張雪伍　馮正權　夏吉磊

摘要：客廳是幼兒活動的主要場所，充滿了各種危險。由于父母疏于照顧，幼兒往往是家庭生活意外的主要對象。以預防幼兒受傷害為目的，分析了幼兒自主活動的特點，利用RFID技術，搭建幼兒家居生活傷害預防系統(tǒng)，著重分析了系統(tǒng)架構和實現(xiàn)過程。實際應用表明，原型系統(tǒng)達到了設計目的，能夠在很大程度上預防幼兒家庭生活的中的傷害發(fā)生。

關鍵詞：兒童傷害；兒童傷害預防； 計算機應用；射頻技術； RFID標簽；

中圖分類號：TP368 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）15-0178-03

Abstract：The living room is the main place for children activities， full of danger. The children is Injured by the equipment in the living room usually， for their parents neglect. By analyzing the characteristics of children self-activity， children injury prevention system is designed and developed based on RFID technology. When the child equipped with the FRIF tag moves to the place in the living room， the tag can be detected by the system. Then the system alert and sends the information to the server. The practical application shows that， the system can largely prevent the harm children family life.

Key words：children； Child injury prevention； computer applications； RF technology； RFID tag；

兒童特別是幼兒對周圍事物充滿著好奇心，喜歡進行各種嘗試，居家的生活場所是其主要的活動場地。房間和客廳中的許多日常生活用品，都有可能對兒童造成一定的傷害，如熱水瓶、電插座、儲物柜等[1]。據(jù)2014年兒童意外傷害的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，約有40%的意外傷害是發(fā)生在家中，這其中包括跌落、觸電、溺水、中毒、火災等[2]。家庭危害預防已經(jīng)成為兒童安全監(jiān)護中的一個異常重要的問題，迫切需要一種家庭兒童傷害預防系統(tǒng)來輔助監(jiān)護人對兒童在家庭中的活動路線進行跟蹤，并能在兒童接觸家庭生活中危險的物體時，發(fā)出報警，進而減少兒童的家庭傷害。

無線射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）技術發(fā)展至今已近有半個多世紀的歷史，但是直到21世紀才真正成熟并廣泛應用。與傳統(tǒng)的條碼相比，它具有安全、便利的特點，可以通過無線的方式快速正確地辨識標簽及其內(nèi)部的資料[3-4]。由于相關技術的發(fā)展，RFID標簽及其閱讀器價格越來越低，也為其的廣泛應用奠定了基礎[5]。 通過RFID技術，將兒童的相關信息寫入標簽，并在危險的地方放置標簽閱讀器，當兒童接近危險源的時候，閱讀器會自動報警，并記錄兒童靠近時間、危險源類等信息，發(fā)送至服務端，從而在預防危險發(fā)生的同時，可以對兒童在房間內(nèi)容移動的過程和路線，以及其感興趣的危險源相關信息記錄下來，并通過自動統(tǒng)計分析，給出相應的警示，提醒家長對該危險源進行更高級別的安全處置，從而避免危險情況的發(fā)生。

1 系統(tǒng)設計

1.1 系統(tǒng)工作原理

系統(tǒng)主要是利用RFID標簽記錄兒童相關信息，運用RFID標簽閱讀器記錄兒童靠近危險源的時間、兒童身份等信息，并通過數(shù)據(jù)傳輸模塊對信息進行處理匯總并傳輸?shù)椒掌鞫?，服務器對?shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析獲得兒童靠近危險源的數(shù)據(jù)信息，進而進行危險預防，具體如圖1所示。

其中，報警器是系統(tǒng)的一個核心部分，主要由單片機、RFID標簽閱讀器、無線通信模塊和繼電器幾個部分組成。RFID標簽閱讀器負責監(jiān)控RFID標簽是否靠近，并辨別和讀出靠近標簽中的信息，將進行通過單片機進行簡單的處理，并通過無線通信模塊將數(shù)據(jù)傳送出去，同時并通過嗡鳴器發(fā)生警報信息，提現(xiàn)家長和兒童不要靠近危險物品或區(qū)域。

1.2 系統(tǒng)框架設計

系統(tǒng)主要有三個部分構成，RFID標簽、RFID閱讀器和服務器端的數(shù)據(jù)處理與分析器軟件，如圖2所示。

1.3數(shù)據(jù)存儲設計

系統(tǒng)是實現(xiàn)對帶有RFID標簽的兒童靠近危險源的行為進行預警和分析，存儲的數(shù)據(jù)較為簡單，主要涉及兒童實體和預警信息實體。由于實體的屬性信息較簡單，因此采用access數(shù)據(jù)進行管理。它們相應的屬性字段如下表所示。

2 系統(tǒng)硬件選擇

2.1 RFID標簽

由于標簽是放在兒童身上，因此要滿足以下要求：（1）標簽的尺寸要盡可能的??；（2）標簽外包要有一定的保護層，且不易變形，要符合要求的外部材料包裹，具有無毒性；（3）工作溫度為常規(guī)的-40℃～+85℃，濕度為5%～95%；（4）標簽要有唯一的識別碼，擁有唯一的TID號碼；（5）存儲要有Reserved（保留），EPC（電子產(chǎn)品代碼），TID（標簽識別號）和User（用戶）四個獨立的存儲區(qū)塊（Bank），各個存儲區(qū)域空間不應小于2k。系統(tǒng)選用RFID標簽應滿足的具體參數(shù)如表1所示。

2.2 RFID閱讀模塊

RFID閱讀模塊負責檢測帶有RFID標簽的兒童是否靠近，其工作狀態(tài)是否穩(wěn)定對系統(tǒng)來說至關重要。故此RFID閱讀器應該滿足以下要求：（1）具有高度的靈敏性；（2）工作狀態(tài)穩(wěn)定性，不易受到干擾；（3）感應距離至少要大于等于50cm。系統(tǒng)選用的RFID閱讀器滿足的具體參數(shù)如表2所示。

2.3 無線通信模塊

無線通信模塊的在系統(tǒng)中的主要作用是將RFID閱讀器獲取的數(shù)據(jù)，經(jīng)過簡單的處理后，將數(shù)據(jù)發(fā)送至服務器端。無線數(shù)據(jù)的傳輸流量小，使用范圍較為固定，成本應該較低，才能進行很好的市場推廣。同時由于一般家庭都實現(xiàn)了WIFI的無盲區(qū)覆蓋，因此采用WIFI實施數(shù)據(jù)傳輸。這種通信模塊種類較多，在滿足性價比要求的前提下，價格盡可能低。

3 原型系統(tǒng)實現(xiàn)

原型系統(tǒng)中的RFID標簽閱讀器模塊為放置在危險源處的監(jiān)測設備，其功能除了進行危險警示、數(shù)據(jù)傳輸功能外，還可以添加繼電器來控制家用電器危險源的電源通斷。在沒有帶有標簽的幼兒靠近情況下，系統(tǒng)正常工作，如圖3所示。

圖中系統(tǒng)總共有兩盞小燈，最上面的燈指示危險電器的工作狀體，下面的小亮表示監(jiān)測設備的工作狀體。

當帶有標簽的兒童靠近危險源時，被監(jiān)測模塊檢測到，系統(tǒng)自動報警，并切斷危險源工作的電流，同時將危險事件的信息通過WIFI網(wǎng)絡傳輸?shù)椒掌鞫?，從而保護兒童不受危險源的威脅，如圖4所示。

如圖4所示，當藍色RFID標簽靠近危險源時，家庭電器的工作電流被切斷，報警器會一直發(fā)出報警聲。同時，控制模塊還會將讀取到的標簽信息發(fā)送到數(shù)據(jù)處理模塊。

每次兒童靠近危險源時，服務器的系統(tǒng)主界面都會顯示當前孩子信息，并且伴隨著顏色的變換來進行報警。用戶信息或者用戶行為信息每一次更新之后，模塊都會對數(shù)據(jù)進行重新統(tǒng)計，并將結果顯示在主界面的左下角，這樣可以幫助家長做到更有針對性的預防。當兒童離開危險源，所有一切將恢復正常狀態(tài)，電源回復供電，報警器停止報警。

4 結語

兒童對周圍的一切充滿了好奇心，由于監(jiān)護人的疏于照顧，使得他們在家庭生活中容易受到各種傷害。利用RFID技術和無線數(shù)據(jù)傳輸技術，將RFID標簽放在在兒童身上，并將預警裝置放在容易發(fā)生危險的地方，從而實現(xiàn)對即將靠近危險源的兒童進行預警和提示，并將記錄的數(shù)據(jù)傳到服務器端進行統(tǒng)計分析，給出兒童在家居生活中的主要活動路線和喜歡接近的危險源，從而對其進行更好的預防處理。系統(tǒng)能夠減少兒童在家庭生活中的傷害具有非常重要的實用價值和現(xiàn)實意義。

參考文獻：

[1] 莫慶儀，黃東明，謝廣清， 等. 兒童意外傷害924 例分析[J]. 中國當代兒科雜志，2013，15（7）： 559 - 602.

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[3] 常正平、王忠、陳和恒，等. 基于RFID技術的嬰幼兒防盜管理系統(tǒng)設計[J]. 測控技術，2015，34（4）：32 - 35.

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[5] 時小麟. 基于R FI D 技術的企業(yè)資產(chǎn)管理系統(tǒng) [J]. 電腦知識與技術， 2013， 9（10）：2438-2441.