智能化老人居家安全防護(hù)系統(tǒng)應(yīng)用研究

艾靜蕊

摘要：文章針對(duì)老人的居家安全問題，設(shè)計(jì)開發(fā)了智能化的老人居家安全防護(hù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)是物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新興信息技術(shù)融合的系統(tǒng)工程，融軟硬件于一體。系統(tǒng)前端通過傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，本地?cái)?shù)據(jù)中樞接收各類智能終端采集的信息，以云服務(wù)為支撐，將老人、子女、第三方服務(wù)機(jī)構(gòu)關(guān)聯(lián)起來。摒棄市場常見老年監(jiān)護(hù)系統(tǒng)穿戴煩瑣、隱私性差、安裝復(fù)雜且價(jià)格昂貴的缺陷，做到價(jià)格更低、兼容性更好、操作更簡單。同時(shí)，為住宅與應(yīng)急情況提供了一套完整性、全局性、可操作、安全可靠的數(shù)字化平臺(tái)，保證住戶有效預(yù)防緊急情況，及時(shí)通報(bào)緊急情況，緊急情況后有記錄可查，為老人提供了全方位的居家安全保障。

關(guān)鍵詞：智能化：居家防護(hù)：老人安全：管理系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP183

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 研究背景和現(xiàn)狀分析

我國老年人口呈現(xiàn)老齡化、高齡化、空巢化3大特征快速發(fā)展的態(tài)勢。預(yù)計(jì)2027年進(jìn)入“深度老齡化”社會(huì)，2037年前后進(jìn)入“超級(jí)老齡化”社會(huì)，65歲及以上老年人口將占總?cè)丝?9%．屆時(shí)每3人中就會(huì)有一個(gè)老年人[3]。因此，老齡產(chǎn)業(yè)將迎來發(fā)展黃金期，智能化老人居家安全監(jiān)護(hù)類產(chǎn)品的市場空間巨大。我國65歲以上老人已達(dá)1.9億，每年發(fā)生意外事故率為39.8%[8]。據(jù)調(diào)查，70%以上的老人家庭存在居家監(jiān)管難、意外事故處理不及時(shí)造成的火災(zāi)、偷盜、水浸以及老人走失、突發(fā)疾病等安全隱患，可見老年人的安全問題是社會(huì)安全問題極為重要的組成部分。因此，如何保障獨(dú)居老人的居家安全已經(jīng)成為家庭和社會(huì)亟須解決的問題。

近些年，獨(dú)居老人的安全隱患愈發(fā)增多，典型的有因忘記關(guān)煤氣導(dǎo)致的火災(zāi)、忘記關(guān)門窗引發(fā)的安全隱患、忘記關(guān)水龍頭造成的水浸事件、離床后發(fā)病無人知曉等意外事故。老人居家安全防護(hù)系統(tǒng)不僅解決了我國家庭養(yǎng)老資源弱化的問題，也適合我國空巢老人增多、子女無力在身邊照顧的情況。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和新應(yīng)用的開發(fā)，基于智能化的居家養(yǎng)老必將成為未來的主流養(yǎng)老模式之一。

我國老人居家安防系統(tǒng)的開發(fā)相對(duì)于國外起步較晚，很多產(chǎn)品使用的是自己的組網(wǎng)技術(shù)和信息交換協(xié)議，有的核心技術(shù)沒有對(duì)外公開，技術(shù)復(fù)雜，不易掌握。還有很多產(chǎn)品是針對(duì)特定的環(huán)境開發(fā)的，限制了使用范圍。而且，各個(gè)接入設(shè)備之間不能兼容，互操作性差，用戶擴(kuò)充系統(tǒng)多有不便，限制了其進(jìn)一步的發(fā)展。一些系統(tǒng)成本太高，普通家庭用戶難以承受，得不到廣泛推廣使用。因此，設(shè)計(jì)一個(gè)符合國情、符合國家規(guī)范的集遠(yuǎn)程控制和本地控制于一體的老人居家安防控制系統(tǒng)，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 需求分析

對(duì)于一整套管理系統(tǒng)而言，最重要的需求就是考慮防范安全問題。老人居家安全防護(hù)系統(tǒng)將軟件和硬件一起開發(fā)，支持社工人員、社區(qū)、養(yǎng)老服務(wù)機(jī)構(gòu)、社會(huì)組織通過物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)，便攜智能終端App和社區(qū)居家安全防護(hù)系統(tǒng)平臺(tái)、微信公眾號(hào)等，實(shí)現(xiàn)白動(dòng)警報(bào)、處理與響應(yīng)。有針對(duì)性的優(yōu)化實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測與日志記錄等功能，便于處理突發(fā)情況（見圖1）。

智能終端采集點(diǎn)的信息經(jīng)過傳感等技術(shù)傳送到本地?cái)?shù)據(jù)中樞，以云端為支撐，將居家老人、老人子女、服務(wù)機(jī)構(gòu)聯(lián)系在一起，實(shí)現(xiàn)居家安全防護(hù)管理。主要功能包括：燃?xì)忸A(yù)警、水浸預(yù)警、床護(hù)預(yù)警、門窗預(yù)警、濃煙預(yù)警、電子防護(hù)區(qū)、緊急呼救以及主動(dòng)關(guān)懷。老人端使用居家環(huán)境監(jiān)測設(shè)備，實(shí)時(shí)采集環(huán)境安全信息并統(tǒng)一傳輸至云端：子女端通過手機(jī)App、微信公眾號(hào)等終端實(shí)時(shí)接收老人的安全信息；第三方服務(wù)端依托PC、服務(wù)器云控等智能終端高效、及時(shí)地對(duì)老人安全進(jìn)行響應(yīng)、管理和監(jiān)護(hù)。

3 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

3.1 防護(hù)功能

在需求分析的基礎(chǔ)上，智能系統(tǒng)通過綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、云計(jì)算技術(shù)等新興信息技術(shù)，采用分布式系統(tǒng)開發(fā)，細(xì)分為5個(gè)獨(dú)立的模組，包括：離床狀態(tài)預(yù)警、用電預(yù)警、燃?xì)夂蜐鉄燁A(yù)警、安全預(yù)警、用水預(yù)警。

3.1.1 利用智能床墊實(shí)現(xiàn)離床狀態(tài)預(yù)警

由智能床墊收集臥床人員的身體數(shù)據(jù)（體溫、感知壓力、實(shí)時(shí)心率等）和離床時(shí)間進(jìn)行分析，使用高靈敏度及高柔性的觸覺傳感器和溫度傳感器分析壓力狀態(tài)及體溫采集狀態(tài)，存在入睡時(shí)間或長時(shí)間未臥床、異常時(shí)間起床后未再次臥床、臥床期間異常運(yùn)動(dòng)、臥床時(shí)間異常、體溫變化異常時(shí)，硬件觸發(fā)語音警報(bào)通知居家人員，只有當(dāng)前狀態(tài)小于閾值或者人為響應(yīng)才會(huì)結(jié)束語音警報(bào)。第一時(shí)間通過服務(wù)器端，將警告信息推送到App和社區(qū)，提醒相關(guān)人員及時(shí)處理。

3.1.2 利用漏電保護(hù)設(shè)備實(shí)現(xiàn)用電預(yù)警

硬件采用低壓空氣斷路器或電氣隔離開關(guān)，擁有漏電保護(hù)、接地故障保護(hù)、電路過載以及短路等功能。當(dāng)系統(tǒng)檢測到異常，觸發(fā)語音警報(bào)通知居家人員，只有當(dāng)前狀態(tài)小于閾值或者人為響應(yīng)才會(huì)結(jié)束語音警報(bào)。第一時(shí)間通過服務(wù)器端，將警告信息推送到App和社區(qū)，提醒相關(guān)人員及時(shí)處理。

3.1.3 利用燃?xì)庑孤秷?bào)警器和煙霧探測器實(shí)現(xiàn)燃?xì)夂蜐鉄燁A(yù)警

安裝報(bào)警器，收集到物理信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)中樞能夠識(shí)別的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與處理，當(dāng)檢測到燃?xì)庑孤痘驘熿F到達(dá)閾值時(shí)，硬件觸發(fā)語音警報(bào)通知居家人員，只有當(dāng)前狀態(tài)小于閾值或者人為響應(yīng)才會(huì)結(jié)束語音警報(bào)。第一時(shí)間通過服務(wù)器端，將警告信息推送到App和社區(qū)，提醒相關(guān)人員及時(shí)處理。

3.1.4 利用門磁傳感器和紅外探測器實(shí)現(xiàn)門窗安全預(yù)警

使用磁性干式簧管檢測門窗的開關(guān)狀態(tài)，通過磁鐵的磁力引起開關(guān)的通斷采集信息，并分析門窗開啟模式。檢測到異常狀態(tài)時(shí)，硬件觸發(fā)語音警報(bào)通知居家人員，只有當(dāng)前狀態(tài)小于閾值或者人為響應(yīng)才會(huì)結(jié)束語音警報(bào)。第一時(shí)間通過服務(wù)器端，將警告信息推送到App和社區(qū)，提醒相關(guān)人員及時(shí)處理。

3.1.5 利用水浸傳感器實(shí)現(xiàn)用水預(yù)警

硬件由水流量檢測裝置、電池外殼／發(fā)射器（與傳感器連接）組成，通過插入水流的運(yùn)動(dòng)部件和表盤機(jī)構(gòu)之間的磁力耦合，對(duì)其物理信號(hào)進(jìn)行處理。當(dāng)檢測到異常情況時(shí)，硬件觸發(fā)語音警報(bào)通知居家人員，只有當(dāng)前狀態(tài)小于閾值或者人為響應(yīng)才會(huì)結(jié)束語音警報(bào)。第一時(shí)間也會(huì)通過服務(wù)器端，將警告信息推送到App和社區(qū)，提醒相關(guān)人員及時(shí)處理。

3.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)需求分析及功能設(shè)計(jì)，智能系統(tǒng)基于信息技術(shù)的軟硬件以及移動(dòng)端相融合，分為前端數(shù)據(jù)采集、本地中樞數(shù)據(jù)處理以及云端數(shù)據(jù)服務(wù)3大部分，每部分之間通過傳感技術(shù)、WiFi、有線網(wǎng)絡(luò)、公眾網(wǎng)絡(luò)等傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)連接和數(shù)據(jù)共享。

3.2.1 前端部分

系統(tǒng)的前端部分主要完成數(shù)據(jù)的采集，主要設(shè)備為傳感器，安置在門窗、燃?xì)狻㈤_關(guān)、水池等部位，根據(jù)實(shí)際情況科學(xué)合理地設(shè)置位置，監(jiān)測相應(yīng)部位情況的變化，達(dá)到預(yù)警值則觸發(fā)開關(guān)，同時(shí)借助ZigBee、藍(lán)牙等技術(shù)將信號(hào)傳送到本地中樞數(shù)據(jù)服務(wù)中心。

3.2.2 本地?cái)?shù)據(jù)中樞服務(wù)中心

中樞數(shù)據(jù)服務(wù)中心主要由服務(wù)器、信號(hào)接收器、網(wǎng)關(guān)、軟件處理系統(tǒng)以及機(jī)械驅(qū)動(dòng)部分等組成。中樞數(shù)據(jù)服務(wù)中心負(fù)責(zé)處理前端傳送過來的信號(hào)，根據(jù)不同的報(bào)警類型喚醒軟件處理系統(tǒng)，做出相應(yīng)的應(yīng)急反應(yīng)，驅(qū)動(dòng)相關(guān)的電動(dòng)控制和機(jī)械部件的動(dòng)作。平臺(tái)管理系統(tǒng)中，設(shè)置了客戶管理、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護(hù)、醫(yī)院管理、設(shè)備管理、安全監(jiān)護(hù)、視頻監(jiān)控、服務(wù)商管理、呼叫中心、機(jī)構(gòu)管理、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析、基本信息管理、服務(wù)計(jì)劃配置、廣告管理等模塊，可以在本地進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，同時(shí)實(shí)現(xiàn)相關(guān)的功能。

3.2.3 云端服務(wù)中心

云端服務(wù)中心除了在本地中樞數(shù)據(jù)服務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理外，還可以通過互聯(lián)網(wǎng)與政府監(jiān)管后臺(tái)、社區(qū)服務(wù)中心、健康管理后臺(tái)、服務(wù)商管理后臺(tái)以及中控平臺(tái)、大數(shù)據(jù)分析中心、呼叫中心、門戶網(wǎng)站等相連，形成多方互動(dòng)，同時(shí)開發(fā)各系統(tǒng)的手機(jī)App，建立立體化的多維響應(yīng)機(jī)制。

在實(shí)際運(yùn)行中，前端的傳感器與中樞數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)之間利用ZigBee以及藍(lán)牙等技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，本地服務(wù)器與云端的傳輸以及采集端設(shè)備和本地中控設(shè)備之間等重要環(huán)節(jié)采用雙軌道傳輸模式，提高了傳輸效率，解決了WiFi網(wǎng)絡(luò)遭受干擾或極端天氣時(shí)單個(gè)傳輸通道不穩(wěn)定的問題，保證了數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性[5]。

4 防護(hù)系統(tǒng)優(yōu)勢和創(chuàng)新

4.1 優(yōu)勢

老人居家安全防護(hù)系統(tǒng)價(jià)格低廉，緊緊圍繞居家管理需求，具有全面的功能、簡單的操作、友好的界面；擁有良好的硬件接入能力；具備很好的靈活性、開放性和完備的二次開發(fā)力，適于系統(tǒng)升級(jí)和功能擴(kuò)充維護(hù)。

同時(shí)還具備簡便、自動(dòng)和及時(shí)的優(yōu)勢。簡便，方便硬件接入，全無線通信傳輸。自動(dòng)，無須老人操作，自動(dòng)監(jiān)控環(huán)境。及時(shí)，建立老人、子女、第三方之間的通信閉環(huán)，做到有隱患必響應(yīng)。

4.2 技術(shù)創(chuàng)新

本防護(hù)系統(tǒng)采用了云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、分布式等技術(shù)，圍繞老人居家安全的需求，使用各類智能傳感器，收集各種信息傳輸?shù)奖镜財(cái)?shù)據(jù)中樞。數(shù)據(jù)中樞分析設(shè)備傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行響應(yīng)，并根據(jù)操作發(fā)送正確指令，具有完善的功能、簡潔的使用方式、一目了然的界面；適配許多硬件接人，全無線通信傳輸；具備良好的操作性、開放性和規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)，可云控直接進(jìn)行系統(tǒng)升級(jí)，硬件功能擴(kuò)充與維護(hù)只需在App上進(jìn)行操作；安裝智能化，無需用戶參與。

5 系統(tǒng)未來規(guī)劃

智能化的老人安全防護(hù)系統(tǒng)基本成熟，但在宏觀和微觀上仍需進(jìn)一步完善和提高。首先，繼續(xù)強(qiáng)化科技守護(hù)老人，不斷深化以互聯(lián)網(wǎng)思維高效整合養(yǎng)老服務(wù)資源，持續(xù)解決獨(dú)居老人居家監(jiān)管難、發(fā)現(xiàn)事故不及時(shí)、錯(cuò)過黃金救援時(shí)間等問題，打造綜合型居家安全管理信息化平臺(tái)。其次，繼續(xù)降低用戶成本。面對(duì)龐大的老人群體，家庭負(fù)擔(dān)將成為系統(tǒng)推廣的制約因素，隨著用戶的不斷增加，平臺(tái)將以最小的成本，最好的服務(wù)守護(hù)老年人的安全。另外，平臺(tái)將為養(yǎng)老服務(wù)機(jī)構(gòu)提供居家安全解決方案及軟件產(chǎn)品并為其員工提供免費(fèi)的培訓(xùn)，為有獨(dú)居老人的家庭提供標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品的使用賬號(hào)，探索采用會(huì)員制的管理方式。

6 社會(huì)效益

智能化老人安全防護(hù)系統(tǒng)可對(duì)接個(gè)人客戶和養(yǎng)老服務(wù)企業(yè)，能夠?qū)崟r(shí)采集老人居住環(huán)境數(shù)據(jù)．對(duì)老人在生活中的常發(fā)事故進(jìn)行及時(shí)預(yù)警和實(shí)時(shí)報(bào)警，從而規(guī)避由于救助不及時(shí)導(dǎo)致的各種風(fēng)險(xiǎn)，為老人帶來安全居住環(huán)境的同時(shí)也讓子女更加安心。系統(tǒng)功能全面，能夠?yàn)轲B(yǎng)老服務(wù)企業(yè)提供與銷售業(yè)、其他服務(wù)業(yè)等的對(duì)接平臺(tái)，可滿足企業(yè)客戶多元化的共贏需求。

7 結(jié)語

老人居家安全防護(hù)系統(tǒng)在一些養(yǎng)老機(jī)構(gòu)的前期運(yùn)行良好，達(dá)到了預(yù)期效果，提升了老人、養(yǎng)老院工作人員以及老人子女等的安全感，增強(qiáng)了老人以及老人子女家人對(duì)養(yǎng)老院的認(rèn)知感和安全感，帶動(dòng)了養(yǎng)老產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，提高了社會(huì)的經(jīng)濟(jì)效益，提升了老人的養(yǎng)老質(zhì)量與幸福感，順應(yīng)我國適老化改造政策，為老齡化社會(huì)開出“老有所安”的安心方。

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（編輯沈強(qiáng)）