物聯網智能居家養老系統與服務云平臺的設計

【摘 要】社會老齡化的問題越來越明顯、越來越嚴重，面對4+2+1的家庭模式，為了有效解決老人居家的安全舒適生活還要保證子女安心上班的矛盾。本文結合物聯網技術，借助大數據，移動互聯網、人機交互等技術建立集成各種智能終端及傳感設備設計了一款智能居家養老系統與服務平臺，通過居家安防系統、老人生理參數指標統計，居家生活管理等模塊的設計，有效保證了老人居家生活的安全性，在很大程度上降低了異常情況的發生，極大地減輕了子女對居家老人的擔心。

【關鍵詞】物聯網；智能養老；居家安防系統；生理參數指標

中圖分類號： TN929.5；TP391.44；TU855 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）28-0131-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.28.059

0 引言

《“十三五”國家老齡事業發展和養老體系建設規劃》：預計到2020年，全國60歲以上老年人口將增加到2.55億人左右，占總人口比重提升到17.8%左右；高齡老年人將增加到2900萬人左右，獨居和空巢老年人將增加到1.18億人左右，老年撫養比將提高到28%左右[1-2]。老年人的生活照料、精神文化等養老服務需求日益增長。基于此，如何利用智能化手段及先進技術，解決正值中間力量的70，80后既要養家生活，又要照顧居家老人的矛盾就顯得尤為重要了。

1 養老發展現狀分析

1.1 國外養老發展現狀分析

最近一次美國人口普查局公布的統計數據顯示，美國65歲以上的老齡公民為3500萬人，占人口比例的12.4%[3]。預計到2030年美國老齡人口將急劇增加為7000萬左右，占總人口的比例將增至20%，大多數美國人退休后不愿意依賴子女生活，他們一般選擇在自己的家中安度晚年或是入住老年公寓和養老院，因此，智能居家養老系統是他們非常依賴的“生活伴侶”。

日本總務省最新統計顯示，2018年日本總人口為1.2652億人，較去年同期減少23萬人。截至2017年10月，日本65歲以上老年人口為3515.2萬人，占總人口的27.7%。日本是一個高齡化社會，日本人口數量減少的一個情況下，老人數量增長比較多。日本現在有更多的養老機構引進了機器人進行服務[4-5]。

1.2 國內養老發展現狀分析

中國1999年開始進入人口老齡化社會，統計數據顯示，截至2017年底，我國60歲及以上老年人口2.41億人，占總人口17.3%[3]。預計到2025年將突破3億，2033年突破4億，2050年前后達到峰值4.87億，占總人口的34.8%。與許多國家養老社會化進程相比，中國的老齡化還呈現高齡老人、失能老人、空巢老人、貧困老人比例高等特點。目前，我國已邁入了人口老齡化階段。而養老已不再只是一個社會現象，而是與每個家庭都要面對的問題，如何養老，如何生活是正值中青年的我們必須要考慮的問題。

2 物聯網智能居家養老系統與服務云平臺建設方案

為了更好地解決4+2+1模式下子女和老人之間的矛盾，本系統結合物聯網技術，借助大數據，移動互聯網、人機交互，安卓等技術建立集成各種智能終端及傳感設備，實現居家、社區有效銜接，全面提高智能養老服務和管理水平。本系統使用智能終端及自然人機交互傳感設備采集老人日常行為及健康管理數據，采用安卓系統進行人機界面的開發，實時顯示和處理老人的居家信息，并通過網絡及時反饋信息給子女，有效解決了子女不能長久陪伴在老人盡孝，還要努力工作的矛盾，本系統采用采用B/S架構和Web Service技術，主要功能是對前端收集到的數據進行健康分析、日常行為分析[6]。同時，設置一定的瀏覽功能，定時為老人及其親屬推送各種健康報告、健康建議、健康服務信息等。

3 物聯網智能居家養老系統設計

本系統通過選用智能化的傳感設備，采集老人的居家情況，包括居家安防情況，老人生理健康指數，同時設置娛樂和日志模塊，給老人居家孤獨時帶來更多的關愛。保證老人居家安全，享受舒適的生活，子女又能安心工作，讓子女盡孝和工作兩不誤。

3.1 居家安防系統設計

3.1.1 智能門禁模塊設計

老人由于自身年齡的問題，常常因為忘記密碼這樣的門禁而被鎖在門外許久不能進家。為了有效解決這個問題，本系統采用單片機技術，借助ID射頻卡讀卡器，設置了蜂鳴器控制電路、按鍵電路、電控鎖控制電路以及顯示電路等設置了一款智能門禁系統，其中射頻部分采用RC522實現，顯示部分采用LCD1602液晶顯示屏，同時采用proteus軟件進行了智能門禁系統的設計，通過設置蜂鳴器報警電路，如果遇到無效卡時或是其他不認識的人時，系統會發出響聲進行警報，并和居家環境檢測中的視頻影像連接，及時記錄了老人居家的門口安全情況。

3.1.2 居家環境監測模塊設計

采用GSM網絡，Zigbee技術，傳感器等技術為老人居家生活提供安全防護服務[7]。主要包括門口視頻影像、緊急報警器、可視對講器、RFID定位器、煙霧&煤氣傳感器、等設備。具體功能包括錄制門口人流信息，對老人居家情況進行監控，當老人發生危險時，通過緊急報警器及時發送短信到子女手機并遠程報警；實時采集和檢測室內煤氣濃度及煙霧狀態，并進行遠程報警；當老人外出發生危險時，可通過RFID定位器迅速找到老人位置，對老人進行救護；通過門外可視對講器進行室內外視頻通話，確保人員安全。

3.1.3 智能家居生活輔助系統設計

采用先進的傳感、單片機技術輔助老人在室內行動，為老人提供便捷、有效的生活方式。主要根據老人居家的環境，結合天氣情況，光線陰暗情況等自動控制臥室、客廳的燈光的強度，窗簾的升降，同時根據老人的喜好設置一定的音樂供老人進行放松。

3.2 老人居家生理參數檢測系統設計

本設計中生理參數檢測主要針對居家老人的人體心率、血壓進行監測。采用MKB0706自適應心率血壓監測方案，其與MKB0705方案的最大區別：實現了自動脫落檢測，脫落無數據輸出。

該自適應血壓監測方案可實現功能：心率血壓采集計算、人體佩戴狀態自動識別、血壓跟蹤監測等人體健康指標。血壓方案原理：主要通過PPG特征認知、跟蹤對比監測用戶的血壓變化趨勢。

3.3 居家管理系統設計

本系統以家庭為核心、以社區為依托為居住在家的老年人提供生活輔助、安全監護、健康管理等服務，輔助老人生活。其中居家管理系統主要設置了日志查看界面，主要是為了方便子女查看使用系統的歷史記錄，了解老人的居家情況，并對異常的情況進行及時的處理和反饋，并能實現動態添加記錄。設有導出日志文件、導出圖片文件、卸載U盤和刪除歷史日志。

4 物聯網智能居家養老服務平臺的設計

智能養老服務平臺主要是對老人的居家行為，生理健康數據進行采集和存儲和分析，主要包括老人居家行為統計，健康數據，上網習性等進行分析和統計，實時為老人的居家生活推送適合老人的娛樂節目，健康服務信息等，保證老人居家生活的豐富性和趣味性。

其中日常行為數據：主要分析居家老人的睡眠時間和頻次，吃飯時間，外出時間，如廁時間等，生理指標數據：包括血壓、體溫、體重等生理指標的統計和分析。該平臺對于居家行為統計，健康數據進行分析處理，對于異常的行為，子女可以及時處理和反饋。同時該平臺設置一定的瀏覽功能，根據老人的上網西行定時為老人及其親屬推送各種健康報告健康服務信息等。使老人的居家生活及安全又舒心。

5 總結

結合目前4+2+1的家庭現狀，在分析國內外養老的基礎上，對我國的老齡化問題進行了分析，借助物聯網技術，采用智能化的傳感器、利用單片機技術及可視化人機交互技術設計了物聯網智能居家養老系統及云服務平臺，主要進行了智能安防居家系統、老人生理參數指標統計系統、居家生活管理系統等方面的設計，各模塊之間有機結合，既能對老人居家的安全進行監控和警告，又能對老師居家的生理參數進行統計和分析，有效地解決了子女既要上班又無力照顧居家老人的矛盾，很好地起到了智慧養老的作用。

【參考文獻】

[1]蔡麗娜，基于物聯網的養老管理系統設計與實現[D].浙江：浙江工業大學，2015.

[2]陳四清.國內外物聯網技術在養老護理領域的應用與展望[J].中國老年學雜志，2015，9（35）：5349-5352.

[3]燕麗紅.基于物聯網的智能居家養老系統的分析與研究[J].電腦知識與技術，2017（13）：247-248.

[4]戈智永，吳清.物聯網在我國居家養老服務中的應用[J].上海工程技術大學學報，2016，9：267-271.

[5]曹力，馬麗麗，湯少梁，等.互聯網+背景下居家養老的發展方向及創新模式研究[J].海南醫學，2016，27（6）：861-863.

[6]魏曉曦.基于物聯網技術的養老服務系統平臺[J].信息系統工程，2015，11：53-54.

[7]徐文，孟文，曾麗.基于ZigBee無線傳輸網絡的智能家居系統設計[J].自動化與儀器儀表，2017（4）：58-61.