基于移動(dòng)開(kāi)發(fā)的智能居家養(yǎng)老系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘 要

基于移動(dòng)開(kāi)發(fā)的智能居家養(yǎng)老系統(tǒng)，是為適應(yīng)當(dāng)前社會(huì)現(xiàn)狀和解決社會(huì)矛盾而應(yīng)運(yùn)而生的App。作為家庭親情和高科技的最新結(jié)合，實(shí)際上也就是在遠(yuǎn)程科技的體系上建立的一個(gè)支持家庭溫情養(yǎng)老的新型社會(huì)化服務(wù)體系，這個(gè)體系不僅解決了我國(guó)家庭養(yǎng)老資源匱乏的問(wèn)題，也符合中國(guó)一向提倡的“孝”文化。

【關(guān)鍵詞】智能居家 養(yǎng)老 物聯(lián)網(wǎng) 移動(dòng)

目前，中國(guó)人口老齡化的速度已經(jīng)超過(guò)了中國(guó)現(xiàn)代化的進(jìn)程。截至2012年底，80歲及以上高齡老年人口達(dá)2273萬(wàn)人，并以每年100萬(wàn)左右的人口在遞增。隨著老年人口數(shù)量的快速增長(zhǎng)，高齡、失能（生活不能自理）的情況也明顯加劇。2012年，失能老年人口3600萬(wàn)人，2013年達(dá)到3750萬(wàn)人，預(yù)計(jì)到今年年底將達(dá)到4000萬(wàn)人。同時(shí)，老年人健康問(wèn)題也在迅速地增長(zhǎng)，主要表現(xiàn)在人口慢性病的患病率增高。2012年，慢性病患病老年人已經(jīng)達(dá)到0.97億人；近幾年更有明顯的上升趨勢(shì)，截到目前，老齡人口患有一種及以上慢性疾病的人口比例已經(jīng)高達(dá)80%。龐大的老年人數(shù)據(jù)，以及隨之而來(lái)的疾病、失能、服務(wù)、照料、精神關(guān)愛(ài)等諸多困難和問(wèn)題，對(duì)于“未富先老”的中國(guó)社會(huì)的養(yǎng)老事業(yè)來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是一個(gè)巨大的難題；而如何更好地解決老年人的健康與養(yǎng)老問(wèn)題，也就成為當(dāng)下社會(huì)乃至國(guó)家的重大課題。

1 背景

在國(guó)內(nèi)，已經(jīng)有諸多關(guān)于智能居家養(yǎng)老系統(tǒng)上市，但是大多功能不夠?qū)嵱脹](méi)有考慮到老年人對(duì)新興事物的接受程度。況且伴隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的升級(jí)，以及手機(jī)移動(dòng)端的普及，一個(gè)合適的APP的出現(xiàn)可能會(huì)引領(lǐng)出一種全新的養(yǎng)老觀念。

在國(guó)外，智能居家養(yǎng)老早已成為一種新近流行的養(yǎng)老概念。最早由英國(guó)生命信托基金會(huì)提出的全智能化老年系統(tǒng)。又比如像老齡化嚴(yán)重的歐洲國(guó)家，以及日本，韓國(guó)等地，也早已著手研究這一方面的相關(guān)內(nèi)容。

2 研究意義

智能居家養(yǎng)老系統(tǒng)的產(chǎn)生使得老人在日常生活中可以不受時(shí)間和地理環(huán)境的束縛，借助于各種智能穿戴設(shè)備和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，在自己家中過(guò)上高質(zhì)量高享受的生活，在健康安全也更有保障。相比于傳統(tǒng)的養(yǎng)老方式，智能居家養(yǎng)老可謂是其升級(jí)版和優(yōu)化版，繼承中國(guó)儒家文化的“孝”道精神的同時(shí)，既滿(mǎn)足老年人對(duì)“家”的需要，又充分滿(mǎn)足了子女對(duì)老人的呵護(hù)需要與管理。針對(duì)受眾主要以老年人為主，這款A(yù)pp在設(shè)計(jì)初期就充分考慮到這一點(diǎn)，界面簡(jiǎn)潔，操作簡(jiǎn)便，具有一鍵呼叫，精準(zhǔn)定位等功能防止突發(fā)事件的產(chǎn)生。另外該App可以通過(guò)具有無(wú)線傳輸功能的心電監(jiān)測(cè)儀、血壓監(jiān)測(cè)儀、脈搏手表等設(shè)備能夠檢測(cè)老人的血壓、體重、血脂等狀況，讓普通的日常生活融入系統(tǒng)的醫(yī)療檢查，所測(cè)數(shù)據(jù)直接傳送到所屬醫(yī)療服務(wù)中心的老人電子健康檔案，一旦出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，智能系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)遠(yuǎn)程醫(yī)療，必要時(shí)上門(mén)進(jìn)行醫(yī)療服務(wù)。同時(shí)系統(tǒng)自帶的數(shù)據(jù)庫(kù)可以作為老人的備份健康檔案，實(shí)現(xiàn)對(duì)老年人檔案的電子化管理，建立老年人健康檔案動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，使子女可以在APP上動(dòng)態(tài)查看老年人的身體情況，還可根據(jù)需求自動(dòng)生成初診病歷，在就醫(yī)時(shí)作為醫(yī)生對(duì)病情分析的有效參考。不僅如此，APP還能根據(jù)老人年齡、疾病、職業(yè)、興趣愛(ài)好等信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，方便為老人提供更加精準(zhǔn)化，更加細(xì)致的服務(wù)。

3 研究?jī)?nèi)容

3.1 語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)

識(shí)別使用者發(fā)出的命令以及講話的意義。

3.2 云技術(shù)

實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。

3.3 傳感技術(shù)

通過(guò)傳感技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)人體體征信息的采集。

3.4 人機(jī)交互

研究適合老年人使用的智能移動(dòng)終端界面的交互設(shè)計(jì)。

3.5 數(shù)據(jù)庫(kù)整合

共享和合并所有用戶(hù)的數(shù)據(jù)。

4 硬件要求分析

現(xiàn)代化的智能居家養(yǎng)老系統(tǒng)離不開(kāi)硬件的支持。結(jié)合到總體需求，對(duì)硬件的要求有以下幾點(diǎn)：

（1）便攜智能穿戴設(shè)備的設(shè)計(jì)需要考慮到實(shí)用性與功能性的結(jié)合。

（2）一塊能夠采集心電信號(hào)，并進(jìn)行濾波放大的電路板，要求電路板功耗低，體積小，價(jià)格便宜。

（3）一個(gè)能對(duì)心電信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理傳輸?shù)木W(wǎng)關(guān)（Gateway），要求功耗低，處理上速度快，價(jià)格便宜。

（4）一臺(tái)能夠?qū)π碾娦盘?hào)進(jìn)行分析的Android系統(tǒng)的平板電腦（Tablet），要求操作系統(tǒng)4.0以上的版本，屏幕10.1英寸。

（5）若干臺(tái)基于Android系統(tǒng)的客戶(hù)端，Android系統(tǒng)的手機(jī)即可。

（6）一塊能夠?qū)ψ≌M(jìn)行智能家居控制的控制器，要求控制器要求操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定。

（7）若干個(gè)用于監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)攝像頭，要求攝像頭拍攝畫(huà)面清楚流暢；

（8）一臺(tái)能夠?qū)π碾娦盘?hào)進(jìn)行分析的windows系統(tǒng)的個(gè)人電腦（PC）。

5 軟件要求分析

硬件的運(yùn)行離不開(kāi)軟件的支持，所以軟件也是非常重要的一部分?？紤]到老年人對(duì)于智能設(shè)備的接受有限，考慮到這一點(diǎn)，對(duì)軟件部分提出了以下的需求：

（1）對(duì)于采集到的身體信息自動(dòng)上傳，設(shè)備自動(dòng)進(jìn)行監(jiān)控。

（2）對(duì)于室內(nèi)的電器，門(mén)窗等可通過(guò)向串口發(fā)送命令的方式進(jìn)行控制。

（3）在微處理器上運(yùn)行的心電信號(hào)采集軟件實(shí)現(xiàn)心電信號(hào)的采樣，定義與上位機(jī)的通信協(xié)議，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)。

（4）能夠在windows系統(tǒng)的PC和Android系統(tǒng)的手機(jī)上上獲取來(lái)自采集軟件的心電數(shù)據(jù)，然后自動(dòng)進(jìn)行分析。

（5）系統(tǒng)結(jié)合地方醫(yī)院的數(shù)據(jù)庫(kù)，分析檢測(cè)到的數(shù)值，當(dāng)老年人有心血管疾病的危險(xiǎn)時(shí)，自動(dòng)向醫(yī)院和監(jiān)護(hù)人發(fā)出求救信號(hào)。

（6）能將采集到的原始心電信號(hào)以及分析后的心電數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆破脚_(tái)，建立個(gè)人的健康信息檔案，方便醫(yī)生對(duì)用戶(hù)的病情分析及健康狀況的指導(dǎo)。

6 系統(tǒng)分析

系統(tǒng)的總體框架如圖1所示。一方面，通過(guò)老年人穿戴的智能設(shè)備獲取心電信號(hào)，

再通過(guò)ECG采集電路對(duì)心電數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波放大，然后將模擬信號(hào)通過(guò)AD轉(zhuǎn)換變成數(shù)字信號(hào)，傳輸?shù)絊erver端，即上位機(jī)，能夠?qū)崟r(shí)的顯示心電圖、計(jì)算實(shí)時(shí)心率、對(duì)心電信號(hào)進(jìn)行時(shí)域和頻域分析，并將結(jié)果顯示在Server端的界面上。同時(shí)，將相關(guān)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫说膫€(gè)人健康數(shù)據(jù)庫(kù)。當(dāng)偵測(cè)到危險(xiǎn)時(shí)，會(huì)自動(dòng)的向醫(yī)院以及監(jiān)護(hù)人發(fā)出求救信號(hào)。除此之外，Server端的操作界面提供老年人的日常照護(hù)計(jì)劃以及注意事項(xiàng)，并能夠?qū)崟r(shí)的進(jìn)行更新。還能夠?qū)⑷粘Ｕ兆o(hù)的信息，包括老年人的健康狀況，上傳到醫(yī)院的服務(wù)器，醫(yī)生可以根據(jù)上傳的信息對(duì)日常照護(hù)計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整，或是給出治療方案。另一方面，老年人在家中可以通過(guò)Server端或Client端控制家用電器以及門(mén)窗，同時(shí)，也能實(shí)時(shí)的監(jiān)控住宅周?chē)那闆r。

根據(jù)用戶(hù)的要求以及對(duì)需求分析階段對(duì)功能的分析，要實(shí)現(xiàn)老年人用戶(hù)的基本信息管理、第三方機(jī)構(gòu)管理、權(quán)限管理、任務(wù)管理、產(chǎn)品管理、數(shù)據(jù)維護(hù)以及知識(shí)庫(kù)。

6.1 用戶(hù)的基本信息管理

用戶(hù)注冊(cè)之初所錄入的數(shù)據(jù)，包括患者的姓名、性別、編號(hào)、年齡等基本信息，緊急聯(lián)系人信息最少兩名，以及健康信息包括心理狀況、常用、過(guò)敏史、歷史病歷等。

6.2 第三方機(jī)構(gòu)管理

對(duì)于社區(qū)服務(wù)的第三方機(jī)構(gòu)的登記，記錄。包括所在區(qū)域、街道、經(jīng)營(yíng)范圍、服務(wù)區(qū)域。

6.3 權(quán)限管理

主要對(duì)使用系統(tǒng)的人員進(jìn)行不同的權(quán)限設(shè)置。

6.4 任務(wù)管理與查詢(xún)

主要包括工單查詢(xún)、投訴、派單三類(lèi)，主要是按條件查詢(xún)所需信息、客服人員對(duì)老人需求進(jìn)行記錄，繼而派給線下服務(wù)隊(duì)員等的一些操作。

6.5 產(chǎn)品管理

主要是對(duì)新增產(chǎn)品的添加、產(chǎn)品的查詢(xún)、日托套餐以及VIP服務(wù)定制。產(chǎn)品包括服務(wù)項(xiàng)目、服務(wù)名稱(chēng)。

6.6 數(shù)據(jù)維護(hù)

主要是對(duì)新增區(qū)域的添加、以及對(duì)區(qū)域代碼的修改。

6.7 系統(tǒng)登錄模塊

主要負(fù)責(zé)使用者和管理員進(jìn)入系統(tǒng)的一個(gè)身份驗(yàn)證。需要用戶(hù)帳號(hào)+用戶(hù)密碼。

7 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

由問(wèn)題分析我們確定了本系統(tǒng)需要哪些確切的功能模塊和組織結(jié)構(gòu)。

本系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)采用菜單來(lái)調(diào)用窗體，利用窗體來(lái)進(jìn)行管理、數(shù)據(jù)加工、信息查詢(xún)等工作，系統(tǒng)的功能模塊圖如圖2所示。

8 功能說(shuō)明

系統(tǒng)分為六個(gè)模塊來(lái)對(duì)實(shí)現(xiàn)其功能需求，即：用戶(hù)的基本信息管理模塊、第三方機(jī)構(gòu)管理模塊、權(quán)限管理模塊、任務(wù)管理模塊、統(tǒng)計(jì)分析模塊、服務(wù)團(tuán)隊(duì)管理模塊、產(chǎn)品管理模塊、數(shù)據(jù)維護(hù)模塊以及知識(shí)庫(kù)模塊。

8.1 用戶(hù)信息管理模塊

用戶(hù)信息管理：對(duì)用戶(hù)的基本信息進(jìn)行添加、刪除、密碼管理。

8.2 第三方機(jī)構(gòu)信息管理模塊

第三方機(jī)構(gòu)信息管理：對(duì)第三方機(jī)構(gòu)的信息進(jìn)行登記、查詢(xún)和刪除。

8.3 權(quán)限管理

權(quán)限管理：對(duì)權(quán)限進(jìn)行創(chuàng)建，修改，刪除和配置操作。

8.4 任務(wù)管理

任務(wù)管理：主要提供工單的查詢(xún)、受理投訴和派單請(qǐng)求。

8.5 產(chǎn)品管理

產(chǎn)品信息管理：對(duì)于新增加的服務(wù)項(xiàng)目和服務(wù)名稱(chēng)的增加、刪除和修改。

8.6 數(shù)據(jù)維護(hù)

數(shù)據(jù)維護(hù)：對(duì)于區(qū)域、街道、社區(qū)進(jìn)行添加。

8.7 用戶(hù)賬號(hào)管理

用戶(hù)賬號(hào)信息：根據(jù)所輸入的賬號(hào)賦予使用者權(quán)限。

9 重要數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

9.1 變量設(shè)計(jì)

在系統(tǒng)的代碼實(shí)現(xiàn)的時(shí)候，必須用到一些變量，一般我們所用到的變量為兩種：一是全局變量、二是局部變量。

全局變量：以“global_”加字母作為變量名，如：global_name。

局部變量：不限制。

9.2 函數(shù)設(shè)計(jì)

為了簡(jiǎn)化程序，并且提高代碼的重要性，在編寫(xiě)代碼時(shí)，對(duì)多次用到代碼段，定義成函數(shù)，在用到的地方直接調(diào)用函數(shù)。

全局函數(shù)以“gfunction_”加函數(shù)名，如：gfunction_Add（）；

局部函數(shù)以“zfunction_”加函數(shù)名，如：zfunction_Add（）；

10 項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)

（1）采用動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，方便對(duì)老人健康檔案的電子化管理，該數(shù)據(jù)庫(kù)還可與各大醫(yī)院病人病歷檔案互相共享數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)一體化的監(jiān)管，為老齡人群提供完善的居家養(yǎng)老服務(wù)及保障。

（2）擁有獨(dú)特的視頻功能，子女可以通過(guò)APP遠(yuǎn)程查看老人居家的狀況，及時(shí)通過(guò)視頻送上關(guān)愛(ài)與祝福。

（3）APP與智能穿戴設(shè)備之間的實(shí)時(shí)連接使他們?cè)诶先说娜粘Ｉ钪邢噍o相成，共同構(gòu)建起完善的功能與服務(wù)。本系統(tǒng)綜合運(yùn)用了物聯(lián)網(wǎng)、各層次的典型技術(shù)，以滿(mǎn)足并且完善老年用戶(hù)的根本需求為基本目標(biāo)為老年人提供有質(zhì)量、有安全的晚年居家生活的新興理念與模式。

參考文獻(xiàn)

[1]仇明.基于物聯(lián)網(wǎng)ZigBee技術(shù)的智能社區(qū)居家養(yǎng)老系統(tǒng)[J].佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2015（2）：71-75.

[2]于文彬，杜融，肖龍，等.老年人宜居環(huán)境體系的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].河北省科學(xué)院學(xué)報(bào)，2011（03）：10-13.

[3]胡向東，韓愷敏，許宏如.智能家居物聯(lián)網(wǎng)的安全性設(shè)計(jì)與驗(yàn)證[J].重慶郵電大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2014（02）：171-176.

[4]劉振洲.談物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代下一些系統(tǒng)設(shè)計(jì)的應(yīng)對(duì)措施[J].智能建筑與城市信息，2011（01）：18-21.

[5]石明星.穿戴式智能居家養(yǎng)老照護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].大連：大連理工大學(xué)，2014.

作者簡(jiǎn)介

周旭東（1995-），大連理工大學(xué)城市學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)本科學(xué)生。

作者單位

大連理工大學(xué)城市學(xué)院 遼寧省大連市116600