智能居家養老輔助系統分析與設計

肖巍

摘要：隨著我國人口老齡化日益嚴重，解決養老問題成為尤為重要的社會民生問題。本文首先對我國養老現狀以及居家養老輔助系統進行了分析，并提出了開發一款基于智能手機的居家養老輔助系統的必要性，然后主要從系統拓撲結構、系統開發技術和系統概要設計等幾個方面對該系統進行了詳細闡述，最后對基于智能手機的人體基本運動狀態檢測服務的實現進行論述。

關鍵詞：智能手機;居家養老;服務平臺

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）10-0138-02

0 引言

隨著我國人口老齡化日益嚴重，解決養老問題與每個家庭都息息相關，成為尤為重要的社會民生問題。利用現代科技手段實現的智能居家養老輔助系統，借助于移動互聯網、大數據和智能交互等技術，可以有效解決老年人智能看護和健康管理等基本服務，保證了老人居家生活的安全性，同時為社保、醫療部門和居家養老機構等提供了有效的基礎數據服務及參考。

1 養老現狀及輔助系統分析

1.1 我國養老發展現狀

《“十三五”國家老齡事業發展和養老體系建設規劃》指出：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，老年人撫養比例將提高到20%左右[1]。老年人口預計到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%[2]。目前，我國已經邁入了人口老齡化階段，養老問題已成為重要的社會民生問題。

1.2 養老輔助系統分析

我國確立了“以居家為基礎、社區為依托、機構為支撐”的養老產業框架和9073養老格局，即90%在家中（居家）養老[3]。

政府近年來積極推進智能養老產業發展，利用先進的信息與通信技術提高居家養老效率已成為必然發展趨勢[4]。在國內，智能養老是一個正在起步與成長的領域，隨著社會保障及醫療衛生信息化建設的推進，智能養老面對著巨大的市場需求量，蘊藏著巨大商機。

智能居家養老輔助系統采用電腦技術、無線傳輸技術等手段，為老年人提供日常生活資訊、健康管理、實時安全監控等服務，使老年人的日常生活處于遠程監控狀態，是家庭親情和高科技的最新結合。它不同于傳統的養老方式，因為它既體現了家庭成員的親情，也融合了高科技的輔助功能。所以，智能居家養老服務實際上是在遠程科技的體系上建立的一個支持家庭溫情養老的新型社會化服務體系，是其它養老模式的補充與完善，不僅解決了我國家庭養老資源弱化的問題，也符合中國一向提倡的“孝”文化。

2 系統總體設計

2.1 系統開發目標

我國智能手機已全面普及，開發出基于智能手機的居家養老輔助系統，解決老人日常的生活、健康及安全服務，同時能利用智能手機中內置的傳感器及GPS芯片等，自動檢測出老人的基本運動狀態和準確定位其所在位置，并通過WIFI或4G、5G網絡可以將數據上傳至互聯網云端的數據庫服務平臺系統中，并通過Web Page和APP方式可供醫療人員及老人家屬查詢、統計和分析數據，必然能解決全面地關注老人弱勢群體，妥善解決老人養老問題。

2.2 系統拓撲結構

基于智能手機的居家養老輔助系統包括智能服務平臺子系統和智能終端APP子系統兩部分，系統拓撲結構如圖1所示。

2.3 系統開發技術

系統數據庫服務器和應用服務器操作系統為Windows Server 2012 R2，Web服務器采用IIS 8.0，數據庫服務器采用Microsoft SQL Server 2012。系統采用C/S+B/S多層開發結構，開發語言使用C#，并輔助ASP.NET、Ajax、JavaScript、CSS、Html和Web Service等相關技術。

3 系統概要設計

3.1 智能服務平臺子系統

智能服務平臺子系統包括生活服務模塊、健康服務模塊、安全服務模塊和休閑娛樂服務模塊和系統管理模塊。其中生活服務模塊包括日用品購買服務、餐飲服務、家庭保潔維修和證照辦理等日常生活照料服務;健康服務模塊包括基本醫療保健服務、專業醫療救護服務和看護護理服務等醫療護理服務;安全服務模塊包括人身安全防護、燃氣安全、電器安全和報警服務等突發事件處理;休閑娛樂服務模塊包括休閑互動、文化教育和心理情感慰籍等休閑娛樂服務;系統管理模塊包括基礎字典管理、角色管理、用戶管理、權限管理、日志管理、統計查詢和分析報表等功能。

智能服務平臺子系統從數據層面上分為基礎數據、業務數據和運行支撐數據三部分;從實現層面上使用MVC模式，采用多層設計，將UI層和業務層、數據層分離。

3.2 智能終端APP子系統

智能終端APP子系統能夠在智能手機上實現老人核心服務和家屬核心服務。老人核心服務包括身份鑒別、緊急呼救、地理定位、生理參數檢測、數據傳送、運動狀態監測及報警等;家屬核心服務包括老人位置查詢、服務設置與選擇、服務狀態查詢和音視頻通信等。

智能終端APP子系統構建了一套基于智能手機的人體運動狀態檢測服務，該服務在手機后臺運行，利用手機內置的陀螺儀、三軸加速度、GPS等傳感器實時檢測人體運動狀態，通過無線網絡連接，在服務器云端記錄該狀態信息，用戶可以隨時通過APP或瀏覽器遠程查看、分析記錄。

手機對人體運動狀態的檢測幾乎全天都在工作，所以在算法上要求盡可能地減小運算時間和運算量。為了減小在算法上的耗電，擬采取運動時多計算，靜止則少計算的方法[5]，即可以利用靜止狀態對傳感器的采樣率進行適當的調整，當人一直運動時，則有高速采樣率，如果經過小段時間后人體一直處于靜止狀態時，就可以切換到低采樣率。

跌倒檢測算法同時利用加速度傳感器和陀螺儀監測人體姿態變化，可以有效地減少跌倒檢測結果的假陽性和假陰性，其基本設計思想是人體跌倒過程會經歷失重階段、碰撞階段和最后的靜止階段，傳感器加速度和角速度數據有突變發生，通過設置閾值，并利用時間信息來判斷跌倒狀態。

4 結語

基于智能手機的居家養老輔助系統能解決老人日常的生活、健康及安全服務，因不需要專用的硬件設備來進行老人身體及行動數據的采集，網絡通信拓撲結構簡單，使用起來也更加便捷，而且大大降低了硬件成本。智能手機端APP的數據采集設計是面向接口的、開放的，在需要的時候，可以方便的和第三方的傳感器進行通信，來實現對老人養老數據的擴充。

參考文獻

[1] 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.

[2] 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（11）：247-248.

[3] 顏秉秋，高曉路.城市老年人居家養老滿意度的影響因子與社區差異[J].地理研究，2013，32（7）：1269-1279.

[4] 黃凌霄.互聯網+智能居家養老看護系統的研究與設計[J].曲靖師范學院學報，2018，37（3）：40-43.

[5] 蔡培君.基于單個三軸加速傳感器的人體運動狀態識別[J].安慶師范學院學報，2016（1）：83-86.