面向智慧城市建設的養老服務平臺框架設計*

劉 航，馮海霞，常啟琪，王 鑫

（1.甘肅有色冶金職業技術學院，甘肅 金昌737100；2.金昌市排水管理處，甘肅 金昌737100）

1 調查分析

1.1 金昌市養老服務現狀調查

全市現有老年人口8.36 萬人（城市4.36 萬人，農村4 萬人），占人口總數的17.8%。高齡老人占據1.01 萬人，（其中城市0.64 萬人，農村0.37 萬人），傷殘老年人占據了0.135 萬人（城市0.047 萬人，農村0.088 萬人），貧困老年人占了0.7358 萬人（享有城市居民最低生活保障有0.172 萬人，享受農村居民最低生活保障0.518 萬人，城市散居特困老年人0.0028 萬人，農村散居特困老年人0.043 萬人），計劃生育特殊困難家庭老年人有0.0239 萬人（其中城市占有0.0185 萬人，農村有0.0054 萬人），經濟條件不好的留守老年人有0.076 萬人（城市占據0.046萬人，農村有0.03 萬人）。全市和我國其他城市一樣，老年人口呈現基數大、增速快及高齡化、失能化、空巢化趨勢明顯的特征,養老供需矛盾比較突出[1]。

1.2 金昌市養老服務信息化程度分析

全市現有養老服務網站、養老基礎信息管理系統和服務中心，初步形成了以“12349”服務熱線、網站、手機客戶端、微信公眾號等居家養老服務網絡平臺。但是這種養老服務信息系統功能不全面，當前的主要功能為填寫老年人數據、統計功能，而這種養老服務熱線、微信、網站等都沒有與信息服務平臺建立合作關系，不少養老服務業務依然還是采用紙質文檔的方式，在效率上很低，在辦理養老業務時其自動化程度也很低，無法做到智能分析、科學決策，還不能很好地滿足我市的養老服務信息化要求[2]。有些社區養老服務站信息化水平不高或者根本就沒有建立，工作效能極其低下，無法滿足當代智慧養老服務的需求[3]。

2 智慧養老需求分析

2.1 功能需求

科技在不斷的發展，智慧健康養老平臺既是一種養老服務的方式，也是社區居家養老和民生關愛切實可行的方法[4]。根據金昌市養老服務現狀分析，養老服務信息平臺建設應滿足如下需求：

（1）提高養老服務供需良好對接水平的需求。我市尚未建立統一的老年人需求評估體系，沒有解決供需信息不對稱問題。通過試點工作開展，加快建立老年人需求評估體系，推動實現養老服務供需的有效對接。

（2）提高政府公眾信息服務的需求。智慧養老平臺是我市公眾信息服務的重點，理應面向社會公眾，以便為老年人和其家庭獲取緊急救援、主動關愛、居家養老服務、健康管理、康復護理等養老相關的優質服務。

（3）滿足“互聯網+”養老服務融合發展需要。可以有效借鑒上海[5]、江蘇[6]的成功經驗，積極探索“互聯網+”在居家和社區養老服務中的應用，建立信息平臺，構建完備的智慧養老服務體系，實現大數據管理，打造沒有圍墻的“數字化養老院”，運用信息化、標準化管理提升養老服務質量[7]。

（4）提升機構養老服務水平和管理水平的需要。從養老服務管理來看，留守、失能的居家老人給主管部門工作帶來極大的挑戰。這就更加需要智慧健康養老系統來提供服務，能給老人提供健康管理、應急呼叫、在線監控、定位等方面的技術服務，為老年人、管理部門或醫療健康機構打造共同平臺，建立起監管、服務、社會醫療機構和老年人及其家屬之間的密切聯系，以便能實現養老服務、健康管理服務落實到每個家庭和社區中，促使養老服務能呈現出更高的水平。

（5）提升居家和社區養老服務監管能力的客觀需求。健全信息平臺監管制度，還需完善相關內容登記制度，如居家老年人服務最高消費限度、月底清零、服務評價制度系統，加強建設加盟服務組織服務質量測評反饋制度，針對服務機構和服務質量實行監管評估，從而能最大程度上實現老年人需求合理化、企業服務標準化、政府監督高效化。

（6）推動全市新型智慧城市建設的客觀需要。在城市建設中公共服務是基本需求，而養老問題卻是公共服務中的關鍵內容，智慧健康養老成為我市新型智慧城市建設的重中之重。

實現平臺對接和擴展運用，要符合與第三方平臺或者現有平臺實現對接，像民政業務信息系統、衛健委家庭醫生系統、政務系統和省民政廳養老信息平臺實現數據共享交換。需要通過物聯網設備/系統接入平臺，實現智慧養老服務平臺與多種智能可穿戴設備，如智能手環、智能手表、健康監測一體機等各種智能終端系統的對接和信息同步。

2.2 業務能力需求

2.2.1 用戶量和業務量分析

全市用戶量及業務量測算如下：

系統用戶包括兩大類，如預分配的各級別業務人員、注冊的普通用戶[8]。借助類似于養老服務信息系統來看，根據實際注冊用戶占據用戶數量的10%左右來預估計算。該平臺覆蓋人數將近10 萬人，所以系統在設計時就要符合10000 人注冊的需求：

并發量按照10%考慮，則并發用戶數為1000 人（U1）平均每個用戶每分鐘發出4 次業務請求（N1）；忙分鐘處理量為平均值的8 倍（B1）；則系統忙分鐘業務請求數量=U1*N1*B1=32000。在各類業務請求中，業務受理類占20%、信息查詢類占60%、信息瀏覽類占20%（B2），平均每次業務受理類業務產生5 個事務（T1）；平均每次信息查詢類業務產生8 個事務（T2）；平均每次信息瀏覽類其它業務產生3 個事務（T3）；每個交易折算標準交易系數1.6；服務器保留50%的冗余。

則服務器處理能力Tpcc 需求=忙分鐘業務請求數量*1.6*（T1*20%+T2*60%+T3*20%）/冗余系數=655360Tpcc。

2.2.2 信息量分析

智慧養老系統產生的信息量包括結構化數據和非結構化數據。結構化數據通過關系型數據庫存儲，初始化占用30G 存儲。將每位用戶平均每年按照3M 來計算，也就是每年有60G 左右的上升，三年所需要的存儲空間是180G+30G=210G。

在非結構化數據方面就可通過普通文件結構的方式來存儲，包括了圖片、通話錄音、文檔等，每位用戶平均每年按照10M 計算，總體計算大約100000M 也就是100G，3 年需求的存儲空間是300G。

2.2.3 帶寬分析

智慧養老系統的用戶，在進行系統訪問時主要是訪問應用服務器，其他服務器是借助內網直接連通，不需要占據公網寬帶。

應用服務器的帶寬估算依據如下：

觀測時間T，即產生PV 的時間長度，此處按24 小時內產生50000 個PV 估算；單個頁面請求的HTTP 連接數C，此處取平均值10 個；接的持續時間t，一般取一個估計用戶等待連接的時長，此處取5 秒；f 表示極端情況下PV 相對于平均PV 的倍數，此處取2 倍；并發數PC=PV/T*C*t*f=50000/（24*60*60）*10*5*2=58。頁面平均大小PS，此處取值200KB；極端因數r，此處取2，即極端情況下需要2 倍的帶寬；用戶能忍受的平均最大等待時間t，此處取值5s。

綜上，帶寬大小BW=PS*PC*r/t=200KB*115*2/5=4600KB/s，約為5MB/s。即網絡帶寬不低于40M，考慮適當冗余設計帶寬100M。

2.3 系統數據需求分析

將相關的數據進行整合，然后進入數據中心，以便將養老數據實現標準化、規范化管理，建立養老信息基礎數據資源庫；實現數據資源中心與數據來源機構的互聯互通；將健康養老數據實現存儲和處理，從業務需求來設置多個專題數據資源庫。借助于大數據技術來支持智慧養老使用，呈現出養老數據的價值所在，從而也能滿足數據資源運營和開發使用。

需提供智慧養老數據的存儲、分析利用和數據質量治理能力。要切實滿足數據分析服務，支持未來運營管理需求的水平，其中就包含了底層各種數據資源借助服務總線和API 服務封裝對外提供服務和調用，服務管理使用。能根據業務服務的不同特點，提供各種報表分析工具和引擎。

3 總體框架設計

金昌市智慧養老服務平臺按照“124”總體框架設計（如圖1 所示），即：一個綜合平臺（管控中心）：建設全市統一的綜合智慧養老服務平臺，設立永昌縣、金川區兩個分平臺，以便能滿足全域健康養老工作各個領域信息實現集中化、可視化的管理、剖析和決策的服務，對服務商、服務組織、服務人員有效管理和服務支撐，對服務對象、社會公眾提供多層次的健康養老服務、信息提供、服務供需對接、在線申請等諸多的需要，從而也能滿足一站式健康養老服務的需要。建立養老服務綜合管理中心，集中進行居家和社區養老服務運營和機構安全監督服務管理工作。逐漸打造全市健康養老服務業務的管理指揮中心，打造我市良好的養老示范基地，建立養老服務行業形象展示窗口、行業溝通體驗交流平臺及智慧健康養老示范推廣服務區。兩個全面覆蓋：覆蓋永昌縣、金川區轄區城市和農村全部老年人群，覆蓋居家和社區養老服務改革試點工作全部業務。四級聯動機制：構建“市（局）-縣/區-街道（鄉鎮）-社區（村）”四級聯動機制，打造全市養老服務系統一致性管理，業務及數據縱向協同，養老有關業務部門要實行部門分工合作、資源共享、共同處置。

圖1 智慧養老服務平臺總體架構圖

3.1 網絡系統設計

智慧養老系統有關數據和軟件都將集中在金昌市紫金云數據中心，公眾用戶、智能終端設備、養老服務機構等都將借助于互聯網訪問平臺，在市/縣/區、鎮街、社區/村借助于政務外網連接到云平臺，云平臺服務器連接寬帶設計100M。

3.1.1 網絡設計

本項目為了保障金昌市、區/縣、鎮街、社區/村四級系統常態化運行，借助于托管的模式來建設網絡。其中，相關的系統和設備都是租用紫金云系統來運行，如服務器及存儲、交換路由設備、網絡安全防護設備、網絡管理系統，僅在市、區/縣采購配套接入交換機、管理計算機等硬件設備。平臺計算、存儲設備都托管在運營商機房，同時還建立在運營商數據網絡之下，建立成私有云平臺，如下圖2 所示：

圖2 網絡拓撲圖

3.1.2 安全防護設計

本系統是借助運營商混合云平臺來打造，繼而實現網絡結構部署。混合云平臺位于其內網邊界設立了專門的邊界防護區，所涉及到的相關應用訪問請求都會通過該邊界防護區與互聯網實行對接，邊界防護區借助專門的邊界防護方式，確保內網應用系統和業務數據的安全。混合云平臺邊界防護手段包含了：防火墻、DDOS（分布式拒絕服務攻擊）防護、入侵防御、流量分析。如圖3 所示：

圖3 邊界防護

3.2 平臺設計

3.2.1 云數據平臺

建立全市老人基本信息數據庫、養老服務資源數據庫，支持數據治理、交換共享、數據分析服務；以匹配全市養老基礎信息、養老業務實行、服務質量管理、機構安全監管及養老機構中心站點數據管理和使用。

數據治理系統：

（1）數據支撐模塊

數據支撐模塊的主要工作就是給平臺系統提供數據處理、數據分析功能，借助于集中使用數據，應用ETL 工具、大數據處理工具，將所有業務數據集中存儲于數據倉庫和數據中心，并向應用層提供調用數據接口，如圖4 所示：

圖4 數據支撐模塊示意圖

數據支撐模塊在設計養老大數據時，具備了分散性、多元化和復雜性的效果，從這些特性上來看，為大數據處理呈現出更大的挑戰。想要處理大數據，首先就要針對諸多數據源進行集成，借助于數據獲得、轉換、剔除等進行處理，打造正確、健全、統一、有效的養老大數據。當前形勢下，一般使用的數據集成模型包含數據聯邦、基于中間件模型及數據倉庫等。

ETL 為數據集成最關鍵的解決方式。ETL 所說明的是Extract、Transform、Load，也就是抽取、轉換、加載。數據抽取是根據數據源獲得的數據根據業務需要來轉換，將其轉換成目的數據源需求的效果，同時在錯誤、不統一的數據上還要實行加工；所謂的數據加載是通過轉換后的數據進行加載到目的數據源。ETL 環節中的核心過程為數據抽取、數據轉換和加工、數據加載。為了更好的呈現這些功能，每個ETL 工具通常會實行某些功能上的拓展，譬如工作流、調度引擎、腳本支持、統計信息等。數據集成為大數據使用的重要過程。大數據集成牽涉了諸多各類型應用系統，相關系統類型和特征比較復雜，從實時性要求、數據規模、數據類型等方面來看，都有很大的差距，養老大數據集成中要整體考慮到各環節的因素，從集成技術而言，單一的技術難以呈現，可結合諸多技術來呈現大數據的集成，如圖5 所示。

圖5 ETL 設計

（2）數據加工

引入數據倉庫構建技術，實現分散異構數據的匯聚和加工[9]。這種技術主要呈現了下面功能特征：

面向主題：傳統數據庫面向應用實行了數據庫組織的特征，與此相比較，數據倉庫中，數據是面相主題來完成組織。面向主題的數據組織方式，所表現的是比較高層面上對分析對象的數據所呈現的完整、統一的描述，能系統、一致的表達每個分析對象所牽涉到的各項數據和數據之間的關聯。

集成化特性：數據倉庫中數據的由來是根據原有分散數據庫中抽離出來，因為數據倉庫的各個主題在對應的源數據方面，是從原有分散數據庫中得來，其中或許存在重復或者不統一的方面，并且綜合數據還不可從原有數據庫中獲得。因此數據在進入數據倉庫之前必須要經過統一和綜合形成集成化的數據。

隨時間不斷變化：數據倉庫中的數據是無法更新的，這是相對于應用而言，也就是用戶在完成分析處理中，是不會實行數據更新操作[10]。不過也并非說，數據集成入庫到最后被刪除的整體數據生成周期中，在數據倉庫中的數據都是不可改變的，需要根據時間來逐步改變。

（3）數據共享

金昌市智慧養老系統涉及到諸多方面，如市級智慧養老服務平臺、永昌縣分平臺、金川區分平臺及民政業務系統和有關連接平臺，在對接數據交換方式上采取了下面兩種方式：

a.通過HTTPAPI 接口：對端平臺以RESTfull Web API方式提供接口，并通過Token 驗證機制保證接口安全。

b.通過中間數據庫共享：對端平臺位于數據庫中按照視圖（View）的模式來給予有關數據，匹配單獨的數據庫來訪問賬戶，同時還分配上面視圖到該賬戶。

對接數據共享交換頻率如下：由于實際需要交換的數據特點呈現出了靜態或者準靜態數據，信息更新不高效，提議共享交換頻率要每天進行。實際的數據共享交換時間可選擇在平臺訪問壓力較小的時間段進行。

（4）數據管理

“數據管理平臺”所包含的智慧養老資源庫、數據采集系統、數據資源目錄管理系統、數據標準管理系統、數據質量檢查系統、數據生命周期管理系統、數據安全管理系統[11]，能與當前的業務應用系統包容，繼而也能從不同來源、不同類型、不同格式數據資源的全方位收集、剖析、結合。大數據采集平臺可采集結構化、半結構化、非結構化數據；可通過網絡爬蟲、API 接口、消息隊列等來完成收集功能，能符合數據收集的實效性、準確性。其他數據管理系統要對收集而來的數據資源實行高效率的管理，同時還要根據多維度來完成實時監控，以確保數據資源能實現合理利用。并且提供的平臺管理模塊要貫徹于整體架構中，還要從高可用、任務調度、安全和監控等來確保平臺能實現整體運行。

3.2.2 數據庫架構

打造業務信息數據庫，在涉老數據、信息集中和分析運用方面要建立相關的能力，以便能實現數據采集錄入，同時還要支撐與當前養老信息系統數據進行對接，將民政局系統中養老基礎數據平行移動到智慧養老服務信息平臺中。數據庫包括老人基礎信息庫、業務數據庫[12]。

老人基礎信息庫：建立健全輻射區域內老年人基本情況信息庫，收集分析老年人服務需求，鏈接周邊社區居家養老服務資源，承擔區域性養老信息管理服務功能，實現信息數據共享。

業務數據庫：業務數據庫集中存放通過共享交換獲得的所有業務系統的數據，業務數據庫的建成要結合政府部門、服務機構、有關社會機構在為老齡化用戶服務中逐漸累積數據、豐足資源[13]，如圖6 所示：

圖6 數據庫網絡拓撲

3.2.3 大數據功能框架

（1）數據挖掘分析。借助搭建金昌市養老數據應用和服務，借助于基礎的、整體的查詢分析服務，并且結合聚類分析、關聯分析等數據發掘分析方式來給民政部門提供養老數據運用，如圖7 所示。

（2）服務產品分析。要借助該功能，用戶能從中查看到服務產品數據中的分析狀況。在數據維度方面包含了地區、發布時間和服務分類，指標包含了服務產品數量[14]，如圖8 所示。

（3）服務需求整體分析。借助于此功能，用戶能查看服務需求數據的分析現狀。數據維度包括地區、發布時間以及服務分類，指標包括服務需求數量。

（4）多維度對比分析。根據不同的維度來進行對比剖析基本數據，用圖表方式來呈現。一是根據地區比較，借助于此功能，用戶能在全市范圍之內，搜索特定類別在規定的時間范圍之內，各個區域的數量比較。類別包括個人用戶、服務機構、服務窗口、服務產品以及交易次數；搜索時間范圍采用按日的方式[15]。二是根據服務比較，借助于該功能，用戶能在全市范圍之內，搜索特定地區在規定時間范圍之內，將每個服務類別的數量進行比較。其中地區有三級，最小單位是社區；時間范圍根據日來搜索。

（5）服務質量分析。要切實對服務商工單完成相關的工作，從處理狀況、滿意度、投訴情況等方面完成智能剖析、考評，能更快的反應出其中不合格或者有待改進的具體事宜，同時還要從考評結果來完成對服務商、機構組織實行動態排名，提高服務質量監管工作中的互動性，提高安全管理目標的認可度，給予上報、交流渠道，幫助服務商發現問題和不足之處，同時還要指導改進。借助于圖、表來直接呈現出全市居家和社區養老服務質量現狀，通過對加盟服務組織的分析、就餐點與服務對象雙方面的評價形式變化數據，彰顯養老服務質量轉變的狀況和形勢，從而表現出為養老服務就餐點、加盟組織的整體評價、企業信譽度評級等現狀，如圖9 所示。

4 結束語

本文設計的金昌市智慧養老服務平臺總體框架，借助于深入的細化和代碼設計，通過可視化的方式來展現本市養老機構、組織、中心站點、服務商等各種養老產業的核心信息，切實搜索、導航、瀏覽，直面清晰展現老人、服務資源熱力布局，養老服務需求和服務項目，接受熱度，提供精準的服務信息推薦等功能，對中小城市智慧城市建設和居家養老服務具有一定參考價值。

圖7 用戶行為分析功能示意圖

圖8 服務產品/項目分析示意圖

圖9 服務質量分析應用