儿童监护仪的设计与实现

儿童监护仪的设计与实现

作者：连幸

来源：《决策探索》2019年第12期

儿童是祖国的未来、民族的希望，儿童的安全问题一直是全社会关注的焦点。随着我国经济社会的飞速发展，儿童安全受到的威胁也越来越多。调查显示，由于父母对孩子监护的疏忽导致的儿童失踪、坠楼等事件越来越多，提高对儿童的监护意识显得日益重要。当今社会，智能手机越来越普及，一个通过与智能手机互连就能实现对儿童监护的设备，可以给儿童安全提供保障。

目前市场上已存在儿童防丢器、儿童追踪器等，是一种个人定位终端，这些仪器可以随时随地查询个人位置，也可以进行轨迹回放，同时还具有远程监听、专业集音功能麦克的远程场景声音采集角度倾斜与抖动报警功能（开启此项功能后，目标物产生的移动、震动都会向预设号码和服务后台报警）。然而这些仪器虽然可以定位、报警，但对于其他的一些危险情况仍无法控制。儿童监护仪在这些功能的基础上，通过图像识别分析、传感器测距，增加了判断孩子是否处于危险，同时，在全家外出游玩时，该设备可以判断儿童是否离父母太远有走失的可能。在发现危险后，儿童监护仪会向父母手机发送紧急信号，父母可通过向设备发出通讯请求来及时获得儿童的状况。在极度危险的情况下，该设备会发出警报向周围人员求救。

一、产品设计功能

儿童监护仪可以通过GPS定位技术实现对儿童位置的查询及对儿童运动轨迹进行回放。通过图像识别与传感器测距的技术判断儿童是否处于容易发生高空坠落的地方，以及判断儿童是否处于可能被犯罪分子拐骗的危险，并通过无线通信技术实现设备与父母手机之间的通讯。儿童监护仪最终将实现以下功能。

（一）防止儿童从高处坠落

父母需要将家中小孩容易掉落的地方以图片形式传到儿童监护仪上，并在仪器中录入父母阻止小孩继续靠近的声音。当小孩靠近这些地方，仪器会感应出并用测距传感器判断出小孩与危险区域的距离。若小孩与危险区域的距离在1.5米以内并不断缩小，就会第一时间发出父母提前录好的声音阻止小孩继续靠近并通知父母，父母可以采取相应的措施。

（二）防止儿童被陌生人带走

父母需要提前将小孩经常碰到的人的人脸信息录入到该系统，当有未录入系统的人靠近并和小孩对话时，系统会及时通知父母并与父母建立联系，比如自动接听父母的电话，使父母可

以看到与孩子对话的人并可以与孩子进行对话。父母还可以通过手机即时定位孩子的位置，及时采取措施。

（三）防止儿童走丢

当孩子与父母一起外出时，可开启本功能。当孩子与父母的距离超过10m时，手机会自动通知父母并发送定位信息。

二、产品工作原理

儿童监护仪由三大块组成。一是家长监护APP端，在Android平台上开发，安装在家长的手机上。二是儿童可穿戴的设备，此设备负责图像收集、数据收集、进行SOS呼叫，与家长监护端进行通信，执行服务端的指令。三是服务器端，负责对采集到的信息进行分析，反馈结果到另外两个终端。

（一）家长监护APP端

家长监护APP端分为三个部分，即账户管理、设备绑定管理、设备间通讯管理。整体架构功能如图1所示。

账户管理主要负责账户的注册、登录和注销。可通过手机号进行登录。

设备绑定管理。负责绑定儿童佩戴的设备，可以通过扫描设备上的二维码进行绑定，同时，在停止使用该设备时，可以进行解绑。

设备间通讯管理。首先，家长监护APP端可以通过向服务器发出请求来获得儿童的实时定位信息，也可以通过向可佩戴终端发出通讯请求实现儿童周围环境的显示和与儿童的通话。其次，当服务器端分析出危险时，可以向家长监护APP端发出儿童处于危险的警报，家长可以通过APP向可佩戴终端发出通讯请求，此请求既可以是单纯的电话请求，也可以是视频通信请求，可佩戴終端会自动接通，从而使家长可以通过儿童佩戴的设备查看到儿童周围的环境，及时采取保护措施。

（二）儿童可穿戴的设备

儿童可穿戴设备的主要功能为：采集数据，将数据上传至服务器端，接收服务器的分析结果，执行服务器的指令，并可与家长监护端APP进行通讯。其功能如图2所示。

采集上传数据。该设备每隔30秒，会将终端采集的图像、传感器的数据信息还有GPS数据上传到服务器。当服务器分析出儿童可能会陷入危险时，会发出指令，上传时间由30秒减少为3秒，直到危险解除。

与家长监护端APP进行通信。该设备可接收由家长监护端发来的通讯请求，可将设备拍摄的画面实时反馈到家长监护端APP，也可以接收通信请求，请求成功后，设备自动接听通话，使儿童通过该设备听到父母的声音，与父母进行通信。

进行SOS呼救。当儿童遇到危险时，服务器会根据终端返回的数据判断下达指令。指令分为两种：向周围人求救和向家长监护端求救。随后，该设备会执行服务器下达的指令，请求服务器将求救信息发给家长监护端APP，或者外放求救录音，吸引周围人注意。

提示儿童危险。进行SOS求救后，监护端收到求救信息，选择与儿童进行通话功能，此时设备会自动接听，父母可以警示儿童前方危险。

三、结语

当今社会，人们的生活节奏越来越快，家长因忙于工作会疏于对儿童的照顾，儿童监护仪不仅可以实现定位功能，还可以降低孩子从高处坠落和孩子被陌生人带走的风险，与此同时，与家长一起出行时，防走丢功能会在孩子距家长较远时及时通过手机提醒家长。不仅如此，该设备还可以让家长看到现场的画面，而不只是一些数据。儿童监护仪符合了家长们各方面需求，具有很好的发展前景。

（作者单位：郑州大学信息工程学院）