物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在空巢老人生活與健康服務(wù)中的應(yīng)用

王秀平 (無錫科技職業(yè)學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)學(xué)院，江蘇 無錫 214028)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在空巢老人生活與健康服務(wù)中的應(yīng)用

王秀平 (無錫科技職業(yè)學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)學(xué)院，江蘇 無錫 214028)

物聯(lián)網(wǎng);空巢老人;家庭護(hù)理;老年化

到2020年，中國老年人口將達(dá)到2.48億，老齡化水平將達(dá)到17.17%〔1〕。中國特有的“421式”家庭結(jié)構(gòu)，子女大多因工作忙碌而無暇照顧老人，空巢老人的數(shù)量在不斷增加，而社區(qū)養(yǎng)老機(jī)構(gòu)由于場地有限，許多老人只能采取居家的方式養(yǎng)老，給養(yǎng)老、醫(yī)療等社會保障和為老社會服務(wù)體系等方面帶來了巨大的壓力。隨著年齡的增大，老年人的生活自理能力日益弱化，各種意外的情況隨時都有可能發(fā)生，如何保障老年人日常生活質(zhì)量和健康水平成為社會和家庭的一大難題。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被喻為繼計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后，世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次革命浪潮。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷完善，以及在其他領(lǐng)域的成功應(yīng)用，把物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于空巢老人生活與健康服務(wù)，不僅可行，而且很有必要，可以在很大程度上減輕社會和家庭所面臨的壓力和難題。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)介紹

物聯(lián)網(wǎng)是通過信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議實現(xiàn)物品到物品(Thing to Thing，T2T)，人到物品(Human to Thing，H2T)，人到人(Human to Human，H2H)全面互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，其主要特征是通過信息傳感設(shè)備等方式獲取物理世界的各種信息，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)、通信網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息傳送與交互，采用智能計算技術(shù)對信息進(jìn)行分析處理，從而提高對物質(zhì)世界的感知能力，實現(xiàn)智能化的決策和控制〔2〕。

物聯(lián)網(wǎng)主要由感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層組成，其中感知層包括傳感器、二維碼、射頻識別(RFID)、多媒體設(shè)備等數(shù)據(jù)采集和自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng);網(wǎng)絡(luò)層包括各種網(wǎng)關(guān)和接入網(wǎng)絡(luò)以及異構(gòu)網(wǎng)融合、云計算等承載網(wǎng)支撐系統(tǒng);應(yīng)用層包括信息管理、業(yè)務(wù)分析管理、服務(wù)管理、目錄管理等物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)中間件和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用子系統(tǒng)。

1.1 RFID技術(shù)〔3〕物聯(lián)網(wǎng)中非常重要的技術(shù)是RFID技術(shù)，它利用射頻通信實現(xiàn)非接觸式自動識別。最基本的RFID系統(tǒng)由三部分組成：①標(biāo)簽。由耦合元件及芯片組成，每個標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，并提供一定的容量供用戶寫入信息。標(biāo)簽附著在物體上標(biāo)識目標(biāo)對象，或以RFID卡的形式，用于持卡人的身份識別。②讀寫器。讀取和寫入標(biāo)簽信息的設(shè)備。可設(shè)計為手持式或固定式。通過讀寫器的RS232或RS485接口與外部計算機(jī)(上位機(jī)主系統(tǒng))連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。③天線。在標(biāo)簽和讀寫器間傳遞射頻信號，還可以給標(biāo)簽提供能量。電子標(biāo)簽、讀寫器、天線和應(yīng)用軟件構(gòu)成的RFID系統(tǒng)直接與相應(yīng)的管理信息系統(tǒng)相連，可使人員和物品能被準(zhǔn)確地識別。

1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)〔4〕無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless SensorNetwork，WSN)是當(dāng)前在國際上備受關(guān)注的、多學(xué)科高度交叉、知識高度集成的前沿?zé)狳c研究領(lǐng)域。它綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等，能夠通過各類集成化的微型傳感器協(xié)作地實時監(jiān)測、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，這些信息通過無線方式發(fā)送，并以自組多跳的網(wǎng)絡(luò)方式傳送到用戶終端，從而實現(xiàn)人與人、人與物、物與物的全面互聯(lián)。

典型的傳感器網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括分布式傳感器節(jié)點(群)、接收發(fā)送器、互聯(lián)網(wǎng)(移動通信網(wǎng))和用戶接口等。其中，傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的基本組成包括如下4個基本單元：數(shù)據(jù)采集單元(由傳感器和模數(shù)轉(zhuǎn)換功能模塊組成)、數(shù)據(jù)處理單元(包括CPU、存儲器、嵌入式操作系統(tǒng)等)、數(shù)據(jù)傳輸單元(由無線通信模塊組成)以及電源。

在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點被部署在感知對象內(nèi)部或者附近，這些節(jié)點通過自組織方式構(gòu)成無線網(wǎng)絡(luò)，以協(xié)作的方式實時感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中的信息，并通過多跳中繼網(wǎng)絡(luò)經(jīng)由Sink節(jié)點(接收發(fā)送器)鏈路將整個區(qū)域內(nèi)的信息傳送到遠(yuǎn)程控制管理中心。反之，遠(yuǎn)程管理中心也可以對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點進(jìn)行實時控制和操縱。

1.3 網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī) 網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)是一種結(jié)合傳統(tǒng)攝像機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)所產(chǎn)生的新一代攝像機(jī)，一般由鏡頭、圖像傳感器、聲音傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、圖像、聲音、控制器網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、外部報警、控制接口等部分組成。網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)內(nèi)置嵌入式芯片，采用嵌入式實時操作系統(tǒng)。攝像機(jī)傳送來的視頻信號數(shù)字化后由高效壓縮芯片壓縮，并轉(zhuǎn)換為基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)包，通過網(wǎng)絡(luò)傳送到Web服務(wù)器。網(wǎng)絡(luò)上的用戶無需用任何專業(yè)軟件，直接用瀏覽器就可以觀看Web服務(wù)器上的攝像機(jī)圖像，授權(quán)用戶還可以控制攝像機(jī)云臺鏡頭的動作或操作系統(tǒng)配置。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域，國內(nèi)外都有不少研究與報道〔5，6〕。將其應(yīng)用于空巢老人家庭生活與健康護(hù)理過程中，必定會打破了時間和空間的限制，給老人生活與護(hù)理帶來全新的、革命性的變化。下面從智能化識別、遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)、生活助理等方面，闡述物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在空巢老人生活與健康服務(wù)中的應(yīng)用。

2.1 智能醫(yī)藥箱 智能醫(yī)藥箱由傳感器、無線通信、RFID閱讀器、控制系統(tǒng)、人機(jī)交互等模塊和箱體等部分組成。傳感器模塊提供可用于測量體溫、心率、血壓的常規(guī)傳感器，還可根據(jù)需要選配其他專用傳感器。無線通信模塊用于將傳感器模塊采集的體征信息傳送到醫(yī)院或社區(qū)護(hù)理中心，減少了老人去醫(yī)院檢查耗費(fèi)的體力開銷和經(jīng)濟(jì)支出。老人在醫(yī)院就診后，醫(yī)生所開的每一種藥品均被配上一個RFID標(biāo)簽，標(biāo)簽中除了記錄藥品名稱外，還記錄用法與用量和服用時間，并將檢測體征和下次復(fù)診的時間要求等醫(yī)囑信息也記錄到一個專門的RFID標(biāo)簽中。老人回家后，將RFID標(biāo)簽和藥品放入智能醫(yī)藥箱中，RFID閱讀器讀取并存儲RFID標(biāo)簽中的信息。當(dāng)?shù)竭_(dá)了醫(yī)生要求的服藥或檢測時刻時，智能醫(yī)藥箱就會發(fā)出語音的通知，同時人機(jī)交互屏幕上也會顯示要服用的藥品名稱、用法用量或檢測體征項目的信息。老人拿取藥品后，可再由RFID閱讀器讀取藥品所附的RFID標(biāo)簽，如果拿錯藥，則給予提醒。

2.2 遠(yuǎn)程看護(hù)系統(tǒng) 借助無線網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)和傳感器，可以建立遠(yuǎn)程看護(hù)系統(tǒng)，解決子女和社區(qū)不能及時了解老人狀況的難題。老人看護(hù)系統(tǒng)包括網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、各種無線傳感器、報警系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和客戶端等組成部分。

網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)安放在老人居住場所的合適地點。網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)可以支持單向或者雙向語音和視頻交互，也可以設(shè)置隱私保護(hù)區(qū)域。系統(tǒng)可以包含煙霧、紅外、煤氣、CO、溫度等傳感器。攝像機(jī)和傳感器采用無線方式與控制系統(tǒng)進(jìn)行通信，減少了傳統(tǒng)有線監(jiān)控方式線路施工上的困難。控制器將現(xiàn)場采集的視頻圖像、語音信息及其他數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)字壓縮后，進(jìn)行本地存儲并通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。子女和社區(qū)服務(wù)人員通過身份驗證之后，就可以在任何地點通過客戶端(網(wǎng)絡(luò)瀏覽器)了解老人當(dāng)前的生活和居所狀況。當(dāng)發(fā)生盜竊、煤氣泄漏、火災(zāi)等安全事故時，報警系統(tǒng)可以與警方報警系統(tǒng)聯(lián)動，及時發(fā)出報警信號。

圖1 空巢老人生活與健康服務(wù)體系

2.3 智能食品采購系統(tǒng) 老年人年邁體弱，日常生活中的食品采購有時會比較困難。構(gòu)建智能食品采購系統(tǒng)，有助于為老人解決生活中的這一難題。智能食品采購系統(tǒng)分為智能冰箱、智能米桶和超市采供系統(tǒng)等子系統(tǒng)。

智能冰箱內(nèi)置了RFID閱讀器、處理器和觸摸顯示器等部件。RFID閱讀器讀取放入冰箱的食品的RFID標(biāo)簽，獲知其品名、數(shù)量和保質(zhì)期，并顯示在顯示器上。智能冰箱根據(jù)冰箱中所存食品，從內(nèi)置菜譜和營養(yǎng)學(xué)的角度，推薦哪些食品搭配可以組合出一份美味佳肴。老人也可通過觸摸顯示器查詢食品的烹飪方法。

智能米桶帶有防蛀和防霉功能，不僅可以根據(jù)老人需要自動計量出米，還可以自動稱出米桶中剩余大米的總量。

當(dāng)食品的數(shù)量不足時，智能冰箱和智能米桶可根據(jù)老人需要自動向超市采供系統(tǒng)發(fā)出采購信息，超市供貨人員主動將食品送到老人家中。

3 空巢老人生活與健康服務(wù)體系

圖1可見，除了上面介紹的幾種系統(tǒng)外，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)-還可以設(shè)計老人防走失系統(tǒng)、智能護(hù)理系統(tǒng)等多種系統(tǒng)，在政府、社區(qū)、醫(yī)院、企業(yè)和家庭等多方的共同努力下，可以進(jìn)一步構(gòu)建起空巢老人生活與健康服務(wù)體系。

4 結(jié)論

老齡化問題是當(dāng)今社會所面臨的一項重要問題，空巢老人的生活質(zhì)量尤其應(yīng)該引起全社會的廣泛關(guān)注。關(guān)愛老人、照顧老人，構(gòu)建和諧社會是全社會的責(zé)任〔7〕。政府部門和公共服務(wù)機(jī)構(gòu)應(yīng)該立即行動起來，采取有效措施，加大財政投入，解決人口老齡化所帶來的一系列問題。廣大科研人員也義不容辭，積極承擔(dān)起應(yīng)有的責(zé)任，抓住物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展所帶來的機(jī)遇，為老年人開發(fā)出更多功能實用、簡單易學(xué)的系統(tǒng)。產(chǎn)業(yè)界更應(yīng)該積極做好為老服務(wù)的產(chǎn)品和系統(tǒng)的應(yīng)用與推廣工作。在全社會的共同努力下，為老年社會保障體系增添新的內(nèi)容。

1 全國老齡工作委員會辦公室. 中國人口老齡化發(fā)展趨勢預(yù)測研究報告［ER/OL］.http：//www.cncaprc.gov.cn

2 沈蘇彬，范曲立，宗 平，等.物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)與相關(guān)技術(shù)研究〔J〕. 南京郵電大學(xué)學(xué)報，2006;29(6)：1-11.

3 中國射頻識別 RFID技術(shù)政策白皮書［ER/OL］.http：//www.most.gov.cn.

4 Bhaskar K.An introduction to wireless sensor networks［ER/OL］.http：//ceng.usc.edu/～bkrishna/.

5 Ibrahim N.Survey paper：medical applications of wireless networks［ER/OL］.http：//www.cse.wustl.edu/～ jain/

6 王粉花，年 忻，郝國梁，等.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在生命狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用〔J〕.計算機(jī)應(yīng)用研究，2010;27(9)：3375-7.

7 崔治春.馬克思主義和諧社會視域下我國老年社會保障體系構(gòu)建〔D〕. 哈爾濱工程大學(xué)，2009：56-8.

TP31

A

1005-9202(2012)07-1549-03;

10.3969/j.issn.1005-9202.2012.07.118

江蘇省高校科研成果產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)工程項目(JH10-9)

王秀平(1970-)，男，碩士，副教授，主要從事計算機(jī)教育、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、智能控制應(yīng)用研究。

〔2011-03-11收稿 2011-06-17修回〕

(編輯 張 慧)