。

（5）路口數(shù)據(jù)收集模塊

采用數(shù)據(jù)通用、多路輸入處理方案，實際應(yīng)用中，收集數(shù)據(jù)信息的讀卡器會涉及到不同的種類，單片機應(yīng)具有數(shù)據(jù)通用、多路輸入處理的功能，使收集到的模擬信號（電流信號、電壓信號）和數(shù)字信號都能夠傳輸?shù)絾纹瑱C中進行處理，在實際工作中就會具有很好的靈活性。

圖3 系統(tǒng)架構(gòu)圖

5 技術(shù)指標(biāo)

5.1 主要部件技術(shù)指標(biāo)

（1） 讀寫器

射頻讀寫器能夠讀寫符合ISO18000-6C（EPC G2）、TK900標(biāo)準(zhǔn)的電子標(biāo)簽。讀寫器選擇多接口（如 RJ45、RS485、RS232和以太網(wǎng)接口），可直接接入 Internet，或接入中間件（如微軟BizTalk RFID）平臺進行應(yīng)用。

技術(shù)指標(biāo)：

工作頻率：840-845（902～928）MHz

協(xié)議： ISO18000-6C（EPC G2）

工作方式：廣譜跳頻或定頻方式

天線數(shù)量：四個

射頻功率：20～33dBm（國家或地區(qū)不同會略有差別）

通信接口：RS232、RJ45、以太網(wǎng)口

工作溫度：-20℃～+55℃（根據(jù)地區(qū)不同可以選擇設(shè)備的耐溫特性）

讀卡距離：大于7米（讀卡距離與標(biāo)簽及天線有關(guān)，可根據(jù)路口情況選擇）

平均功耗：小于12瓦

電源：12VDC/3A

（2）天線（或內(nèi)置天線）

工作頻率：840-845（902～928）Mhz

電壓駐波比：<1.5

極化方式：圓級化

增益：12 dBi

電纜接口：N--F

波束寬度：58°×60°

重量：1.0KG

（3）標(biāo)簽手環(huán)

該標(biāo)簽為PVC封裝，空氣介質(zhì)，可手持或插入配套卡座。

技術(shù)指標(biāo)：

工作頻率：840-845（902～928）MHz

協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)：ISO-18000-6C（EPC G2）

工作方式：廣譜跳頻或定頻方式

存儲容量：96位 EPC編碼 64位唯一ID號， 224位用戶數(shù)據(jù)區(qū)

抗干擾性：具備防沖撞機制

標(biāo)簽材質(zhì)：PVC或者PET

適用介質(zhì)：空氣介質(zhì)

工作距離：讀取距離0-15米（實際工作距離視工作環(huán)境和配套天線存在差異）

物理尺寸：120×40×0.8mm、115×35×0.8mm、86×54× 0.8mm×（可根據(jù)需求定制）

重量：7g

5.2 系統(tǒng)目標(biāo)

（1）標(biāo)簽識別率≥95%

非雨、雪天氣條件下，所有正確佩戴標(biāo)簽的老人通過安裝天線的路口時，標(biāo)簽信息被天線讀取且數(shù)據(jù)上傳一次的概率為95%以上。

（2）系統(tǒng)容量≥100萬條

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫支持100萬條信息的讀取、寫入。

（3）系統(tǒng)并發(fā)數(shù)量≥2萬條/秒

6 研究的基本思路和研究方法

本文通過社會調(diào)研，查閱文獻(xiàn)，實驗分析等方法進行研究，通過RFID（無線射頻識別技術(shù)）進行設(shè)計，進行了RFID標(biāo)簽，數(shù)據(jù)傳輸處理方案設(shè)計，研究物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)解決社會關(guān)注問題的社會管理應(yīng)用，并以具體案例示范研究驗證。

（1）社會調(diào)查，對養(yǎng)老情況、老人失聯(lián)后的路口監(jiān)控調(diào)取尋找情況進行了社會調(diào)研。

（2）文獻(xiàn)查閱，小組大量閱讀了國內(nèi)外物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用文獻(xiàn)，結(jié)合我國實際進行了本項目的研究。

（3）研究方法設(shè)計，對交通路口網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)測對象上附著的RFID標(biāo)簽，數(shù)據(jù)傳輸處理進行了方案設(shè)計，研究物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)方法的社會管理應(yīng)用模式，并以具體案例示范研究驗證。

7 創(chuàng)新性

本文運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)方法，科學(xué)調(diào)研的方法，進行現(xiàn)代社會管理，關(guān)注養(yǎng)老問題中的老年人關(guān)注的社會服務(wù)問題。在創(chuàng)新性方面，利用云計算、大數(shù)據(jù)技術(shù)和數(shù)據(jù)共享技術(shù)等現(xiàn)代技術(shù)解決社會關(guān)注問題，解決交通路口圖像檢索速度問題，為老人出行提供實時社會救助保障服務(wù)提供創(chuàng)新思維，是未來智慧養(yǎng)老模式中的一個新的解決方案和服務(wù)模式。

8 結(jié)論

本文的應(yīng)用研究主要利用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)射頻識別技術(shù)不僅可在非接觸條件下可實現(xiàn)信號數(shù)據(jù)高度識別，還可以通過與外界數(shù)據(jù)庫進行比對和快速查詢分析等操作，通過電子標(biāo)簽、閱讀器等設(shè)備組成的射頻識別系統(tǒng)中，電子標(biāo)簽包含與目標(biāo)對象屬性信息呈現(xiàn)對應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)，將其和原有的城市物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展與關(guān)鍵技術(shù)進行融合研究，可實現(xiàn)社會管理低成本，社會數(shù)據(jù)高共享，大數(shù)據(jù)高速檢索等，利用新技術(shù)服務(wù)于老齡化社會中社會關(guān)注的老人出行問題，可以為老人提供更有效的社會安全保障服務(wù)，對接智慧養(yǎng)老，和智慧城市建設(shè)，提高老人的社會服務(wù)功能，增強社會和諧。

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