防止老人走失的手機(jī)NFC系統(tǒng)設(shè)計(jì)

莫永華，艾英明，李立璋

（桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院，桂林541004）

防止老人走失的手機(jī)NFC系統(tǒng)設(shè)計(jì)

莫永華，艾英明，李立璋

（桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院，桂林541004）

隨著我國老齡化到來，針對老人走失情況增多的社會問題，通過對NFC通信技術(shù)研究，設(shè)計(jì)可穿戴NFC標(biāo)簽，給出物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下老人看護(hù)的一種解決方案，結(jié)合Android智能手機(jī)便捷讀取NFC標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)響應(yīng)式Web老人看護(hù)系統(tǒng)，給走失老人提供一種新技術(shù)幫助。

物聯(lián)網(wǎng)；NFC標(biāo)簽；老人看護(hù)

0 引言

時(shí)間來到21世紀(jì)的第二個(gè)十年，中國社會人口老齡化趨勢進(jìn)一步加劇，退休老人看護(hù)問題伴隨著城市化發(fā)展，成為老人子女們必須面對的難題。20世紀(jì)后二十年的中國家庭大都是獨(dú)生子女，子女長大工作后與老人不再一個(gè)城市居住變得十分普遍，不能相伴照料老人，一旦老人換上老年疾病或是記憶減退、癡呆情況，這些老人更離不開兒女們的看護(hù)照料，老人的日常生活無法自理，生活中買菜、散步都會導(dǎo)致走失，無法回到居住地。老人走失的尋人啟事在地方報(bào)刊、QQ群、微信里日益增多，每天都會發(fā)生，據(jù)2016年重陽節(jié)發(fā)布的《中國老年人走失狀況白皮書》在全國范圍內(nèi)每年走失的老人有五十萬之多，老人走失現(xiàn)象已經(jīng)成為當(dāng)下社會迫切需要解決的問題。利用現(xiàn)代通信技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)提供一種解決老人走失難題的方法，NFC通信技術(shù)結(jié)合Android移動手機(jī)幫助老年人，讓老人享受到現(xiàn)代科技的服務(wù)，子女也多了一種關(guān)愛老人的途徑。在Android智能終端手機(jī)普遍使用的環(huán)境下，基于NFC通信技術(shù)設(shè)計(jì)輕便的老人看護(hù)系統(tǒng)，可以有效地防止老人走失，成為子女的好助手。

1 可穿戴NFC數(shù)據(jù)交換格式設(shè)計(jì)

老人看護(hù)系統(tǒng)有三個(gè)部分組成，如圖1 NFC老人看護(hù)系統(tǒng)，第1部分是方便老人攜帶的NFC標(biāo)簽，第2部分是移動Android支持NFC功能的手機(jī)，在系統(tǒng)中是發(fā)現(xiàn)走失老人的路人普遍具備的，第3部分是應(yīng)用服務(wù)器提供系統(tǒng)管理。下面對第1部分可穿戴NFC標(biāo)簽進(jìn)行設(shè)計(jì)。

圖1 NFC老人看護(hù)系統(tǒng)應(yīng)用

老人看護(hù)系統(tǒng)NFC標(biāo)簽采用數(shù)據(jù)交換格式NDEF（NFC Data Exchange Format），具體應(yīng)用IC type NTAG216類型標(biāo)簽，設(shè)計(jì)完全符合NFCForum類型2標(biāo)簽和ISO/IEC14443類型A規(guī)范。系統(tǒng)需要在NFC標(biāo)簽中存儲服務(wù)器URL頁面，并提供查詢老人信息的短記錄，以此設(shè)計(jì)NDEF消息的首字節(jié)如圖2，首字節(jié)為Byte0:D1，轉(zhuǎn)換比特為0xD1=11010001B，MB比特位為1說明是首記錄，ME比特位為1表示最后記錄，即沒有其他更多記錄，CF比特位為0表示沒有被切塊，SR比特位為1表示PAYLOAD LENGTH是短記錄，只有1字節(jié)，IL比特位為0表示沒有ID_LENGTH和ID域設(shè)計(jì)，TNF為1表示設(shè)計(jì)類型為NFC Forum well-known類型。

圖2 NDEF消息的首字節(jié)設(shè)計(jì)

在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)NDEF消息讀取與解析，Android讀寫NFC的步驟：首先應(yīng)用程序啟用NFC功能，要在AndroidManifest.xm l文件配置元素允許設(shè)備訪問NFC硬件:：然后應(yīng)用程序的活動（Ac?tivity）發(fā)送意圖（Intent）的方法來實(shí)現(xiàn)消息傳遞，intent filter聲明如下：

讀取NFC標(biāo)簽中NDEF格式的記錄信息。實(shí)現(xiàn)代碼如下：

privateboolean readTag（Intent intent）{

Parcelable[]testArray=getIntent（）.getParcelableArrayEx?tra（NfcAdapter.EXTRA_NDEF_MESSAGES）;

NdefMessage testMess=（NdefMessage）testArray[0];

//程序中分析1個(gè)NdefMessage對象

NdefRecord testRecord=testMess.getRecords（）[0];

//程序中分析1個(gè)NdefRecord對象

try{

if（testRecord!=null）{

readResult=new String（testRecord.getPayload（）,"UTF-8"）;

return true;

}}

catch（Exception e）{

e.printStackTrace（）;

};

return false;

}

2 NFC通信設(shè)計(jì)

近距離無線通信（Near Field Communication）是一種高頻通信技術(shù)，由非接觸式射頻識別（RFID）及互連技術(shù)演變而來，最早由三家國際通信公司：恩智浦NXP半導(dǎo)體公司、諾基亞和索尼共同研制開發(fā)。NFC技術(shù)特點(diǎn)：工作在13.56MHz的頻率，10cm的短距離通信，106Kbit/秒、212Kbit/秒和424Kbit/秒三種傳輸速度。其通信原理是基于感應(yīng)近場，在近場區(qū)域內(nèi)中，感應(yīng)場強(qiáng)弱與電磁輻射源以及天線的距離相關(guān)，近則強(qiáng)遠(yuǎn)則弱，適合短距離通信的應(yīng)用場合。NFC技術(shù)有兩種讀取模式：主動和被動。在主動模式下，兩個(gè)設(shè)備發(fā)起端（標(biāo)簽設(shè)備）和目標(biāo)端（閱讀器）都必須發(fā)射出自己本身射頻場，這樣它們才可以向?qū)Ψ较到y(tǒng)設(shè)備之間發(fā)送數(shù)據(jù)。另一種被動模式，它區(qū)別與主動模式的是只有一方提供射頻場，提供射頻場的都是通信發(fā)起端設(shè)備，另一端目標(biāo)方不需要產(chǎn)生射頻場，目標(biāo)方設(shè)備能量的產(chǎn)生是由發(fā)起方射頻場的感應(yīng)電動勢進(jìn)行供電，目標(biāo)端使用負(fù)載調(diào)制的方式，以相同的速率將數(shù)據(jù)回傳給發(fā)起端設(shè)備。在整個(gè)雙方通信過程中發(fā)起方設(shè)備的射頻場必須存在，一旦關(guān)閉目標(biāo)端設(shè)備的供電就會結(jié)束，數(shù)據(jù)交換就無法進(jìn)行。本系統(tǒng)采用被動讀取模式。

支持NFC通信的智能手機(jī)根據(jù)應(yīng)用場合不同可以分為三種NFC通信工作模式，第1種在兩個(gè)手機(jī)之間實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)模式；第2種手機(jī)實(shí)現(xiàn)讀卡器功能的讀卡器模式；第三種把手機(jī)當(dāng)做NFC卡功能的卡模擬模式。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用第2種工作模式：讀卡器模式（Read/W rite Mode），這種工作模式下NFC設(shè)備可以對外部的非接觸式NFC卡片進(jìn)行讀寫。

Android手機(jī)讀寫NFC標(biāo)簽，并打開標(biāo)簽的URL，顯示老人信息和上報(bào)消息。如下圖：

圖3 Android手機(jī)NFC通信設(shè)計(jì)

3 響應(yīng)式Web設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)與管理采用MySQL，數(shù)據(jù)庫表設(shè)計(jì)如圖4所示。根據(jù)系統(tǒng)需求主要設(shè)計(jì)了3個(gè)表。老人表elder包括老人身份信息、NFC-card編號和家人信息，家人表family定義老人兒女的基本信息，包括姓名、住址和電話。Report_event上報(bào)表定義發(fā)現(xiàn)丟失老人的信息，包括上報(bào)電話、地理位置和時(shí)間。這樣不僅可以很方便地查看走丟老人所處的地理位置，而且可以快速聯(lián)系到上報(bào)人。

實(shí)現(xiàn)老人信息表查詢頁面設(shè)計(jì)，代碼如下：

//連接數(shù)據(jù)庫

$mysqli=newmysqli（'localhost','root','root','school'）;

$action_id=@$_REQUEST['action_id'];//定義功能

$card_id=@$_REQUEST['card_id'];

if（$action_id）

{

if（$action_id==1）//查詢老人信息

{

if（$card_id）

{

$result=$mysqli->query（"SELECT*FROM studentWHERE card_id=$card_id"）;

while（$rowobj=$result->fetch_object（））{

echo"姓名：".$rowobj->username."
";

echo"出生日期：".$rowobj->birthday."<

br>";

echo"家庭住址：".$rowobj->address."<

br>";

echo"聯(lián)系方式：".$rowobj->tel."
";

echo"家人電話：".$rowobj->my_mobile.

"
";

}

$result->close（）;

$mysqli->close（）;

}

}

}

圖4 NFC老人看護(hù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫表設(shè)計(jì)

?>

老人看護(hù)系統(tǒng)還采用響應(yīng)式網(wǎng)頁設(shè)計(jì)，方便在不同的分辨率和設(shè)備（臺式電腦、筆記本電腦、平板、手機(jī)）上適應(yīng)顯示。主要設(shè)計(jì)包括：響應(yīng)式布局和響應(yīng)式內(nèi)容。

下面給出使用viewportmeta標(biāo)簽在手機(jī)瀏覽器上控制布局代碼：

響應(yīng)式內(nèi)容：響應(yīng)式圖片、高分辨率（DPI）下的響應(yīng)式處理。由CSSMedia Queries來適配出合理圖形，用設(shè)備類型（media type）設(shè)計(jì)如下代碼：

/*屏幕的寬度小于640時(shí)*/

@media only screen and（max-width:640px）{

.layout-100-50>div,.layout-100-85>div,.layout-100-335,.layout-100-360>div,.layout-100-630>div>div{padding: 0px;}

}

/*屏幕的寬度大于640時(shí)*/

@media only screen and（min-width:640px）{

.layout-100-50>div,.layout-100-85>div,.layout-100-335,.layout-100-360>div,.layout-100-630>div>div{padding: 0px;}

.layout-100-50>div:last-child,.layout-100-85>div:lastchild,.layout-100-630>div:nth-child（2）,.layout-100-360>div: nth-child（2）,.layout-100-335>div:nth-child（2）{paddingleft:10px!important;}

.layout-100-335>div:nth-child（2）,.layout-100-360>div: nth-child（2）,.layout-100-630>div:nth-child（2）{paddingright:10px!important;}

.view-save.am-form-group{width:70%!important;}

}

NFC老人看護(hù)后臺管理功能的響應(yīng)式網(wǎng)頁設(shè)計(jì)測試，實(shí)現(xiàn)如下圖：

圖5 NFC老人看護(hù)后臺管理測試

4 結(jié)語

采用NFC技術(shù)，提供一種方便利用Android手機(jī)上報(bào)走失老人消息的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，幫助老人的兒女找回老人。系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了Android智能手機(jī)有效讀取老人隨身攜帶的NFC標(biāo)簽，并發(fā)送老人丟失消息到服務(wù)器，Web服務(wù)器采用響應(yīng)式頁面設(shè)計(jì)，方便路人上報(bào)和實(shí)踐操作，給走失老人提供了一種新技術(shù)幫助。

[1]王震，劉智斌.基于物聯(lián)網(wǎng)的養(yǎng)老院管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化，2012.6.

[2]趙波.Android NFC開發(fā)實(shí)戰(zhàn)詳解[M].北京：人民郵電出版社，2014.05.

[3]王淼.NFC技術(shù)原理與應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2014.07.

Design of Elderly Care System Based on NFC Technology

MOYong-hua，AIYing-ming，LIli-zhang
（Institute of Information&Technology，Guilin University of Electronic Technology，Guilin 541004）

With China'saging,theoldman lostmorewillbecome a social problem,designsan elderly care system based on IoT technology,uses NFC communication technology,designs thewearable NFC tagswith Android intelligentmobile phone convenient to read NFC tags,realizes the responsiveWeb design of the elderly care system,providesa lostman a new technology to help.

莫永華（1978-），男，廣西桂林人，研究生，講師，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及物聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用

2017-05-04

2017-07-25

廣西高?？蒲凶匀豢茖W(xué)類項(xiàng)目資助（No.KY2015YB502）

1007-1423（2017）22-0061-05

10.3969/j.issn.1007-1423.2017.22.015

艾英明（1994-），男，湖南永州市人，本科，研究方向?yàn)檐浖こ碳夹g(shù)

李立璋（1997-），男，陜西寶雞市人，本科，研究方向?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)工程技術(shù)

Internetof Things；NFCTags；Care for the Elderly