基于物聯網的智能養老家居系統的研究

邱詩淇 李亞寧 王 娟 李希峰

(聊城大學,山東 聊城252059)

1 概述

“老有所終,壯有所用,幼有所長,矜、寡、孤、獨、廢疾者皆有所養。”《禮記·禮運》對理想中的大同社會進行了這樣的描述。千年來,老有所終始終是人們所關心的話題。“老有所終,老有所依”也隨時代的變遷及社會的進步不斷“升級”。

1.1 研究背景

在物聯網時代,科技的飛速發展將使智能化養老家居系統應用越來越廣泛,世界上有很多國家面臨著老齡化的問題,許多國家已經采取了運用物聯網技術的智能家居養老系統,政府也在醫療、養老、教育等方面積極推進“物聯網+”模式,為智能養老家居產品的設計與開發提供一定的理論依據并實現。因此,本研究提出了“基于物聯網的智能養老家居系統”的探討。

1.2 研究目的

智能居家養老系統可以為老年人居家養老提供更加舒適、智能、便捷、健康、快樂的生活方式,是實現居家養老的重要途徑。綜合而言,基于物聯網的智能養老家居系統就是以住宅為基礎,以物聯網技術為支持,實現家居養老的智能化、便捷化、人性化,在老人享受幸福晚年的同時減輕子女的壓力。

2 智能家居系統總體設計

2.1 智能健康管理系統

2.1.1 智能監護床。智能監護床通過光纖傳感、壓力傳感、加速度傳感技術等多重傳感器技術協同合作,不同于單一的傳感器技術,其不具有局限性,采樣人在床上的狀態數據后通過平臺自主研發的算法分析系統研發出一份分析報告,如若異常,通過信號傳輸給社區和養老中心機構以便求得救援。智能護理床使得老人的身體各項數據可視化、收集系統化,其工作流程如圖1。

圖1

2.1.2 智能腕表。智能腕表主要是運用WIFI+GPS+北斗+重力感應+A-GPS 相結合的技術,具有心率檢測、微聊、語音播報、睡眠監測、吃藥提醒、久坐提醒、跌倒提醒、鬧鐘、危險區域自動報警,軌跡追蹤等功能。其不需要老人親自操作,可由子女在手機上完成配置、操作和監測。這樣不僅不會給老人帶來任何心理和使用上的負擔,而且也可以讓身在外的子女擔負起照顧老人的責任和義務,這樣當老人發生摔倒或者突發疾病時,可以第一時間得到救助。

2.1.3 智能藥箱。智能藥箱是一款專門為老年人設計,幫助他們按時吃藥的藥箱。它能夠按照準確的時間提醒老人吃藥并能夠將老人的服藥信息傳送至云端,這樣子女或者監護人便可以查看到老人的服藥狀況。其工作流程也非常簡便,子女在離家前可以將藥物的保質期輸入到藥箱的系統中,并將一周所需要的藥物分類放入藥箱中,智能藥箱可以將每天應該服用的藥量裝入藥杯中,當到了指定時間,藥箱會想起鬧鐘的聲音來提醒老人吃藥,老人只需要按動取藥按鈕,藥箱便會自動彈出該吃的藥,并有語音提示功能,其還能進行屋內濕度和溫度智能監測,在每天的固定時間,智能藥箱會傳輸老人服藥信息等數據到智能平臺終端,老人的子女可以通過平臺APP 查看記錄。

2.2 智能安防系統

2.2.1 智能門禁。以住宅為基礎,利用物聯網技術支持,對進出家居設置權限,用戶可通過指紋、面部、密碼進行解鎖,視頻監控模塊可以實時監控人員進出狀況,系統管理平臺會儲存所有的進出記錄以及狀態記錄,對非正常進入人員可進行異常報警模塊并進行自動防護,有效保護老人安全。而且用戶可以遠程控制家內的門鎖開關,這樣可以很好地為孩子或者老人沒帶鑰匙提供幫助。其工作流程如圖2 所示。

圖2

2.2.2 遠程監護系統。該系統由便攜式監護裝置終端、移動物聯網云平臺端、社區監護管理軟件以及手機客戶端軟件幾個層次構成,子女可以通過手機客戶端,實時查看老人的生活狀況。其框架如圖3。

圖3

2.2.3 緊急求助系統。緊急求助系統貫穿整個建筑房間,通過網絡與通信技術相結合,在客廳、臥室床頭、衛生間、廚房等地安裝緊急求助按鈕,當老人遇到緊急情況的時候,可以一鍵按動,如果發生摔倒按不到按鈕等情況,可以使用其的語音識別操作,然后通過通信系統傳遞給鄰居和子女手機上。

2.3 智能服務系統

智能服務系統是以老人的需求為基礎,集住宅設備控制及環境監控于一體,提供全方位的信息交換功能,并通過物聯網技術進行數據信息交流,主要作用是滿足老人在精神、休閑、情感和生活方面多元化的需求。

智能服務系統主要有以下子系統：

2.3.1 智能機器人“小康”。該智能機器人具備提醒、監測、護理和親情互動等功能,其配備中裝有嵌入式監控系統,其可以從其它設備接收數據,用來實時監控老人的行蹤,保證老人的健康安全。智能機器人也可以使用邊緣計算來處理自身數據,運用多傳感器信息技術處理信息。老人只需要通過語音就可以實現某種操作,可以自動連接孩子視頻,也可以給老人健康診斷,做出健康食物,定期掃描是否在安全范圍內。技術流程如圖4。

圖4

2.3.2 智能馬桶。智能馬桶墊采用體征傳感器技術,鋪設在馬桶圈內,監測老人因在廁所久坐,存在站立不起的風險,當監測到風險存在時,其會發出警報給家人或鄰居,兩旁設有可升降扶手,背后設有靠墊,其具有自動沖水的功能,給予老人最好的體驗。其設計如圖5。

圖5

2.3.3 跌倒監護系統。其采用分層次的架構體系,主要是光纖傳感器技術,內嵌入地板,與防滑材料結合進行實時監測,當老人跌倒在地上時,就可以將信號傳輸給家人或者鄰居,為老人提供安全保障。系統結構如圖6 所示。

圖6

3 國內外發展現狀

國內關于“物聯網+”智能養老家居的研究近年來日漸豐富,政府也在醫療、養老、教育等方面積極推進“物聯網+”模式,2012 年,全國老齡辦首先提出了“智能化養老”的理念,鼓勵支持開展智慧養老的實踐探索。2015 年,國務院印發《關于積極推進“互聯網+”行動的指導意見》。但相比于國外較為完善的智能養老機制,我國的智能家居機制正處于發展期,還面臨著許多理論與技術方面的問題。

近年來,我國對智能養老家居的探究主要集中在運用現狀以及存在問題等方面。目前國內智能養老運用現狀主要包括：

3.1 智能穿戴式設備

智能穿戴設備：通過智能監測手環、手機APP 等智能可穿戴設備對老人健康進行實時監測。

3.2 智能養老平臺

智能養老平臺擁有檔案管理功能,可記錄每位老人的健康狀況、服藥記錄、監護人信息等,便于提高養老機構的管理效率的同時,也實現了對每位老人的個性化護理。

基于物聯網的智能養老家居系統則是將智能穿戴設備與智能養老平臺相結合的產物,智能養老家居系統不僅局限于此,它不是一個簡單的疊加,而是一個有機的整合,它包括一系列子系統,子系統又包含一系列智能生活設備,通過這一有機組織實現對老人健康及生活的監測,基于物聯網的智能養老家居系統有助于實現養老服務的人性化、便捷化和專業化,可以滿足老年人對于不同服務的需求。

4 結論

總而言之,智能家居養老系統通過物聯網技術改善老人的日常生活質量,對老人生活質量的提升起到了極其重要的作用,具有良好的可行性和巨大的市場前景。美中不足的是,項目開展的成本偏高。同時,智能系統在執行遠程監控功能時也可能涉及一些隱私權的問題,使得部分老人覺得有監視感,不愿意使用。目前,國家對此表示支持,并大力宣傳,但仍處于起步階段。最終,智能家居養老系統的成功與否,將取決于在發展的過程中能否不斷的解決問題,打造更好的發展前景。