基于智能手机双向定位的快速求救和施救系统

2018-11-20王健

物联网技术 2018年10期

王健

（南京工程学院计算机工程学院，江苏南京 211167）

0 引言

据世界卫生组织WHO统计，2013到2015年，全世界每年约有350万人死于各类事故造成的伤害，其中2013年全球因交通事故死亡的人数约125万[1]（我国因交通事故死亡人数约26万人），而遭遇日常生活中的意外和暴力行为导致受伤需治疗的人数为上述人数的100～500倍。人类在受损伤后4 min内如果能及时进行心肺复苏，一般都可救活，这段时间被称为救护“黄金时间”；如果超过16 min，救活的概率则大大降低。研究表明：意外导致的死亡，50%是在1 h内，30%是在2～4 h内。同样，对于各种疾病，如心脏病急性发作，出现心跳骤停，一般最佳抢救时间为4～6 min，脑梗死在发生后3 h内尤其关键。目前，我国每年死于心血管疾病的患者约420万人[2]，其中心脏性猝死人数高达54万人，已成为居民健康的“头号杀手”。由此看来，如何及时、快速地发现并救治相关事故或疾病人员是挽救人们生命及财产的重要因素[3]。

Marine Life-Saving Training System Based on Virtual Reality Technology

在劳动力价格日趋高涨的情况下，减少劳动力工作日，减轻劳动强度，提高劳动效益，加快投入装备，实现自动化和机械化、半机械化是重要的途径，针对土墙日光温室，一是配置滴灌设施，实现小规模2-10栋温室规模的水肥一体化设施，实现灌溉浇水、施肥施药等的自动化，降低温室内湿度，减少病虫害。二是对温室通风口和外保温改造，配置温度湿度的监控装置，并同通风口、卷帘机和手机等联结，形成自动化的日光温室植物生长因素监控遥控系统。三是对于比较大的温室，增加角铁轨道或悬挂吊轨输送采摘蔬菜和生产资料。

但就目前国内应用最普遍的110，119，120等电话报警或求救系统而言，均采用了落后的电话呼叫中心技术。且不说电话拨入后有可能因话务员忙而造成时间浪费，当人们发生紧急情况时（如疾病、火灾、车祸、自然灾害、暴力事件、迷路等），由于心情紧张、不熟悉地点，或疾（伤）病及口音等原因，当事人往往很难快速说明发生紧急情况的具体地点和相关情况，这也严重耽误了施救和应急处理的时间。同时，救援人员、车辆和救援物资的调配亦不合理，以医院救护车为例，目前医院救护车是在接到电话后5 min内出车，多数情况下，很难保证医护人员能在事故发生15 min后到达救护现场，因此极可能错过救护病人的最佳时间。

模块能够提供企业应急预案信息的录入、修改、删除等功能，系统用户可以通过新增或修改将企业应急预案信息提交到后台数据库中。也可将不再需要的信息进行单独和批量删除。

抢救，就好比一场与时间的赛跑，抢救及时，发生意外或患疾病的患者就得以保住生命，财产损失也能降低。本文将结合现有新兴技术探讨适合中国国情的、基于智能手机双向定位的求救和施救系统。一方面可通过智能手机自动定位、通信（文字、语音、照片、视频等），使求救方能够快速、准确、方便地报告出事地点和状况；另一方面，可通过定位和云计算技术找到能以最快速度到达现场的救援人员、车辆和相关救援物资，并在后台救援管理中心的统一调配和协调下，实施最快速度的施救[4]，力求最大限度提高救援速度和效率。

一边说着，胖子一边掏出一包烟，拿着烟盒抖出一根递给老道，老道笑着谢过。胖子自己点了一根，等候老道答复。

1 实现基于智能手机的快速求救和施救系统的基础

在Internet广泛应用的今天，大数据、云计算技术逐渐成熟，以智能手机为主导的移动互联网技术的开发和应用也深入到人们生活的方方面面。以这些最新技术为依托，开发出一种全新的、比原有电话呼叫中心更高效的求救和施救系统完全可行。

1.1 智能手机在我国的普及是实现即时通信和精准定位的前提

据我国工信部公布的《2017年通信业统计公报》表明，截止2017年底，全国移动电话用户总数达14.2亿户，达到102.5部/百人[5]。而中国互联网络信息中心CNNIC的统计表明，同期中国的智能手机网民已达7.53亿[6]，占全国人口的50%以上。

全部进入FAS分析总体的受试者，其人口学特征（年龄、性别、身高、体质量）、生命体征（心率、呼吸、体温、收缩压、舒张压）、病史资料（药物过敏史、合并疾病、合并用药、入组前服用治疗本病药物情况、病程、病情分类）、疗效指标的基线情况（中医单项症状、中医证候积分），3组的组间比较差异无统计学意义。FAS数据集的基本资料见表1。

目前，我国现有的智能手机一般均含有多种传感器和功能部件，其中GPS（或北斗卫星）定位、照相和视频等已成为标准配备。同时，我国面向智能手机的应用也处于世界领先地位，具有完善的应用开发工具、开发平台和完整的生态链，新的应用很容易在智能手机上得到普及，且成本低廉。

中国通信运营商的4G移动网络已覆盖全国，5G移动通信也正在多地实验推广，智能手机上网速度越来越高。智能手机的用户几乎都能在国内绝大多数地区随时随地使用相关APP或微信公众号即时通信，并发送该手机的定位信息和其他诸如文字、语音、相片、视频等信息。

1.2 基于大数据和云计算的地图定位和导航系统是快速救援的关键

基于智能手机双向定位的快速求救和施救流程如图3所示。相关救援部门的后台管理系统在收到求救信息后，会立即启动蜂鸣器等提醒装置，同时，还会立即自动搜索在该后台管理系统数据库中已注册的求救者信息，并根据相关联系方式通知其家属、同事或朋友。如果求救者的信息不全，后台管理员也可利用后台管理系统中的即时通信模块或通过电话与求救者沟通，了解更多信息。

1.3 基于智能手机的微信公众号、APP和基于云计算的中心处理平台是实现快速求救和施救的枢纽

目前，基于智能手机的应用开发技术除基于Google的安卓APP和基于苹果的iOS APP这两大类外，由腾讯公司提供的微信公众平台发展迅猛，近年来大受欢迎，基于微信公众平台开发应用具有如下优势：

同日神、酒神在对立统一中产生悲剧相似，鬼怪的悲剧也是在对生命与爱情的执著，渴望结束永生之痛苦的超脱中产生的。他一方面留恋于鬼怪新娘带来的爱情的、美好的生之喜悦，一方面又因永生陷入无法摆脱的回忆、孤独之痛苦。而生之痛苦便是执著于个体、个人的喜怒哀乐所产生的，鬼怪渴望结束永生，即是酒神式的摆脱个体，与自然归一，得到回归本质的狂喜。拔剑后的鬼怪因此回到了渺无人烟的混沌鸿蒙之界，却因曾与恩卓的一份合同”乙方被甲方召唤时无条件的出现在甲方面前“又回到了人世间。然而，日神、酒神的矛盾并未因为男女主人公的重逢结束，恩卓必死的命运与鬼怪不老不死的诅咒依然存在，因此鬼怪依然陷在命运悲剧之中。

（1）微信应用极为广泛，月活跃用户已超过10亿（根据腾讯官方发布的2017年度第四季度及全年财报），具有广泛的用户基础；

（2）具有良好的开发环境和应用接口可供调用，可进行及时消息通信、语音通信、视频交流、地图定位等，利于进行二次开发；

2) 主辅计量数据比对。近几年中石化总部及该公司陆续推行主辅计量比对工作，为了确保交接计量数据准确，在管线上下游分别设置了同型号质量流量计用以开展实时比对监测。主辅流量计的差值可在工艺流程图上显示，通过点选查看主辅流量计更为详细的诊断信息，准确判断哪台流量计异常。主辅流量计差率的计算公式为：主辅流量计差率=辅流量计流量-主流量计流量)/主流量计流量，当该值大于界面上的设定值时，会出现报警颜色提示。

（3）跨平台，无论是安卓手机还是苹果手机，只要安装了微信即可应用，且开发门槛低、价格低廉。

2 基于智能手机双向定位的快速求救和施救系统的实现

2.1 基于智能手机求救和施救的基本原理

对于求救和施救系统而言，如何简化求救流程，自动快速地获取求救人员的位置，并有针对性地以最快速度派遣救援人员、车辆和物资是系统的关键。

施救者微信公众号主要包括施救任务通知模块、施救模块、求救人员情况查询模块、与后台管理人员通信模块、施救结果上报及查询模块等。

现代化灌区建设与现代化农业协同发展能达到更好的效果。促进现代化灌区建设，必须对农业进行现代化管理。针对不同的地区、不同的土壤条件，种植不同的农作物。统筹规划农作物种植种类，实现对土地的规模化管理。在农业发展中，从种植到加工都应符合现代化发展趋势，比如在农作物耕种和收获时采用现代化机械、对农产品实现就地加工等。把农业发展成为现代化农业，有助于形成现代化灌区农业。

基于手机双向定位的快速求救和施救示意图如图1所示。当人们发生紧急情况需要求救时，即可利用智能手机上的一键求救功能发送求救信号，求救信号会通过移动的3G，4G或WiFi等无线网络传送到后台求援中心管理系统，系统自动获取该手机用户的求救者信息，以及手机的GPS（或北斗卫星）定位信息[9]，并可实时通过手机与求救者联系，获取诸如现场照片或视频等其他相关信息。同时，后台管理系统会根据求救地点的定位信息直接寻找并将求救信息发送到离出事地点最近的相关求援部门（如110，119，120等在册部门）、救援人员、相关求援车驾驶员的智能手机上，并在后台管理员的协调下，合理调度相关资源[10]，利用最快路径算法，使救援人员和物资以最快的速度到达现场，以最高效的手段实施救援，尽力减少人民生命和财产损失。

2.2 基于智能手机的求救和施救系统功能模块划分

2.2.1 求救者微信公众号

如图2所示，求救者微信公众号主要包括注册模块、求救模块、与后台求援中心管理员通信模块、施救情况查询模块等。注册模块包含本人姓名、性别、年龄、照片、病史、家庭住址、本人及家属、同事、朋友的联系方式等必选或可选内容，这些内容在用户注册后将保存在后台管理系统的数据库中，供后台在需要时实时查询，以便最大限度提高救援效率。

图2 基于智能手机双向定位的快速求救和施救功能模块

后台求援中心管理系统主要包括用户管理模块与求救者、施救者实时通信模块，施救调度模块，求救/施救情况记录和查询模块。

2.2.2 后台求援中心管理系统

求救者在关注该微信公众号后，首先须在空闲时间完成注册工作。当发生紧急情况需要求救时，打开该微信公众号，一键求救。这时，手机自带的GPS（或北斗系统）位置信息会以地图模式或经纬度方式自动随求救信息发送给相关救援部门（如110，119，120或其他救援组织）的后台管理系统，后台管理系统在收到求救信息后也会根据求救者手机的微信号（或注册号）自动实时调用系统中求救者已注册的信息（姓名、性别、年龄、照片、病史等）。当然，利用微信强大的即时通信功能，该应用还可以将诸如现场照片、视频及进一步的情况说明等其他信息传送给后台管理系统，以避免求救者因心情紧张、不熟悉地点，或伤病及口音等原因延误宝贵的求援时间，大大提高了求救效率。

为快速、准确地确定求救人员的地理位置，自动、精准的定位是快速施救的关键。目前国内百度地图、高德地图以及腾讯地图等都会提供免费、方便的应用接口以供调用[7]。例如，百度公司的地图提供免费的应用程序开发接口JavaScript API，支持在PC机或手机上进行基于浏览器的地图应用开发，并支持HTML5的地图开发，可用来构建不同功能、交互性强的地图应用。百度地图将卫星GPS与移动蜂窝网等多种定位方式相结合以提高定位准确性[8]，其路径规划和到达时间预估也是以多种途径获得的大数据为基础，利用人工智能方法及时获取道路状况并规划出最佳路径。这些地图应用开发的接口给准确定位求救者，就近调用施救人员、车辆及物资，并以最快速度规划到达求救现场的路径提供了条件。

图3 基于智能手机双向定位的快速求救和施救流程图

后台管理系统立即查找数据库中登记注册的相关施救部门、救援工作人员以及救援车辆的信息，由于这些部门、工作人员或车辆专用的智能手机已关注了相应施救微信公众号，后台管理系统可根据这些智能手机的GPS（或北斗系统）位置信息，按照加权最短路径算法（SPF）自动计算出离求救者最近并能够最快到达求救点的若干施救部门、救援人员及救援车辆，并根据需要，通过相应的通信网络（有线或无线）通知并调配这些施救部门、救援人员、救援车辆和救援物资前往求救点施救。

后台管理系统的管理人员利用相关实时通信模块或电话不断与求救者和施救者保持联系，一方面，可询问求救者相关情况并疏导其情绪，告诉其基本的自救知识与相关救援人员到达求救点的时间等；另一方面，与施救者合作，调动各种资源参与施救工作，并监视和记录救援活动的全过程。

2.2.3 施救者微信公众号

考虑到国内大多数人群有随身携带智能手机，并使用微信进行即时通信的事实，只需在智能手机上关注相关求救或施救者的微信公众号并注册后，即可随时随地完成相关求救和施救工作。

施救部门、救援人员、救援车辆及物资等由相关权威管理部门进行认证和注册，并将相关信息存放在后台管理系统的数据库中，救援人员的智能手机须关注相关微信公众号，并24小时待机。

另外，用户在一键报警后，可以自己选择分发给110，119或120，也可由救援中心管理员根据不同情况迅速分发。求救者可利用系统提供的即时通信工具传送文字、语音、相片或视频，反映求救者及现场的情况，以便管理员了解更多现场情况，并提出有效的应对措施。

3 基于智能手机双向定位的快速求救和施救系统设计的关键技术

基于本系统的特点，我们开发了一个基于微信公众号的快速求救与施救系统。该系统由基于智能手机的求救者微信公众号，相关救援管理部门的后台管理系统，以及基于智能手机的施救者微信公众号组成。系统中的相关救援管理系统可与110公安报警系统、119火警系统、120急救系统并网，也可以是合格的其他救援组织及其组合。

极值法的理论依据是：若函数f(x)在闭区间[a,b]上连续，则函数在该区间上必取得最大、最小值.一般来说，求连续函数在区间[a,b]上的最大值与最小值，首先求出函数的全部驻点和不可导点，计算这些点的函数值及区间端点函数值f(a)及f(b)，比较它们的大小，其中最大者即区间[a,b]上的最大值，最小者即区间[a,b]点上的最小值[3].依此理论，上述课题学习问题采用极值法的解题过程如下：

3.1 简化求救流程

对求救者而言，其面临的问题多种多样，是否能以最快、最便捷的方式求救至关重要。为尽可能地节约时间，本系统设计了一键求救功能。用户需事先注册相关信息，如姓名、性别、年龄、本人及家属、同事、朋友的联系方式，以及可选的照片、病史、家庭住址等，以便在求救时由系统迅速调用而无需临时提供该方面的材料，大大节省了求救时间。

当施救部门的救援人员通过智能手机接收到后台管理系统发出的施救指令后，如果有空且有救援条件，则立即通知后台管理人员执行任务。这时，他们一边以最快的速度赶往求救地点，一边也通过该微信公众号上的相关即时通信模块获取求救者信息，并通报后台管理系统有关施救情况（如求援人员预计到达求救点的时间、救援人员和救援物资的需求情况、救援进展情况等），以便后台管理人员合理调动救援人员和资源。甚至再次利用上述定位方法调动距离事发点最近并能够最快到达的救护车、消防车等其他救援力量和资源，以便对求救者及时救援。

3.2 救援人员到达求救地点的最短时间算法

为迅速找到并调配能最快到达求救现场的施救部门、救援人员、车辆及物资，须根据求救人员和救援人员的定位信息，以最短时间算法来确定调配相关救援人员[11]。考虑到救援人员在到达求救地点时可能会经历准备时间、人员到停车场的步行时间或停车点到达求救点的步行时间（车辆无法直接到达求救点的情况），抑或骑行的时间[12]，我们利用百度地图中相关步行、车行和骑行的大数据算法，考虑救援人员的步行、车行和骑行速度需在普通人的速度基础上加速的情况，对百度地图的相关算法做了修正，其公式如下：

第二，游客对长江三峡地域文化的认知主要集中于民俗文化、文学艺术和历史文化方面，与学者视角的文化认知存在差异。游客对三峡文化的认知是由网络构成的，网络中的重要概念包括“民俗、艺术、历史、人文、白帝城、表演、传说”等，它们连接了核心概念和其他概念，构成了游客对三峡民俗文化、文学艺术和历史文化从抽象到具体的认知网络。游客对三峡地域文化的选择性认知的影响因素包括：文化表达与传播形式、文化体验评价与营销影响下的游客预期。

式中：T为到达事发地点的时间；T1为准备出发的平均时间；B1，B2，B3分别是按百度大数据算法得出的救援人员到达求救点需经历的步行时间、车行时间和骑行时间；C1，C2，C3为步行、车行、骑行的加速时间系数。

加速时间系数须在多次施救过程中不断修正，第n+1次的加速系数可通过如下算法确定：

式中：Cn－1是前n－1次施救时得出的平均加速系数；Cn为上一次救援得出的加速系数（实际到达时间/百度算法应到达时间），设 C0=0，C1=1.5。

后台管理系统根据以上最短时间算法计算出3～5组（可根据不同情况进行修订设置）最快能到达求救点的救援人员及相关车辆，且在可行的情况下，他们以最快速度展开救援行动。

在“人人会执法、人人懂应急”的理念主导下，朝阳区食品药品监管局创建了“全局参与、5人24时制”的应急事件处置体系，先后成功地处理了81起食品药品应急突发事件，并承担了北京市食品药品监管局交付的2016年京津冀食品药品监管系统联合应急演练任务。

3.3 统一协调110，119，120等各系统、各部门

由于目前110，119，120分属不同的部门管理，想要统一协同工作虽然在技术上可行，但在行政上则需要更高一级的部门进行协调，在制度上也需严格规范。

从技术角度分析，不同部门间的联网、数据共享、分工协作也须投入大量精力。

创新是企业成功的关键，企业经营的最佳策略就是抢在别人之前淘汰自己的产品，这种把创新与市场营销有机的结合就是创新营销观念，包括营销产品的创新、营销组织的创新和营销技术的创新，要做到这一点，市场营销者就必须随时保持思维模式的弹性，让自己成为新思维的开创者，创新营销的意义就在于先人一步，而不仅在于别人没有，一旦发现是一种新技术，新的需求，就要及时捕捉。

目前110，119，120均是在电话呼叫中心的基础上建立而成，虽然智能手机和微信已大量普及，但仍有一部分人，尤其是老年人不会使用或未使用智能手机，所以在很长一段时间内，本系统与现有的电话呼叫中心应并行运营，且相互间也应共享相关数据，而这也为系统的应用增添了一定的复杂性。