基于可穿戴設備的老年智能服裝應用設計

摘 要：我國日益嚴峻的人口老齡化趨勢，使得老年人智能服裝的研究與發展獲得了更多人的關注，并成為未來服裝工業的發展趨勢之一。本文通過調研和技術數據實驗，對老年人智能服裝的發展及相關內容進行整體分析，系統地梳理和總結了相關的研究成果，從可穿戴設備的使用入手，總結了老年人智能服裝在功能上的不同設計，并對其發展趨勢進行了分析，提出了使用樹莓派作為可穿戴設備的載體進行相應功能的實現的方法。采用樹莓派作為多種傳感器的設備載體，完美地解決了性能優化和設備散熱問題，同時它還擁有良好的數據傳輸特性。實驗結果顯示，使用樹莓派作為可穿戴設備的載體進行老年智能服裝設計的方案，是當前技術條件下具有創新性的一種思路，也為老年人的智慧服裝創新和設計提供了一定程度的技術借鑒。

關鍵詞：可穿戴設備;老年人;智能服裝;樹莓派

目前，我國已處于人口老齡化階段，全國60歲以上的老年人口在2050年將接近5億，約占我國總人口的1/3，約占世界老年人口的1/4。其中，獨居老人占了很大一部分比例。因此，可穿戴設備與老年服裝相結合所形成的老年智能服裝，[1]能夠通過科學技術有效提升智慧養老的可實施性，從而提高全國范圍內的養老服務水準。另外，目前的智能服裝[2]主要應用在體育和醫學領域，產品發展未能充分考慮到其他領域不同消費群體的需求，因此，將功能性傳感器設備與服裝相融合，設計出針對不同領域消費者群體的新型可穿戴式智能服裝，[3]是未來服裝工業的發展重點和新機遇。[4]總體而言，基于可穿戴設備的老年智能服裝應用設計，[5]最終形成高效率、高品質的養老服務，對我國社會的經濟發展及和諧穩定具有重要的意義，不但能夠為企業的發展提供新的創新點和突破口，還可創造出舒適的智慧養老社會大環境。[6]

1 可穿戴技術現狀

1.1 可穿戴技術的概念

可穿戴設備是指通過應用可穿戴傳感器技術對人們日常生活中的一些穿戴用品進行智能化設計和開發后形成的設備。常見的可穿戴設備產品主要有手環、手表、眼鏡、手套、鞋襪、智能服裝等領域。[7]

智能服裝是隨著可穿戴設備的產生發展而衍生的一個重要分支，它作為可穿戴設備的切入點之一，已經被全球眾多研究機構和公司關注，并且在產品端開始布局。[8]智能可穿戴服裝可以通過一系列反饋機制，根據環境條件或其他外界因素的變化進行實時信息反饋和智能化分析。通過各類傳感器收集數據，通過各種信息通信服務將數據傳輸至服務器并進行智能化分析，這是智能服裝的核心部分。

1.2 可穿戴設備的關鍵技術

（1）通信技術。常用的幾種可穿戴設備之間的數據通信手段包括藍牙、WiFi、NFC、ZigBee等技術，根據可穿戴設備所應用的不同場景，可選用合適的通信手段。

（2）傳感器。可穿戴設備根據應用場景和使用群體的差異性，會采用若干個不同類型的傳感器來實現感知功能。[9]可穿戴設備在硬件部分的核心便是傳感器，可感知和檢測某些形式的信息，并將其轉換為另一種形式的信息。傳感器具有多個不同的種類，其運行原理也各有不同，所需檢測的信息對象涉及多種參數，按照它的工作原理、輸入信息和應用范圍來分類。[10]

（3）柔性元件。穿戴設備的產品形式大多與使用者的某些特定部位有關。因為需要長時間佩戴，因此產品在觸感和舒適度上會有更高的要求，需要符合人體工學設計，柔軟度也需要更加人性化，所以柔性元件是可穿戴設備中的重要一環。

（4）操作系統。可穿戴設備中所使用的操作系統仍處于初步階段，市場上應用最廣泛的可穿戴設備操作系統分為以下幾類：實時操作系統、三星的Tizen操作系統、蘋果的iOS系統以及谷歌的Android操作系統。

2 老年智能服裝特點

2.1 用戶分析

老年智能服裝是指在保證舒適著裝的情況下，融合IT技術，有效防止各種內外部因素對老年人健康的不良影響，同時還具有各種智能功能服務的服裝。

我國官方機構公布的數據顯示，目前，我國60歲以上的老年人數量已接近2.5億，是世界上唯一一個老年人口超1億的國家，在2050年，我國老年人口數量將占全國總人口數量的1/3。老年人口的不斷增加使得老年人的身心健康問題逐漸成為我國的一個社會性難題。

據統計，到2020年，中國的老年消費市場將為3億～4億元，而服裝是老年人消費領域的重要組成部分，將服裝面料、設計、制作、IT技術應用等多個方面相融合，設計開發出既滿足老年人需求、又具有市場開發潛力和發展空間的老年智能服裝，就顯得尤為重要。

從身體機能方面來看，隨著年齡的增長，老年人的生理機能逐漸下降，老年人的身體指標隨時會發生變化，傳統的物理檢測產品已經不再適合老年人的日常使用，可穿戴設備的特性更加符合老年群體的需求。通過可穿戴設備對老年人進行身體機能指標數據的檢測和監護，可準確實時地獲取老年人的具體身體狀況，然后根據數據指標來對老年人進行有針對性的護理和治療。老年人用戶群體已經成為一個重要的社會群體，設計出一款能夠實時監控老年人身體健康狀況，滿足老年用戶生理和心理需求的老年智能服裝是社會發展的必然要求。

2.2 用戶特點分析

老年智能服裝將各類生物傳感器、微型處理器、柔性顯示屏等與老年服裝相結合，通過血壓、心率、心電等傳感器實時監測老年人的身體數據，并通過微型處理器進行轉換處理，通過通信協議傳輸到存儲單元及顯示單元中進行數據的保存及可視化。

在使用特點上，主要從以下幾個方面考慮：

第一，功能：提供實時、準確的身體檢測數據。

第二，外觀：老年人對服裝造型和色彩偏向于保守類型。

第三，位置：考慮到老年人的使用心理，可穿戴設備的安放位置應從隱私性及方便性方面考慮，貼近老年人的使用習慣。

第四，適用性：可穿戴設備的體積一般偏小，顯示終端應考慮字體大小及語音輸出的問題。

第五，操作：操作應簡單易懂，一站式操作較符合老年人用戶群體的使用特性。

3 老年智能服裝應用設計

3.1 產品定位

目前，老年智能服裝在功能上需要考慮的方面有：檢測數據是否全面、數據是否準確、采集的數據發送是否完整及時、是否能夠對獲取的體征數據進行科學化分析并加以歸納應用等。一一實現以上方面，才能最大程度地發揮老年智能服裝的優勢。

在具體功能的實現上，主要包含以下幾個功能：

第一，老人跌倒報警及實時定位功能。

第二，實時檢測體溫、心率等身體健康數據。

第三，提醒功能：提醒老年人規律飲水、服藥。

第四，運動量記錄。

3.2 產品功能

老年智能服裝在具體功能方面，主要通過軟件、硬件、服裝面料三個細化部分來一一實現。

老年智能服裝的硬件部分會根據用戶需檢測的不同身體部位而采用不同的生物傳感器，心率傳感器、溫度傳感器、加速度傳感器等硬件部分負責對人體的生理指標進行檢測。本設計采用樹莓派3作為可穿戴設備中的傳感器載體，結合老年智能服裝設計所需要的功能性傳感器，從而最終實現老年人智能服裝的應用設計，通常智能服裝中的傳感器具有體積小、功耗低、抗干擾性強的優點。所采用的樹莓派板卡如圖1所示。

老年智能服裝常常和智能設備相互配套使用，智能設備上的APP應用可以進行功能性的定制開發，從而滿足不同用戶群的不同身體部位檢測應用。服裝上內置的各類傳感器將收集到的老年用戶體征數據通過無線傳輸協議傳輸到云平臺及本地數據庫中存儲后，通過大數據和人工智能技術進行數據清洗和分析，將最終的分析結果通過移動端APP推送給監護者，或將信息通過其他可視化平臺進行數據顯示，從而突破空間限制，對老年人的身體狀態進行實時的了解，以便監護者采取及時的監護措施。老年智能服裝系統工作流程如圖2所示。

老年智能服裝的常用面料部分有兩種，即功能性面料和特殊面料。功能性面料本身并不具備智能化特點，它具有抗菌、透氣、排汗、防蛀等特性，常與各類電子硬件設備相結合，以實現服裝的智能化;特殊面料是指采用了新型材料生產工業而制成的智能面料，面料本身就具有判斷、智能調溫、傳感、預警等智能功效。

通過石墨烯材料加工而成的特殊面料目前已經應用在了調溫的夾克、滑雪服、內衣等服裝上。融入微電子元器件的數字化纖維，可以通過自身或內置的傳感器來進行身體特征信號的收集，并進一步通過傳輸數據形成閉環網絡，實現老年智能服裝的功能應用。

3.3 產品設計

從結構款式上來講，老年智能服裝不但要表現出其科技感和功能性，還要體現出服裝的形體美。老年智能服裝的整體結構設計從藝術和工程兩方面來設計，細節上還需要考慮不同性別款式和配色的區別以及不同季節的搭配。老年人消費群體中很大一部分比例的用戶都希望智能服裝可以在日常生活中不分場合地著裝，還有少部分用戶需要智能服裝以內衣的形式出現。因此，在設計階段，應重點考慮這兩款服裝類型的智能化應用。老年智能服裝在設計階段，應以H、A、O型輪廓為主，忌過長過短的輪廓，同時還要兼備較高的穿著舒適度。老年人具有活動量少、活動幅度小的特點，因此，在服裝設計階段，需要考慮一定程度的寬松度，袖口、胸圍等部位的寬松設計能夠滿足老年人消費群體對舒適性的需求，還需要考慮功能合理性和工藝經濟性，從而實現工業化的大批量經濟生產目的。

4 結語

隨著我國老齡化社會的到來，老年智能服裝產業也將逐步發展起來，服裝也將從單一功能逐步向多元化功能發展。將新科技和新工藝應用于老年智能服裝設計領域，可以更好地服務老年人，提高老年人的生活質量。

本文通過分析不同性別款式的可穿戴設備的技術發展，提出應用樹莓派板卡作為可穿戴設備的多種傳感器硬件載體，從而進一步進行基于可穿戴設備的老年智能服裝應用設計，后續會陸續在老年智能服裝的各個功能環節進行更進一步的深入研究及應用融合，最終形成一整套可供技術借鑒的老年人智能服裝應用設計模塊，并嘗試將之應用到產品市場推廣及相關項目研發中。

參考文獻：

[1] 沈雷，任祥放，劉皆希.保暖充電老年服裝的設計與開發[J].紡織學報，2017，43（4）：103-108.

[2] 田悅，王宏付.智能服裝研究[J].服裝學報，2017，38（4）：124-128.

[3] 吳舢，羅云，涂紅燕，等.基于可穿戴技術的智能服裝系統研究[J].藝術科技，2017，31（12）：112-113.

[4] 田苗，李俊.智能服裝的設計模式與發展趨勢[J].紡織學報，2014，35（2）：109-115.

[5] 高漢，匡才遠.老年人智能服裝研究進展[J].輕工科技，2017，31（10）：109-110.

[6] 易莉莉.智能服裝的貼心設計及其發展潛力分析[J].毛紡科技，2016，23（3）：63-67.

[7] 蔡偉圖.中老年智能服裝的現狀與推廣應用[J].紡織報告，2017，28（7）：68-71.

[8] 范艷蘋，胡克勤，陶仁中.智能紡織服裝的發展現狀與進展[J].染整技術，2017，33（7）：1-6.

[9] 戴巡，肖靂，吳鏑，等.可穿戴設備Wi-Fi及藍牙空間性能測試研究[J].計量技術，2018（12）：37-40.

[10] 劉林鋒，涂亞慶，趙運勇，等.基于可穿戴設備的軍校學員運動狀態識別方法[J].海軍工程大學學報，2019，31（02）：49-53.

作者簡介：吳舢（1989—），女，碩士研究生，主要研究方向：服裝設計，服裝材料及智能服裝。