摘要：本文介紹了基于Android智能手機(jī)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(jī)報(bào)警軟件APP構(gòu)成。當(dāng)個(gè)人遇到突發(fā)事件時(shí)，只要按下手環(huán)上的報(bào)警按鈕，就可通過(guò)低功耗藍(lán)牙4.0通信技術(shù)，激活遇險(xiǎn)人所攜帶的智能手機(jī)上的APP報(bào)警軟件，并把GPS位置及現(xiàn)場(chǎng)聲音信息迅速發(fā)送到預(yù)設(shè)的電話、郵箱，甚至可以直接拔打110等報(bào)警電話，為實(shí)現(xiàn)自救爭(zhēng)取寶貴時(shí)間。實(shí)驗(yàn)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(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：手環(huán);Android手機(jī);藍(lán)牙4.0;Arduino;緊急呼救

引言

隨著移動(dòng)通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，智能手機(jī)得到廣泛普及與應(yīng)用。除了基本的通話功能以外，智能手機(jī)已經(jīng)成為物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代新型的終端節(jié)點(diǎn)。

目前，老人、婦女兒童外出時(shí)遇到搶劫、性侵等惡性事件時(shí)有發(fā)生。在此背景下，設(shè)計(jì)了一種基于Android智能手機(jī)的無(wú)線求救系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由手環(huán)和Android智能手機(jī)報(bào)警軟件APP組成。其中，手環(huán)由低功耗藍(lán)牙4.0無(wú)線通信模塊和微控制器構(gòu)成，通過(guò)藍(lán)牙與攜帶者的Android智能手機(jī)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(guò)低功耗的藍(lán)牙4.0通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)與智能手機(jī)的長(zhǎng)時(shí)間相互連接，可以在不直接使用手機(jī)的情況下，及時(shí)有效地利用手機(jī)向外界發(fā)送求救信息。

②在系統(tǒng)中預(yù)設(shè)短信內(nèi)容及收信人號(hào)碼，使求救信息的發(fā)送變得更加方便、快捷、及時(shí)、有效。

③當(dāng)智能手機(jī)APP報(bào)警軟件啟動(dòng)后，系統(tǒng)能及時(shí)自動(dòng)定位，并將GPS定位信息以短信的方式發(fā)送出去，同時(shí)開(kāi)啟手機(jī)內(nèi)置的麥克風(fēng)進(jìn)行錄音，并以郵件、微信、短信的形式把現(xiàn)場(chǎng)聲音信息發(fā)送給預(yù)定收件人，為事后的調(diào)查提供有力證據(jù)。另外，APP報(bào)警軟件也可以直接撥打預(yù)設(shè)好的聯(lián)系人或110等報(bào)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(shè)計(jì)

手環(huán)主要實(shí)現(xiàn)報(bào)警信息的觸發(fā)與智能手機(jī)的連接功能，主要由藍(lán)牙4.0通信模塊與低功耗單片機(jī)構(gòu)成。

其中，藍(lán)牙4.0將傳統(tǒng)藍(lán)牙、高速藍(lán)牙和低功耗藍(lán)牙技術(shù)融合在一起，這三個(gè)規(guī)格可以組合或者單獨(dú)使用。藍(lán)牙4.0規(guī)范的核心是低功耗技術(shù)，該技術(shù)的最大特點(diǎn)是使設(shè)備擁有超低的運(yùn)行功耗和待機(jī)功耗，藍(lán)牙低功耗設(shè)備使用一粒紐扣電池即可以工作一年之久。藍(lán)牙4.0無(wú)線通信技術(shù)可廣泛應(yīng)用于對(duì)功耗有著嚴(yán)格要求的智能儀器儀表、可穿戴設(shè)備、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)等眾多領(lǐng)域。

2.1 Bluno Arduino開(kāi)發(fā)板

為了降低系統(tǒng)功耗，減小手環(huán)尺寸，同時(shí)便于開(kāi)發(fā)與測(cè)試，本文采用了集成藍(lán)牙4.0通信模塊的Bluno Arduino開(kāi)發(fā)板來(lái)模擬藍(lán)牙4.0可穿戴式手環(huán)，如圖2所示。

以下是Bluno Arduino的技術(shù)參數(shù)：

◆微控制器：ATmega328;

◆BLE芯片類型：TI CC2540;

◆支持藍(lán)牙HID;

◆支持通過(guò)AT指令調(diào)試藍(lán)牙模組;

◆通過(guò)串口的透明通信;

◆USB升級(jí)BLE固件;

◆Bootloader：Arduino UNO;

◆兼容Arduino UNO的針腳接口，支持UNO擴(kuò)展板。

2.2 Bluno藍(lán)牙4.0通信程序原理

藍(lán)牙4.0無(wú)線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分為星型拓?fù)浜蛷V播組拓?fù)洹Ｋ{(lán)牙網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的類型可以分為主機(jī)、從機(jī)，也可以分為服務(wù)器、客戶端，具體的配置由對(duì)應(yīng)的配置文件決定。

手環(huán)與Android手機(jī)藍(lán)牙4.0通信采用了星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，藍(lán)牙節(jié)點(diǎn)設(shè)備以廣播的形式發(fā)送設(shè)備的IEEE地址，手環(huán)作為從機(jī)等待連接;Andr oid智能手機(jī)作為主機(jī)，發(fā)起建立網(wǎng)絡(luò)連接的請(qǐng)求。集中器設(shè)備掃描發(fā)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)設(shè)備并與之建立連接的流程如圖3所示。

2.3 求救按鈕檢測(cè)程序

以下為Bluno Arduino開(kāi)發(fā)板的求救按鈕檢測(cè)代碼：

3 Android報(bào)警軟件APP的實(shí)現(xiàn)

3.1 報(bào)警軟件活動(dòng)圖與順序圖

當(dāng)可穿戴手環(huán)上的求救按鈕被按下后，攜帶者的智能手機(jī)上的APP報(bào)警軟件能迅速打開(kāi)GPS模塊，并將定位信息及相應(yīng)求救內(nèi)容以短信的方式發(fā)送出去，同時(shí)開(kāi)啟手機(jī)內(nèi)置的麥克風(fēng)進(jìn)行錄音，并以郵件、短信的形式把現(xiàn)場(chǎng)聲音信息發(fā)送給預(yù)定收件人。另外，APP報(bào)警軟件也可以直接撥打預(yù)設(shè)好的聯(lián)系人或110等報(bào)警電話。

圖4為報(bào)警軟件的活動(dòng)圖，圖5是報(bào)警軟件順序圖。

3.2 報(bào)警軟件部分示例代碼

Android手機(jī)藍(lán)牙4.0網(wǎng)絡(luò)建立的部分Java代碼如下所示：

4 系統(tǒng)測(cè)試

4.1 系統(tǒng)硬件連接

在測(cè)試實(shí)驗(yàn)中，采用小米3作為測(cè)試樣機(jī)(該手機(jī)配備了藍(lán)牙4.0通信模塊)，采用Bluno Arduino開(kāi)發(fā)板模擬可穿戴手環(huán)，詳見(jiàn)圖6。

4.2 測(cè)試示例

主要測(cè)試了GPS定位、短信發(fā)送、現(xiàn)場(chǎng)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(cè)試界面，如圖7所示。

經(jīng)過(guò)多次反復(fù)地測(cè)試與實(shí)驗(yàn)表明，基于藍(lán)牙4.0手環(huán)，以Android手機(jī)APP報(bào)警軟件為核心的個(gè)人安全報(bào)警系統(tǒng)具有功耗低、實(shí)時(shí)性好、穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)。

結(jié)語(yǔ)

本文討論的個(gè)人安全報(bào)警系統(tǒng)主要針對(duì)外出的老人、婦女、兒童等。在突然遇到危險(xiǎn)時(shí)(搶劫、性侵害、重癥等)，往往沒(méi)有足夠時(shí)間拿出隨身攜帶的手機(jī)來(lái)?yè)艽蚯缶入娫?，因而使用手環(huán)上的報(bào)警按鈕來(lái)啟動(dòng)手機(jī)APP軟件報(bào)警系統(tǒng)，能及時(shí)有效、隱蔽地傳遞求救信息，為實(shí)現(xiàn)自救爭(zhēng)取寶貴時(shí)間。另外，手環(huán)通過(guò)低功耗的藍(lán)牙4.0通信技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)與智能手機(jī)的長(zhǎng)時(shí)間相互連接，保證了系統(tǒng)的可用性。