基于衛(wèi)星導(dǎo)航的智慧居家養(yǎng)老系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

安慶　江博　吳樹森

摘要：利用衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，融合智慧感知、無線傳輸、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云平臺等先進(jìn)技術(shù)，以具有定位、通話、體征量測等功能的智慧手表為終端載體，開發(fā)基于Android/lOS系統(tǒng)的健康安全監(jiān)護(hù)系統(tǒng)移動(dòng)客戶端APP，并搭建智慧居家養(yǎng)老服務(wù)平臺，將老人與社區(qū)、監(jiān)護(hù)人、政府、醫(yī)療機(jī)構(gòu)緊密聯(lián)系起來，為老人提供保健、安全監(jiān)控、精神慰藉、緊急救援等全方位服務(wù)，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)老服務(wù)模式、技術(shù)模式和管理模式的三大創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞：北斗/GPs定位 智慧養(yǎng)老 物聯(lián)網(wǎng) 無線傳輸

中圖分類號：R-05；TP311.52 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）04（a）-0022-02

中國已進(jìn)入老齡化社會，養(yǎng)老產(chǎn)業(yè)前景巨大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2015年6月，我國65歲以上老年人數(shù)量已接近2個(gè)億，占總?cè)丝诘?4.9%，這一比例明顯高于聯(lián)合國傳統(tǒng)老齡社會標(biāo)準(zhǔn)（10%）。未來25年中國將進(jìn)入老齡化高峰，預(yù)計(jì)到2040年，65歲及以上老年人口占總?cè)丝诘谋壤龑⒊^20%。而我國養(yǎng)老服務(wù)機(jī)構(gòu)由于資金投入不足、籌資渠道狹窄等原因，存在床位數(shù)少、養(yǎng)老服務(wù)設(shè)施建設(shè)滯后等問題，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足日益增長的養(yǎng)老人群的需求。從目前來看，居家養(yǎng)老仍是我國養(yǎng)老的主要方式，因此，安排好居家養(yǎng)老的社會服務(wù)，使老年人生活得健康、舒心、方便，是政府解決好養(yǎng)老問題的關(guān)鍵。

隨著以北斗、物聯(lián)網(wǎng)、云平臺為代表的新一代信息技術(shù)的發(fā)展，養(yǎng)老產(chǎn)業(yè)的發(fā)展迎來了新的發(fā)展契機(jī)，將其運(yùn)用于養(yǎng)老產(chǎn)業(yè)中，以研發(fā)出的智慧手表為數(shù)據(jù)采集終端，開發(fā)了健康安全監(jiān)護(hù)系統(tǒng)移動(dòng)客戶端APP，構(gòu)建了智慧養(yǎng)老云服務(wù)平臺，通過整合政府及社區(qū)服務(wù)資源，構(gòu)筑了多維度，立體式的綜合民生服務(wù)體系，使居家養(yǎng)老同樣可享受優(yōu)質(zhì)高效的安全監(jiān)護(hù)、精神慰藉、家政服務(wù)、健康護(hù)理、緊急救援等養(yǎng)老服務(wù)。

1.系統(tǒng)構(gòu)架

該系統(tǒng)借助于先進(jìn)的北斗/GPS定位、地理信息系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)，融合了無線通信、互聯(lián)網(wǎng)等科技手段，以建立老年人信息數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，整合了社會服務(wù)資源，采用了IaaS、PaaS、SaaS三層云計(jì)算架構(gòu)。

IaaS層代表平臺運(yùn)行的基礎(chǔ)軟硬件服務(wù)，主要包括平臺建設(shè)所需要的軟硬件基礎(chǔ)設(shè)施。系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、GIS平臺、WEB中間件等。服務(wù)器從邏輯上可分為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、地圖服務(wù)器、WEB服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器。硬件主要包括北斗智慧手表等設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)主要包括企業(yè)內(nèi)網(wǎng)、3G/4G/GPRS無線網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

PaaS層代表平臺標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)接口及二次開發(fā)服務(wù)。平臺充分考慮網(wǎng)站訪問、智慧手機(jī)桌面客戶端等服務(wù)模式和服務(wù)內(nèi)容的實(shí)際需求，主要提供地圖服務(wù)、位置服務(wù)、通用應(yīng)用服務(wù)等標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)。

SaaS層代表在平臺標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)接口及二次開發(fā)服務(wù)基礎(chǔ)上，通過平臺搭建配置式敏捷開發(fā)，可快速構(gòu)建面向應(yīng)用系統(tǒng)。這些應(yīng)用系統(tǒng)具體形態(tài)是多樣的，可以是瀏覽器/服務(wù)器（B/S）模式或客戶機(jī)/服務(wù)器（C/s）模式，還可以是移動(dòng)設(shè)備/服務(wù)器（M/s）模式。

2.系統(tǒng)構(gòu)成與功能

2.1北斗智慧手表

研發(fā)的北斗智慧手表將北斗/GPS定位功能與健康監(jiān)護(hù)相融合，采用了北斗/GPS自動(dòng)雙模、GsM通訊基站等多種定位方式，實(shí)現(xiàn)了室內(nèi)室外無縫定位。另外，手表內(nèi)置了各種傳感器，達(dá)到了定位、健康狀態(tài)監(jiān)控、報(bào)警等功能一體化，有效的解決了老人的健康和安全問題。

北斗智慧手表除具有普通手表所具有的日期和時(shí)間顯示，以及語音報(bào)時(shí)功能外，其主要特色是具有生理量測和緊急求救功能。生理量測是指老人可選擇手表的生理數(shù)據(jù)量測功能，啟動(dòng)設(shè)定的量測設(shè)備，進(jìn)行血壓、血糖、脈搏、體溫等生理數(shù)據(jù)的量測，并在手表盤面上圖形化顯示出來。同時(shí)，手表也將自動(dòng)記錄有關(guān)數(shù)據(jù)，并上傳至后臺。緊急求救是指當(dāng)老人遇到危險(xiǎn)情況時(shí)，可通過一鍵求救功能向設(shè)定的監(jiān)護(hù)人發(fā)送求救信息。另外，依據(jù)手表內(nèi)部設(shè)定的默認(rèn)跌倒預(yù)測行為模式，當(dāng)手表感知到G值及壓力計(jì)異常變化時(shí)，手表會主動(dòng)發(fā)出”可能跌倒警報(bào)”的信息到云端服務(wù)中心的后臺。同時(shí)在手表屏幕上顯示偵測跌倒畫面，并發(fā)出提示報(bào)警。接著，手表會撥打電話到默認(rèn)電話號碼，并同時(shí)啟動(dòng)北斗/GPS/GSM定位。此外，老人還可通過對手表設(shè)置親情鍵，一鍵撥通與子女或親友進(jìn)行親情通話。

2.2手機(jī)APP

基于Anclriod/IOS系統(tǒng)，在移動(dòng)客戶端研發(fā)出基于北斗智慧手表的健康安全監(jiān)護(hù)APP，主要有測量記錄和跌倒提醒功能。測量記錄是監(jiān)護(hù)人通過手機(jī)APP，可查看一定時(shí)期內(nèi)老人的健康測量記錄，包含血壓、血糖、體溫和脈搏記錄等，定期了解老人健康狀況。跌倒提醒是老人出現(xiàn)跌倒偵測或是發(fā)出SOS求救，手表會發(fā)出訊息通知授權(quán)手機(jī)App，手機(jī)會有相應(yīng)的振鈴或訊息提示，可準(zhǔn)確定位老人的位置，在需要的時(shí)候可通過一鍵報(bào)警功能向警方尋求幫助。

2.3服務(wù)平臺軟件系統(tǒng)

智慧居家養(yǎng)老服務(wù)平臺軟件系統(tǒng)主要由通信服務(wù)子系統(tǒng)、定位服務(wù)子系統(tǒng)、應(yīng)用處理子系統(tǒng)、地理服務(wù)子系統(tǒng)、接口服務(wù)子系統(tǒng)以及空間數(shù)據(jù)庫和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫組成。

通信服務(wù)子系統(tǒng)主要為親情通話、監(jiān)聽、SOS報(bào)警、北斗/GPS自動(dòng)雙模定位、終端設(shè)置、基站、遠(yuǎn)程管控、查詢指令、身份識別、設(shè)備入網(wǎng)等提供數(shù)據(jù)通訊；定位服務(wù)子系統(tǒng)主要完成北斗智慧手表的空間定位功能，融合北斗/GPS自動(dòng)雙模定位、GSM基站定位；應(yīng)用處理子系統(tǒng)則為應(yīng)用提供接入或邏輯處理的功能，主要包括遠(yuǎn)程設(shè)置、遠(yuǎn)程查詢、定位優(yōu)化、GIS信息處理、SOS報(bào)警、遠(yuǎn)程監(jiān)聽、終端管理等；地理服務(wù)子系統(tǒng)結(jié)合空間數(shù)據(jù)庫為系統(tǒng)提供地理資源服務(wù)功能，并提供氣象和路況信息，為老年人與監(jiān)護(hù)人提供數(shù)據(jù)支持；接口服務(wù)子系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)與政府管理、社區(qū)管理、養(yǎng)老機(jī)構(gòu)、智慧城市、社會監(jiān)管等實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的功能；WEB服務(wù)子系統(tǒng)為訪問系統(tǒng)用戶提供可視化人機(jī)交互操作接口，供家庭、社區(qū)、養(yǎng)老機(jī)構(gòu)、醫(yī)療機(jī)構(gòu)、監(jiān)管機(jī)構(gòu)、政府部門等不同權(quán)限的用戶登錄系統(tǒng)查詢自己所需要的信息；空間數(shù)據(jù)庫是為地理服務(wù)提供地理點(diǎn)、線、面、時(shí)間、空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)服務(wù)，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫則是用來存儲系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。

3.關(guān)鍵技術(shù)分析

3.1室內(nèi)外無縫定位

眾所周知，在室外老人的位置可以通過北斗/GPS精確定位。但在室內(nèi)由于受到門窗、墻壁等障礙物的影響，衛(wèi)星信號會大幅減弱或收不到信號，導(dǎo)致定位精度降低，甚至無法定位。但室內(nèi)是與人類生活最為密切的場所，很多情況下都需要知道老人在室內(nèi)的精確位置?；诖穗y題，該款北斗手表內(nèi)嵌的導(dǎo)航定位芯片支持北斗/GPS系統(tǒng)及羲和系統(tǒng)。羲和系統(tǒng)是基于協(xié)同實(shí)時(shí)精密定位技術(shù)構(gòu)建的廣域室內(nèi)外高精度定位導(dǎo)航服務(wù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)以北斗/GPS、移動(dòng)通信、互聯(lián)網(wǎng)和衛(wèi)星通信系統(tǒng)為基礎(chǔ)，融合廣域?qū)崟r(shí)精密定位和室內(nèi)定位等技術(shù)，對北斗系統(tǒng)的定位精度和服務(wù)范圍進(jìn)行了提升和拓展，最終將形成室外亞米級、城市室內(nèi)優(yōu)于3m的無縫定位導(dǎo)航能力。通過該技術(shù)，該款北斗智能手表能更加精確的對老年人進(jìn)行自動(dòng)實(shí)時(shí)識別和追蹤，確保了老年人的安全。

3.2多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)

該技術(shù)充分利用不同時(shí)間與空間的多傳感器數(shù)據(jù)資源，采用計(jì)算機(jī)技術(shù)對按時(shí)間序列獲得的多傳感器觀測數(shù)據(jù)，在一定準(zhǔn)則下進(jìn)行分析、綜合、支配和使用，獲得對被測對象的一致性解釋與描述，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的決策和估計(jì)，使系統(tǒng)獲得比它的各組成部分更充分的信息。

服務(wù)平臺直接將采集到的來自干各種傳感器的未經(jīng)過預(yù)處理的原始數(shù)據(jù)，如時(shí)間、心跳、體溫、血壓，脈搏等數(shù)據(jù)與定位信息進(jìn)行融合，通過對各種信息數(shù)據(jù)的優(yōu)化組合，更精確的描述監(jiān)護(hù)對象的狀況以及當(dāng)前所在的環(huán)境，達(dá)到實(shí)時(shí)安全監(jiān)護(hù)的目的。

4.結(jié)語

“百善孝為先”是中國社會的傳統(tǒng)美德，在我國人口老齡化問題日趨嚴(yán)峻的今天，應(yīng)當(dāng)建立一個(gè)家庭養(yǎng)老和社會養(yǎng)老相結(jié)合的養(yǎng)老體系，推行以家庭養(yǎng)老為基礎(chǔ)、社區(qū)服務(wù)為依托、機(jī)構(gòu)養(yǎng)老為補(bǔ)充的養(yǎng)老模式，形成服務(wù)對象公眾化、運(yùn)作機(jī)制市場化、服務(wù)隊(duì)伍專業(yè)化的格局。該智慧居家養(yǎng)老系統(tǒng)融合了眾多先進(jìn)技術(shù)，建立起了全方位智慧養(yǎng)老服務(wù)功能體系，真正做到了讓老人舒心、安心，讓子女放心、省心。該系統(tǒng)已在黃石市黃石港區(qū)南岳社區(qū)進(jìn)行了應(yīng)用示范，反應(yīng)良好，社會效益顯著。該系統(tǒng)對提高政府部門的服務(wù)效率和管理水平，應(yīng)對人口老齡化、保障和改善民生，促進(jìn)社會穩(wěn)定和諧發(fā)展有積極的作用。