摘要：本文介紹了基于Android智能手機的新型緊急呼救系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由可穿戴式手環(huán)和Android手機報警軟件APP構(gòu)成。當個人遇到突發(fā)事件時，只要按下手環(huán)上的報警按鈕，就可通過低功耗藍牙4.0通信技術，激活遇險人所攜帶的智能手機上的APP報警軟件，并把GPS位置及現(xiàn)場聲音信息迅速發(fā)送到預設的電話、郵箱，甚至可以直接拔打110等報警電話，為實現(xiàn)自救爭取寶貴時間。實驗結(jié)果表明，該系統(tǒng)功耗低、性能穩(wěn)定可靠，具有一定的推廣應用價值。

關鍵詞：手環(huán);Android手機;藍牙4.0;Arduino;緊急呼救

引言

隨著移動通信技術的迅猛發(fā)展，智能手機得到廣泛普及與應用。除了基本的通話功能以外，智能手機已經(jīng)成為物聯(lián)網(wǎng)時代新型的終端節(jié)點。

目前，老人、婦女兒童外出時遇到搶劫、性侵等惡性事件時有發(fā)生。在此背景下，設計了一種基于Android智能手機的無線求救系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由手環(huán)和Android智能手機報警軟件APP組成。其中，手環(huán)由低功耗藍牙4.0無線通信模塊和微控制器構(gòu)成，通過藍牙與攜帶者的Android智能手機保持連接狀態(tài)。

1 系統(tǒng)功能與結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)具體功能如下：

①手環(huán)通過低功耗的藍牙4.0通信技術實現(xiàn)與智能手機的長時間相互連接，可以在不直接使用手機的情況下，及時有效地利用手機向外界發(fā)送求救信息。

②在系統(tǒng)中預設短信內(nèi)容及收信人號碼，使求救信息的發(fā)送變得更加方便、快捷、及時、有效。

③當智能手機APP報警軟件啟動后，系統(tǒng)能及時自動定位，并將GPS定位信息以短信的方式發(fā)送出去，同時開啟手機內(nèi)置的麥克風進行錄音，并以郵件、微信、短信的形式把現(xiàn)場聲音信息發(fā)送給預定收件人，為事后的調(diào)查提供有力證據(jù)。另外，APP報警軟件也可以直接撥打預設好的聯(lián)系人或110等報警電話。

其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理如圖1所示。

2 手環(huán)系統(tǒng)設計

手環(huán)主要實現(xiàn)報警信息的觸發(fā)與智能手機的連接功能，主要由藍牙4.0通信模塊與低功耗單片機構(gòu)成。

其中，藍牙4.0將傳統(tǒng)藍牙、高速藍牙和低功耗藍牙技術融合在一起，這三個規(guī)格可以組合或者單獨使用。藍牙4.0規(guī)范的核心是低功耗技術，該技術的最大特點是使設備擁有超低的運行功耗和待機功耗，藍牙低功耗設備使用一粒紐扣電池即可以工作一年之久。藍牙4.0無線通信技術可廣泛應用于對功耗有著嚴格要求的智能儀器儀表、可穿戴設備、無線傳感器網(wǎng)絡等眾多領域。

2.1 Bluno Arduino開發(fā)板

為了降低系統(tǒng)功耗，減小手環(huán)尺寸，同時便于開發(fā)與測試，本文采用了集成藍牙4.0通信模塊的Bluno Arduino開發(fā)板來模擬藍牙4.0可穿戴式手環(huán)，如圖2所示。

以下是Bluno Arduino的技術參數(shù)：

◆微控制器：ATmega328;

◆BLE芯片類型：TI CC2540;

◆支持藍牙HID;

◆支持通過AT指令調(diào)試藍牙模組;

◆通過串口的透明通信;

◆USB升級BLE固件;

◆Bootloader：Arduino UNO;

◆兼容Arduino UNO的針腳接口，支持UNO擴展板。

2.2 Bluno藍牙4.0通信程序原理

藍牙4.0無線網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)分為星型拓撲和廣播組拓撲。藍牙網(wǎng)絡節(jié)點的類型可以分為主機、從機，也可以分為服務器、客戶端，具體的配置由對應的配置文件決定。

手環(huán)與Android手機藍牙4.0通信采用了星型拓撲結(jié)構(gòu)，藍牙節(jié)點設備以廣播的形式發(fā)送設備的IEEE地址，手環(huán)作為從機等待連接;Andr oid智能手機作為主機，發(fā)起建立網(wǎng)絡連接的請求。集中器設備掃描發(fā)現(xiàn)節(jié)點設備并與之建立連接的流程如圖3所示。

2.3 求救按鈕檢測程序

以下為Bluno Arduino開發(fā)板的求救按鈕檢測代碼：

3 Android報警軟件APP的實現(xiàn)

3.1 報警軟件活動圖與順序圖

當可穿戴手環(huán)上的求救按鈕被按下后，攜帶者的智能手機上的APP報警軟件能迅速打開GPS模塊，并將定位信息及相應求救內(nèi)容以短信的方式發(fā)送出去，同時開啟手機內(nèi)置的麥克風進行錄音，并以郵件、短信的形式把現(xiàn)場聲音信息發(fā)送給預定收件人。另外，APP報警軟件也可以直接撥打預設好的聯(lián)系人或110等報警電話。

圖4為報警軟件的活動圖，圖5是報警軟件順序圖。

3.2 報警軟件部分示例代碼

Android手機藍牙4.0網(wǎng)絡建立的部分Java代碼如下所示：

4 系統(tǒng)測試

4.1 系統(tǒng)硬件連接

在測試實驗中，采用小米3作為測試樣機(該手機配備了藍牙4.0通信模塊)，采用Bluno Arduino開發(fā)板模擬可穿戴手環(huán)，詳見圖6。

4.2 測試示例

主要測試了GPS定位、短信發(fā)送、現(xiàn)場錄音與郵件發(fā)送等。限于篇幅，本文只給出求救短信的發(fā)送測試界面，如圖7所示。

經(jīng)過多次反復地測試與實驗表明，基于藍牙4.0手環(huán)，以Android手機APP報警軟件為核心的個人安全報警系統(tǒng)具有功耗低、實時性好、穩(wěn)定可靠等特點。

結(jié)語

本文討論的個人安全報警系統(tǒng)主要針對外出的老人、婦女、兒童等。在突然遇到危險時(搶劫、性侵害、重癥等)，往往沒有足夠時間拿出隨身攜帶的手機來撥打求救電話，因而使用手環(huán)上的報警按鈕來啟動手機APP軟件報警系統(tǒng)，能及時有效、隱蔽地傳遞求救信息，為實現(xiàn)自救爭取寶貴時間。另外，手環(huán)通過低功耗的藍牙4.0通信技術，可以實現(xiàn)與智能手機的長時間相互連接，保證了系統(tǒng)的可用性。