“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下智慧居家養(yǎng)老系統(tǒng)設(shè)計探究*

山東醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校 姜艷 趙鵬

依托互聯(lián)網(wǎng)+賦能構(gòu)建了集北斗/GPS定位、地理信息系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)的系統(tǒng)框架,同時為解決傳統(tǒng)智慧居家養(yǎng)老系統(tǒng)服務(wù)信息處理差及偏好程度不太理想等問題,建立了老年人信息數(shù)據(jù)庫,通過IaaS、PaaS、SaaS三層云計算架構(gòu)保障后續(xù)服務(wù)及數(shù)據(jù)采集的可靠性;系統(tǒng)主要以室內(nèi)外無縫定位技術(shù)、傳感器技術(shù)及多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)構(gòu)成,實現(xiàn)了自動實時識別和追蹤、自動報警的同時,且獲得對被測對象的一致性解釋與描述有了質(zhì)的提升,更精確的描述監(jiān)護對象的狀況以及當(dāng)前所在的環(huán)境。該系統(tǒng)外部設(shè)備主要以智慧手表、手機App及智能家居組成。其中,智慧手表便于攜帶,手機App有利于社區(qū)及老年人子女獲取老人信息、老年人操作系統(tǒng),并能遙控智能家居。

0 引言

近年來隨著我國人口老齡化的發(fā)展,老年人口越來越多,而大部分子女為了謀得更好的發(fā)展都會選擇去外地工作,即使共處一個城市,絕大部分子女也是與父母分開居住?；诮^大部分父母都是單獨居住的現(xiàn)狀,有些父母年齡較大,在生活中不是很方便,容易發(fā)生意外,子女在第一時間內(nèi)不能提供幫助,不但影響老年人的身心健康,還影響老年人的生活質(zhì)量。所謂空巢老人主要是指子女離家后的中老年人。目前,我國的空巢老人數(shù)量越來越多,已經(jīng)成為一個不容忽視的社會問題[1]。

1 “互聯(lián)網(wǎng)+”智慧居家養(yǎng)老系統(tǒng)概念

當(dāng)子女由于工作、學(xué)習(xí)、結(jié)婚等原因而離家后,獨守“空巢”對老年人的心理能夠造成嚴(yán)重的影響,很多老年人失去生活的幸福感從而導(dǎo)致孤獨感加重。為此,我國出臺與設(shè)計了一系列居家養(yǎng)老系統(tǒng)。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”等信息技術(shù)發(fā)展,養(yǎng)老產(chǎn)業(yè)迎來了全新的發(fā)展與契機。“互聯(lián)網(wǎng)+”作為近些年來的熱門詞匯,已經(jīng)越來越廣泛地被運用在各個行業(yè)中[2]。

所謂“互聯(lián)網(wǎng)+”,其本質(zhì)就是互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)行業(yè)的結(jié)合。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,在信息技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)平臺的加持下,互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)行業(yè)就能實現(xiàn)深入的結(jié)合。傳統(tǒng)行業(yè)可以利用互聯(lián)網(wǎng)的諸多優(yōu)勢,創(chuàng)造新的發(fā)展契機。在此過程中,“互聯(lián)網(wǎng)+”能夠充分發(fā)揮自身的優(yōu)勢,加快對傳統(tǒng)行業(yè)的升級與轉(zhuǎn)型,使傳統(tǒng)行業(yè)能夠在新時代下積極適應(yīng)社會發(fā)展,推動社會進步。就其自身來講,“互聯(lián)網(wǎng)+”是互聯(lián)網(wǎng)思維的產(chǎn)物,能夠使經(jīng)濟形態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)變,進而帶動社會中的實體經(jīng)濟,使其煥發(fā)出新活力,并為相關(guān)的改革與創(chuàng)新提供廣闊的網(wǎng)絡(luò)平臺。雖然“互聯(lián)網(wǎng)+”是“互聯(lián)網(wǎng)+傳統(tǒng)行業(yè)”,但這并不意味著二者的簡單相加或堆疊,而是利用相關(guān)的信息技術(shù)與平臺,使互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)行業(yè)實現(xiàn)深度的協(xié)調(diào)與配合,從而創(chuàng)造出新的生態(tài)。此種模式是一種新的社會形態(tài),使互聯(lián)網(wǎng)在社會的資源配置中充分發(fā)揮自身的優(yōu)勢,并將其應(yīng)用與社會的經(jīng)濟等領(lǐng)域,使社會的創(chuàng)新能力與生產(chǎn)能力能夠得到快速的提高,進而形成以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的經(jīng)濟發(fā)展新形態(tài)。

2 “互聯(lián)網(wǎng)+”智慧居家養(yǎng)老系統(tǒng)設(shè)計概述

2.1 系統(tǒng)構(gòu)架設(shè)計

此次系統(tǒng)設(shè)計在依托互聯(lián)網(wǎng)賦能的基礎(chǔ)上融入北斗、地理信息系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等現(xiàn)代化信息技術(shù)手段的基礎(chǔ)上,針對傳統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計局限化及系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理不理想等問題,建立了老年人信息數(shù)據(jù)庫。信息數(shù)據(jù)庫主要以社會服務(wù)資源及老人個性健康指標(biāo)及行為偏好等數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計、歸納、生成的數(shù)據(jù)系統(tǒng)。系統(tǒng)主要采用IaaS、PaaS、SaaS三層云計算架構(gòu)(圖1)[3]。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)Fig.1 System architecture

(1)IaaS層。Iaas層主要涵蓋了智慧居家養(yǎng)老系統(tǒng)的基礎(chǔ)硬件運行服務(wù)體系,主要以服務(wù)器操作系統(tǒng)、客戶操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)及GIS平臺。服務(wù)器從邏輯上可為數(shù)據(jù)庫等服務(wù)器進行劃分與界定。

(2)PaaS層。PaaS主要涵蓋了平臺服務(wù)接口及二次開發(fā)服務(wù)。考慮到智慧手機及App系統(tǒng)訪問及服務(wù)等實際需求,提供了地圖、定位、通信等服務(wù)項目。

(3)SaaS層。Saas與PaaS同樣代表在平臺標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)接口及二次開發(fā)服務(wù)。通過SaaS層實現(xiàn)搭建配置式敏捷開發(fā),可快速調(diào)節(jié)應(yīng)用系統(tǒng)。

此外,為了提高智慧居家養(yǎng)老系統(tǒng)安全性及系統(tǒng)可靠性,該系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)在明確授權(quán)的具體流程的基礎(chǔ)上將全部的授權(quán)進行細(xì)致的分類,依照各個文本證明的流程,運用二次授權(quán)的模式來提升數(shù)據(jù)信息具有的安全性,以此保障老年人的隱私和數(shù)據(jù)信息安全性。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)

2.2.1 室內(nèi)外無縫定位

針對傳統(tǒng)系統(tǒng)定位模糊不清及室內(nèi)信號干擾及信號接收差等問題造成定位精度不準(zhǔn)的情況,提出一種GPS高精準(zhǔn)度定位的手表設(shè)計。智慧居家養(yǎng)老系統(tǒng)中老年人多數(shù)在室內(nèi)活動,但傳統(tǒng)因門、窗、墻壁等障礙物等影響,導(dǎo)致信號接收不太理想,這一現(xiàn)象導(dǎo)致了GPS精度降低。而通過便捷式手表攜帶,不僅可以克服傳統(tǒng)信號介紹差等問題,更是通過該手表定位可實時捕捉與獲取老年人定位。該手表以北斗衛(wèi)星定位為核心,通過手表內(nèi)部搭載定位芯片,不僅與北斗定位系統(tǒng)融合,更是把北斗系統(tǒng)定位精度及服務(wù)范圍進行了全方位提升,依托亞米級無縫定位導(dǎo)航能力,可對老年人行為自動識別與獲取,保障老年人出行及室內(nèi)活動的安全性[4]。

2.2.2 多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)

“互聯(lián)網(wǎng)+”預(yù)測分析功能在人體健康領(lǐng)域方面具有較為可觀的發(fā)展前景,更是對疾病預(yù)防與治療具有明顯的優(yōu)勢,可通過手機、App、智能手表以及可佩戴設(shè)備,通過智能技術(shù)實時采集個體身體健康方面數(shù)據(jù),并通過對老人身體以及對生活習(xí)慣、飲食習(xí)慣、運動頻率等方面觀察,通過歸納整理、數(shù)據(jù)建模、系統(tǒng)處理,基于“互聯(lián)網(wǎng)+”中數(shù)據(jù)庫及標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)設(shè)定對比,通過客觀化數(shù)據(jù)、報告通知,可為老人及其子女提供改變生活規(guī)律、預(yù)測身體情況等若干建議。在傳統(tǒng)智慧生活中,信息技術(shù)已然開始對人體健康進行監(jiān)測與觀察,但信息技術(shù)數(shù)據(jù)內(nèi)容較為單一,如老人狀態(tài)變化較小,疾病發(fā)生前兆較為細(xì)微,其設(shè)備無法察覺,但通過“互聯(lián)網(wǎng)+”加持下的智能設(shè)備,依托“互聯(lián)網(wǎng)+”分析,可有效捕捉各項指標(biāo)細(xì)節(jié),使得觀察效率得到了顯著的提升。

2.3 系統(tǒng)應(yīng)用及構(gòu)成因素

該服務(wù)系統(tǒng)主要以通信服務(wù)子系統(tǒng)(Communication Service Subsystem)、定位服務(wù)子系統(tǒng)(Location Service Subsystem)、應(yīng)用處理子系統(tǒng)(Apply the Processing Subsystem)、地理服務(wù)子系統(tǒng)(Geographic Service Subsystem)、接口服務(wù)子系統(tǒng)(Interface Service Subsystem)及空間數(shù)據(jù)庫組成(Space Database Composition)。

通信服務(wù)子系統(tǒng)主要提供SOS報警、北斗/GPS自動雙模定位、對講電話、監(jiān)聽、終端設(shè)置、遙控、查詢指令、設(shè)備接入等功能;定位服務(wù)子系統(tǒng)主要完成北斗智能手表的空間定位功能,北斗/GPS自動雙模定位、GSM基站定位融合;系統(tǒng)實現(xiàn)了遠程查詢、遠程監(jiān)控、位置優(yōu)化、GIS信息處理、SOS報警、遠程管理等功能;GIS子系統(tǒng)與空間數(shù)據(jù)庫相結(jié)合,為系統(tǒng)提供地理資源服務(wù)、氣象、路況等信息,為老弱病殘及其監(jiān)護人提供數(shù)據(jù)支持;該子系統(tǒng)主要實現(xiàn)政府管理、社區(qū)管理、智慧城市、社會監(jiān)管等功能;空間數(shù)據(jù)庫是為地理服務(wù)提供地理服務(wù)的地、線、面、時、空的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)服務(wù),用于存儲系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)[5]。

2.3.1 智慧手表

該智慧手表不僅具備了高精度定位系統(tǒng),同時在手表內(nèi)置多元傳感器,通過定位、健康狀態(tài)監(jiān)控及報警功能,保障老年人健康問題與安全問題。此外,該手表不僅具備了普通手表基本功能與特征,同時手表根據(jù)居家養(yǎng)老特色內(nèi)嵌陀螺儀、加速計等內(nèi)置運動傳感器以及光學(xué)心率傳感器,制定了生理兩側(cè)及緊急求助功能。其中,生理量測泛指老人通過手表測量功能,可對自身血壓、心率、脈搏、體溫。同時通過傳感器和App測量血氧水平能實時監(jiān)測老年人心臟健康,該手表通過收集、分析、統(tǒng)計與整理、可將近期測量數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)參與通過可視化的方式呈現(xiàn),并根據(jù)老年人身體指標(biāo)推薦運動、飲食等改善計劃。緊急求救是指當(dāng)老人遇到危險情況時,可通過一鍵求救功能向設(shè)定的監(jiān)護人發(fā)送求救信息。借助這項功能,老人能在各種緊急情況下向設(shè)置的求救聯(lián)系人發(fā)出求救短信并告知自己所在GPS定位(需要開啟GPS定位)。與此同時,在求救狀態(tài)激活的情況下,手機切換成靜默模式(關(guān)閉來電鈴聲和振動),而且能夠自動接聽求救聯(lián)系人的來電。

2.3.2 手機App

基于Android/IOS系統(tǒng)研制了基于北斗智能手表的健康安全監(jiān)控App,主要包括測量記錄和跌落提醒功能。測量記錄是指監(jiān)護人通過手機App,在一定時間內(nèi)監(jiān)測老年人的血壓、血糖、體溫、脈搏等健康狀況。多了解老年人的健康狀況。跌倒提示是指老人跌倒檢測或發(fā)出求救信號。時鐘將發(fā)送授權(quán)手機App信息通知,手機將出現(xiàn)相應(yīng)的鈴聲或信息提示,從而準(zhǔn)確定位老人的位置。此外,通過授權(quán)手機App,還可以看到老人在某一時段的運動軌跡,實現(xiàn)與老人方便的交談,以及手表的電量、開/關(guān)狀態(tài)、欠費等顯示。

2.3.3 智能家居

構(gòu)建智能家庭的根本目標(biāo)是為老人提供安全、舒適的居住環(huán)境。單個產(chǎn)品已不能滿足智能養(yǎng)老服務(wù)的發(fā)展需要和老人的使用需求,且單個產(chǎn)品在整體智慧養(yǎng)老服務(wù)體系中的兼容性和協(xié)調(diào)性較差?；诋a(chǎn)品質(zhì)量無法得到有效改善的現(xiàn)狀,可通過智能家居系統(tǒng)優(yōu)化與調(diào)整整體服務(wù)。如家人可根據(jù)老人居家情況,通過手機等產(chǎn)品客戶端,對智能空調(diào)進行遠程操作或溫度調(diào)節(jié),或通過智能家居系統(tǒng)防止老人在家中忘記關(guān)掉電源,保障老人安全的問題,為老人提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。此外,智能家居可根據(jù)用戶調(diào)節(jié)喜愛及偏好程度,實現(xiàn)對某家居的自動化操作,通過模糊神經(jīng)系統(tǒng)實現(xiàn)自動控制與操作,從根本上提高養(yǎng)老服務(wù)。老人還可以通過客戶端實現(xiàn)智能燈泡開關(guān)、亮度、色彩調(diào)節(jié)等功能,有效地調(diào)整資源的使用和開支預(yù)算,從而為老人健康生活帶來積極的影響。

3 結(jié)論與展望

綜上所述,基于“互聯(lián)網(wǎng)+”與養(yǎng)老系統(tǒng)相結(jié)合,克服傳統(tǒng)因時空因素影響導(dǎo)致系統(tǒng)整體單一、孤島化等問題,依托智慧手機、手表等數(shù)據(jù)采集終端,實現(xiàn)健康安全監(jiān)護移動系統(tǒng),通過智慧養(yǎng)老云服務(wù)平臺,結(jié)合政府及社區(qū)服務(wù)資源實現(xiàn)多維度及立體化的綜合民生服務(wù)體系,以此實現(xiàn)精神慰問、家政服務(wù)、健康護理及緊急救援等智能居家養(yǎng)老服務(wù)。

引用

[1] 陳政碩,李愛芹.“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下智慧養(yǎng)老困境及其發(fā)展路徑研究[J].攀枝花學(xué)院學(xué)報,2021,38(4):30-38.

[2] 賀仁駒.“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下上海市嘉興路街道社區(qū)醫(yī)養(yǎng)結(jié)合居家養(yǎng)老服務(wù)體系研究[D].昆明:云南財經(jīng)大學(xué),2021.

[3] 江珂.5G背景下智慧養(yǎng)老服務(wù)發(fā)展SWOT分析及對策:以南京、鎮(zhèn)江兩市研究為例[J].中國市場,2021(13):39-41.

[4] 賈冰潔.“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下福建省社區(qū)智慧養(yǎng)老模式現(xiàn)狀調(diào)查研究[J].太原城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2021(4):24-26.

[5] 江加貝,李亦文,王祥.基于疫情的互聯(lián)網(wǎng)+背景下老年人居家養(yǎng)老服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計思考[J].設(shè)計,2020,33(11):78-81.