組態(tài)化智慧型養(yǎng)老模式探索及其系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

萬力， 鄭駒

（合肥工業(yè)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)院（集團(tuán)）有限公司）

1 組態(tài)化智慧型養(yǎng)老系統(tǒng)建設(shè)背景

人口老齡化問題已成為世界各國(guó)面臨的共同挑戰(zhàn)。根據(jù)聯(lián)合國(guó)的數(shù)據(jù)，到2050 年，全球65 歲及以上的人口將達(dá)到16億，占總?cè)丝诘谋壤龑默F(xiàn)在的9%上升到16%[1]。在這種情況下，如何實(shí)現(xiàn)老年人的健康、幸福和有尊嚴(yán)的養(yǎng)老成為亟待解決的問題。而智慧養(yǎng)老作為一種新型的養(yǎng)老模式，通過運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等手段，為老年人提供個(gè)性化、便捷化、智能化的服務(wù)，已經(jīng)成為現(xiàn)階段解決老齡化問題的有效途徑。

近年來，各國(guó)政府紛紛出臺(tái)相關(guān)政策，支持智慧養(yǎng)老的發(fā)展。中國(guó)政府提出了“健康中國(guó)2030”戰(zhàn)略，明確提出發(fā)展智慧養(yǎng)老產(chǎn)業(yè)，積極推動(dòng)養(yǎng)老服務(wù)與醫(yī)療、健康、旅游等產(chǎn)業(yè)的融合發(fā)展[2]。此外，各國(guó)政府還通過財(cái)政補(bǔ)貼、稅收優(yōu)惠等政策措施，鼓勵(lì)企業(yè)和社會(huì)組織參與智慧養(yǎng)老的建設(shè)。

2 組態(tài)化智慧型養(yǎng)老運(yùn)行模式

針對(duì)目前地產(chǎn)養(yǎng)老、社會(huì)養(yǎng)老、社區(qū)養(yǎng)老等不全面、不系統(tǒng)、不規(guī)范的養(yǎng)老方式現(xiàn)狀，本文提出了采用網(wǎng)格式、區(qū)域化的養(yǎng)老管理模式，結(jié)合政府有效干預(yù)，利用智慧化的管理平臺(tái)，建立創(chuàng)新型智慧居家養(yǎng)老體系，并作為全國(guó)示范項(xiàng)目得到良好的踐行。

組態(tài)化智慧養(yǎng)老基于組態(tài)模式，充分采用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能AI 等先進(jìn)技術(shù)，在智慧城市的架構(gòu)下，集成城市醫(yī)保、公共安全、教育等信息化平臺(tái)，采用多用戶分級(jí)管理，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)有效人工（家屬、志愿者、社區(qū)網(wǎng)格員或村嫂[3]）參與的新型養(yǎng)老合作模式，提高養(yǎng)老管理有效性，技術(shù)的適用性和服務(wù)的滿意度。智慧平臺(tái)基于先進(jìn)的智能數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，在云架構(gòu)的體系下，提高平臺(tái)并發(fā)處置能力和及時(shí)性。

該模式全面提升了養(yǎng)老行業(yè)的管理水平、服務(wù)效率和用戶滿意度，可引導(dǎo)制訂符合我國(guó)適老化社會(huì)建設(shè)的智慧居家養(yǎng)老標(biāo)準(zhǔn)和管理體系，可有效減少養(yǎng)老服務(wù)運(yùn)營(yíng)成本，提升居家養(yǎng)老品質(zhì)、緩解基層就業(yè)難題、有效拉動(dòng)居民需求，提升居民數(shù)字養(yǎng)老幸福感，為老年人提供更好的養(yǎng)老服務(wù)，實(shí)現(xiàn)健康、幸福和有尊嚴(yán)的養(yǎng)老。對(duì)解決我國(guó)目前2.8 億以上老年人口的養(yǎng)老難題具有積極意義。

3 組態(tài)化智慧型養(yǎng)老系統(tǒng)架構(gòu)及設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

目前智慧養(yǎng)老場(chǎng)所內(nèi)老年人安全監(jiān)護(hù)類設(shè)備多為簡(jiǎn)單智能手環(huán)、一鍵報(bào)警器等產(chǎn)品，原理基于短距離傳輸技術(shù)將報(bào)警信息發(fā)送至室內(nèi)網(wǎng)關(guān)再發(fā)送至后臺(tái)，存在產(chǎn)品功能單一、傳輸數(shù)據(jù)不穩(wěn)定、無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警等缺陷，不能滿足日益增長(zhǎng)的智慧養(yǎng)老監(jiān)護(hù)功能需求。

組態(tài)式智慧型養(yǎng)老架構(gòu)（見圖1）結(jié)合了人工智能AI 算法、大數(shù)據(jù)分析、云計(jì)算、感知分析、行為分析、毫米波雷達(dá)非接觸監(jiān)測(cè)等科技手段，輔以穩(wěn)定可靠的NB-IoT、Cat.1、5G、BLE 等傳輸方式，功能涵蓋安全監(jiān)護(hù)、健康監(jiān)測(cè)、醫(yī)療服務(wù)、家政服務(wù)、救助服務(wù)、娛樂服務(wù)等，采用多級(jí)守護(hù)的持續(xù)、穩(wěn)定、智慧的社區(qū)居家組態(tài)式養(yǎng)老方案，以實(shí)現(xiàn)主動(dòng)式報(bào)警求救及精準(zhǔn)定位、危險(xiǎn)環(huán)境感知并自動(dòng)報(bào)警、多級(jí)式求救信息處理。

圖1 智慧養(yǎng)老系統(tǒng)總體架構(gòu)圖

感知層安全監(jiān)護(hù)類設(shè)備通過集成式光學(xué)傳感采集技術(shù)、活動(dòng)行為感知傳感技術(shù)、人工智能AI算法、大數(shù)據(jù)分析、云計(jì)算、毫米雷達(dá)波技術(shù)、自動(dòng)閾值調(diào)整技術(shù)、低功耗無線傳輸?shù)瓤萍冀鉀Q無法自動(dòng)報(bào)警、誤報(bào)率高、傳輸不穩(wěn)定等難題，研發(fā)可穿戴智能設(shè)備的C端，連接體弱多病、少人照顧、足不出戶、長(zhǎng)期獨(dú)居等社區(qū)居家老年人群體，以及居所內(nèi)安裝求救按鈕、活動(dòng)探測(cè)、對(duì)講器、血壓計(jì)、跌倒報(bào)警器、心率呼吸監(jiān)護(hù)墊、智能拐杖等終端設(shè)備實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)護(hù)、健康監(jiān)護(hù)、環(huán)境感知。

監(jiān)護(hù)信息通過傳輸層到平臺(tái)，將另一端鏈接至親屬、社區(qū)、社會(huì)組織、服務(wù)供應(yīng)商等端口，實(shí)現(xiàn)全天候、全方位、多層級(jí)安全監(jiān)護(hù)，實(shí)現(xiàn)智慧安全、智慧健康、智慧服務(wù)、智慧管理的養(yǎng)老服務(wù)組態(tài)系統(tǒng)。

3.2 系統(tǒng)各模塊設(shè)計(jì)

3.2.1 平臺(tái)應(yīng)用層設(shè)計(jì)

平臺(tái)應(yīng)用層的功能是為運(yùn)營(yíng)管理方、服務(wù)人員、子女親屬、主管領(lǐng)導(dǎo)等設(shè)計(jì)了智慧養(yǎng)老服務(wù)平臺(tái)、綜合信息展示大屏、子女親屬App、應(yīng)急救助App、服務(wù)人員App、醫(yī)生護(hù)理App、7x24小時(shí)兜底接警的呼叫中心等智慧平臺(tái)應(yīng)用模塊。

智慧養(yǎng)老服務(wù)平臺(tái)基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析、分布式部署等技術(shù)進(jìn)行統(tǒng)一部署（見圖2）。

圖2 智慧養(yǎng)老服務(wù)平臺(tái)功能

平臺(tái)對(duì)社區(qū)內(nèi)的護(hù)理對(duì)象、護(hù)理內(nèi)容、監(jiān)護(hù)數(shù)據(jù)、人力資源、資產(chǎn)設(shè)備等進(jìn)行統(tǒng)籌管理，并為護(hù)理對(duì)象的子女、親屬提供信息接口和互動(dòng)窗口，以保障信息流通，形成多方互聯(lián)互通、集管理和服務(wù)于一體的綜合性管理功能。對(duì)于不同類型的移動(dòng)客戶端，設(shè)計(jì)了子女親屬App和應(yīng)急人員、服務(wù)人員App。

子女親屬App功能包括：老人佩戴監(jiān)護(hù)手表，可自動(dòng)統(tǒng)計(jì)生活軌跡和健康數(shù)據(jù)，通過大數(shù)據(jù)分析、匯總、存儲(chǔ)。具體內(nèi)容包含：每天早晨，自動(dòng)推送老人睡眠統(tǒng)計(jì)報(bào)告（睡眠質(zhì)量、睡眠時(shí)長(zhǎng)）；每天晚上，自動(dòng)推送老人活動(dòng)統(tǒng)計(jì)報(bào)告（報(bào)警記錄、心率數(shù)據(jù)、血氧數(shù)據(jù)、活動(dòng)計(jì)步、手表離手記錄等）。

應(yīng)急人員、服務(wù)人員的App 提供給上門照料服務(wù)人員使用，具有服務(wù)工單接收、現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)記錄上傳、歷史記錄查詢等功能；提供給上門應(yīng)急救援人員使用，具有救援任務(wù)接收、現(xiàn)場(chǎng)救援記錄上傳、歷史記錄查詢等功能。

3.2.2 數(shù)據(jù)傳輸融合層設(shè)計(jì)

感知層設(shè)備采集到數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算后，需要通過公網(wǎng)或?qū)＞W(wǎng)傳輸至云端存儲(chǔ)，公網(wǎng)包括4G（含LTECat1，即速率類別1 的4G 網(wǎng)絡(luò)）和5G 協(xié)同發(fā)展的移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)綜合生態(tài)體系，在深化4G 網(wǎng)絡(luò)覆蓋、加快5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的基礎(chǔ)上，以NB-IoT 滿足大部分低速率場(chǎng)景需求，以LTE-Cat1（以下簡(jiǎn)稱“Cat1”）滿足中等速率物聯(lián)需求和話音需求[4]，近端通信采用低功耗藍(lán)牙BLE等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。

融合層是智慧養(yǎng)老系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和分類處理的集成融合中心，主要負(fù)責(zé)對(duì)系統(tǒng)中產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、處理和分析。目標(biāo)是對(duì)長(zhǎng)者的基本信息、緊急聯(lián)系人信息、親屬信息、服務(wù)人員信息、應(yīng)急人員信息、志愿者等進(jìn)行登記管理，目的是為長(zhǎng)者建立完善翔實(shí)的基礎(chǔ)檔案和動(dòng)態(tài)檔案庫(kù)，為日后開展居家安全守護(hù)和照料服務(wù)提供支撐。

3.2.3 感知層設(shè)計(jì)

智能通話手表：供長(zhǎng)者佩戴該手表，手表應(yīng)采用5G 通信技術(shù)，利用運(yùn)營(yíng)商基站網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，出廠已預(yù)裝通信卡。手表應(yīng)采用防水設(shè)計(jì)，能達(dá)IP66 以上等級(jí)。支持手動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警、語音通話、心率/血氧/體溫/睡眠監(jiān)測(cè)、精度定位功能，考慮到長(zhǎng)者使用方便，采用磁吸充電方式，工作時(shí)長(zhǎng)≥3d；內(nèi)置IC卡，支持門禁開鎖和消費(fèi)。

智能定位手環(huán)：供長(zhǎng)者佩戴，采用超低功耗的NB-IoT 通信技術(shù)，利用運(yùn)營(yíng)商基站網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，出廠已預(yù)裝通信卡。采用防水設(shè)計(jì)，能達(dá)IP67 以上等級(jí)；支持手動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警、精度定位功能，考慮到長(zhǎng)者使用方便，采用磁吸充電方式，正常模式工作時(shí)長(zhǎng)≥10天；低功耗模式工作時(shí)長(zhǎng)≥20d；內(nèi)置IC卡，支持門禁開鎖和消費(fèi)。

求救定位設(shè)備：供長(zhǎng)者佩戴，采用超低功耗的NB-IoT 通信技術(shù)，用運(yùn)營(yíng)商基站網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，出廠已預(yù)裝通信卡，用戶無需辦卡、即買即用。采用磁吸充電方式，正常模式工作時(shí)長(zhǎng)≥10d；低功耗模式工作時(shí)長(zhǎng)≥20d，電量過低時(shí)通過振動(dòng)、聲音和指示燈提醒長(zhǎng)者充電。

智能拐杖：供長(zhǎng)者使用，采用4G Cat.1 通信技術(shù)。具有語音通話、一鍵報(bào)警、精準(zhǔn)定位、MP3 收音機(jī)、高亮LED照明、防滑等功能，內(nèi)置大容量電池，可待機(jī)工作7天以上。

血壓計(jì)：供長(zhǎng)者使用。采用全新技術(shù)，加壓與檢測(cè)信號(hào)雙通道線性分流，具備強(qiáng)抗干擾能力，測(cè)壓更穩(wěn)、更準(zhǔn)。具備一鍵測(cè)量、血壓測(cè)量、脈搏測(cè)量、語音播報(bào)、數(shù)據(jù)推送、高清大屏、300次測(cè)量巡航等功能。

煙霧探測(cè)器：安裝在臥室、客廳等地，采用NBIoT 通信技術(shù)，利用運(yùn)營(yíng)商基站網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，出廠已預(yù)裝通信卡，用戶無需辦卡、即買即用。采用電池供電，續(xù)航時(shí)間不小于3a，檢測(cè)到環(huán)境中有煙霧時(shí)，能自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信息，并伴有大音量提醒。支持離線報(bào)警、傳感器故障報(bào)警。

燃?xì)馓綔y(cè)器：安裝在廚房墻壁上，采用NB-IoT通信技術(shù)，利用運(yùn)營(yíng)商基站網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)。采用市電供電，檢測(cè)到環(huán)境中有燃?xì)庑孤r(shí)，能自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信息，并伴有大音量提醒。支持離線報(bào)警、傳感器故障報(bào)警、外接開關(guān)機(jī)械手自動(dòng)關(guān)閉氣體閥門等。

水浸探測(cè)器：安裝在廚房，采用NB-IoT 通信技術(shù)、出廠預(yù)裝通信卡、續(xù)航≥3a；具有溢水報(bào)警、聲光提醒、防拆提醒、低電提醒等功能。

門磁探測(cè)器：安裝在入戶門口或長(zhǎng)者房門上，采用NB-IoT 通信技術(shù)、出廠預(yù)裝通信卡、續(xù)航≥3a；具有長(zhǎng)時(shí)間未開門報(bào)警、長(zhǎng)時(shí)間未關(guān)門提醒等功能。

溫濕度顯示器：安裝在住戶客廳或臥室，采用藍(lán)牙通信技術(shù)、電池供電、工作時(shí)長(zhǎng)≥5a；具有溫濕度檢測(cè)及顯示功能，內(nèi)置定位信標(biāo)，可支持穿戴設(shè)備實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位。

4 組態(tài)化智慧型養(yǎng)老系統(tǒng)應(yīng)用展望

智慧養(yǎng)老系統(tǒng)的發(fā)展將不斷綜合運(yùn)用人工智能AI算法、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、云存儲(chǔ)技術(shù)、分布式架構(gòu)部署等技術(shù)手段，持續(xù)研發(fā)行為感知分析、大數(shù)據(jù)融合等技術(shù)，進(jìn)一步構(gòu)建“基于云架構(gòu)組態(tài)式智慧型居家養(yǎng)老體系”；研發(fā)基于廣連接、大數(shù)據(jù)流以及高可靠性的新型物聯(lián)網(wǎng)傳輸協(xié)議，用于監(jiān)護(hù)設(shè)備通信；研發(fā)涵蓋居家、社區(qū)、醫(yī)療等多級(jí)聯(lián)動(dòng)、大數(shù)據(jù)可視等功能的智慧養(yǎng)老多級(jí)安全守護(hù)平臺(tái)。實(shí)現(xiàn)全天候、全方位、多層級(jí)安全監(jiān)護(hù)，進(jìn)一步營(yíng)造閉環(huán)式養(yǎng)老服務(wù)生態(tài)體系。