安徽智慧養老5G+IoT應用研究

葉 松

(銅陵學院 建筑工程學院，安徽 銅陵 244000)

安徽省作為全國人口大省，在1998年就較早地進入老齡化社會。截至2019年末，安徽省常住人口6366萬人，其中60歲以上人口1172萬人，占總人口的18.41%，65歲以上人口887萬人，占總人口的13.93%，均超過全國平均標準，并將進入深度老齡化社會[1]。同時，隨著信息技術的應用發展，智慧養老產業也是近些年來的政策與應用研究的焦點領域，因此，對于物聯網在智慧養老中的應用研究具有高度應用價值和現實指引意義。

一、文獻綜述

1.關于智慧養老的發展思路研究

智慧養老作為智慧城市體系的重要組成，這一概念最早由英國生命信托基金會提出后，國內外已展開了多方面研究。同春芬等(2016)[1]提出在養老產業中引入“互聯網+”技術和思維；張雷等(2017)[2]總結了中國智慧養老的四種常見模式；張程等(2018)[3]提出智慧養老標準化體系建設；張博等(2018)[4]提出智慧養老要注重老年人的精神需求和個性化服務；何迎朝等(2020)[5]針對智慧養老服務需求和技術采納影響因素開展了實證分析。

2.關于智慧養老中的物聯網應用研究

瑞士、巴西和美國科學家都曾探討通過室內傳感數據的集群系統和識別圖像信息來監測老年人室內活動及情緒變化；日本和芬蘭等國科學家嘗試用小型機器人輔助老人生活；羅曉蘭等(2017)[6]研究了可穿戴設備在智能養老中的應用；睢黨臣等(2020)[7]探討了人工智能在智慧養老中的適用性；吳玉霞等(2016)[8]構建了以物聯傳感系統為技術支點的信息平臺；李彩寧等(2018)[9]提出了基于物聯網、云計算、大數據等技術的智慧養老服務平臺架構；賈妍等(2020)[10]設計了依托大數據和端—網—云技術的智慧養老3.0系統，以實現精準養老模式。

3.關于安徽智慧養老發展應用的研究

基于物聯網的智慧養老不僅僅局限于理論研究，而且在安徽合肥、安慶和銅陵等地實施了不斷實踐。楊飛洋等(2017)、潘琳(2018)、甄圣如(2019)、王娜(2020)、楊田田等(2020)、陳妍群等(2020)、程萌勛等(2020)等分別根據安徽省合肥、亳州、蚌埠等地智慧養老現狀展開實證分析，黃劍鋒(2020)[11]對長三角地區三省一市的智慧養老政策展開對比研究，基于政策協同和養老一體化規劃，探討了政策優化的協同路徑。

綜上所述，國內外學者從宏觀角度探討了智慧養老的必要性和運作模式，從智慧養老設備的技術角度研究具體功能，從對物聯網、互聯網等信息技術如何應用于養老服務展開研究。但對于5G技術背景下，有效實現安徽省智慧養老中物聯網技術的深度融合，基于感知設備信息快速傳導及反饋、大數量智能設備互聯互通、養老需求精準服務等問題沒有給出實際解決途徑。因此，基于物聯網應用于安徽智慧養老的現狀，本文試圖構建安徽省5G技術應用下物聯網智慧養老平臺，從社會、產業、技術等多維度探討平臺架構和應用功能，實現物聯網智慧養老的精準服務。

二、物聯網應用于安徽省智慧養老的PEST-SWOT分析

基于物聯網技術支持下的安徽省智慧養老產業現狀，運用PEST-SWOT分析法，從政治、經濟、社會、技術四類外部環境因素分別剖析產業現狀的優勢、劣勢、機會和威脅。

1.優勢

從政策角度來看，隨著步入老齡化社會，安徽省政府近年來明顯加強了引導和鼓勵智能技術進入養老行業的政策支持。2014年發布了《關于加快發展養老服務業的實施意見》，鼓勵運用互聯網等技術手段，推進物聯網智能養老試點；2017年發布的《“十三五”安徽省老齡事業發展和養老體系建設規劃》中明確提出運用可穿戴設備等移動信息采集終端，利用物聯網等信息技術，開發養老服務智慧平臺，實施“互聯網+養老”工程；2018年發布的《安徽省構建多層次養老服務體系(2018—2020年)行動計劃》和《安徽省社會養老服務體系建設實施辦法》中都強調了要利用人工智能產品與社會創新發展智慧養老，并給予財政補助。2019年發布的《安徽省社會養老服務體系和養老智慧化建設實施辦法》，明確將創新發展智慧養老列入了指導思想；2020年經信廳等四部門聯合發布《安徽省智慧健康養老產業發展規劃(2020—2025年)》，從政策面上積極支持和規范將物聯網、互聯網等先進信息技術融入智慧養老產業發展。

從經濟角度來看，一方面，隨著經濟持續穩定發展，安徽省居民家庭可支配收入不斷增長，老年人口消費觀念逐漸升級，養老服務支出隨之增加，為養老產業發展提供了穩定增長的有效需求。另一方面，隨著經濟發展結構轉型升級和供給側改革持續深入，人工智能產業飛速發展，遠程醫療、物聯網、互聯金融等領域與智能制造產業結合，促進了智慧養老產業的資本投入，豐富了產品供應。此外，政府不僅出臺相關政策鼓勵和引導養老產業升級發展，也在社會保障方面加大了支持力度，政府財政支出的持續扶持優化了養老產業發展環境，提升了養老質量。

從社會角度來看，隨著安徽老齡化程度加深，高齡老年人接近270萬人，空巢老人約600萬人，社會發展節奏加快，以及家庭結構小型化的趨勢，造成以往以子女照護為主的居家養老模式難度加大，以人力實現家庭照護越發不現實，智慧養老需求快速增長，迫切需要以物聯網、人工智能為核心的智能養老服務。傳統養老觀念也在逐漸發生轉變，老年人對心理需求和個性化需求越發重視，部分老人在享受家庭照護時會產生負擔心理，而且因代溝和興趣等原因難以實現與子女的心理共鳴。通過物聯網和互聯網等技術可以在保障老人身體健康的同時，減弱獨居和空巢老人的負面心理，拓展其精神文化需求，提升養老質量。

從技術角度來看，近年來安徽省創新型強省建設成效突出，擁有全國四大綜合性國家科學中心之一，人工智能技術發展迅速，網絡通信基礎設施先進且完備，5G建設與應用成效顯著。5G技術具備延時低、帶寬廣、互聯設備眾多等特征，對于物聯網的發展起到了極大的促進作用，有助于真正實現“萬物互聯”。在智慧養老中運用5G技術平臺的物聯網可通過信息傳感設備，有效連接互聯網，將大量數據通過云平臺實現信息交換，從而實現智能化定位、識別、監測和照護功能。

2.劣勢

在政策層面，智慧養老產業的管理分屬于多個部門，“智慧”屬于經信廳管理，“養老”屬于民政廳管理，“醫療”屬于衛健委管理，社保報銷歸于醫保局管理，政出多門束縛了產業統籌發展，不僅監管不利，也阻礙了產業技術合作。互聯網、物聯網等現代技術推廣到居家養老、社區養老和專業養老機構存在障礙。醫療健康與養老體系的分割產生“治病不養老”“養老不治病”的矛盾，老人的醫護康健費用難以享受醫保報銷，集中養老機構也無法切實保障老人的健康。同時智慧養老服務屬于準公共產品，但目前覆蓋面較窄，特別是農村老人很難享受政策福利，存在明顯的城鄉差異和地區差異，缺乏統一公允的政策標準。

在經濟層面，首先，養老產業尤其是智慧養老投資大、資金回收慢，物聯網等智慧養老產品應用較多依賴于地方財政。隨著老齡人口不斷增加，政府養老保障支出壓力不斷增大，可能導致陷入社會福利陷阱。其次，安徽省經濟發展仍具有明顯的區域差異和城鄉差異，部分地區因經濟發展相對滯后而無力承擔智慧養老資金保障，廣大農村地區更因保障資金不足難以推廣基于物聯網技術的智慧養老應用。最后，安徽省智慧養老產業發展迅速，但健康標準化的可持續發展產業鏈并沒有形成和完善，與經濟發達省份相比較未能形成龍頭企業的規模優勢，產業服務與需求匹配度不足，市場運營效果并不理想，產業資本引力不足。

在社會層面，目前安徽養老方式中傳統居家養老占絕大多數比例，一方面是社區養老總體規模不足，另一方面專業機構養老仍在一定程度上對子女會產生輿論壓力和道德壓力。傳統觀念對物聯網基礎上的社區智慧養老形成了擠出效應，而居家養老的智能化實施過程單體成本過高。同時，養老產業的發展相對滯后，從而造成養老服務業的專業人員數量不足，服務質量參差不齊，服務供給與需求不相一致，進一步阻礙了智慧養老產業的發展。

在技術層面，智能感應設備和移動終端是物聯網的基礎節點，而老年人對于智能設備的應用比率偏低，效果較差。智慧養老中部分智能終端產品的運行需要依賴老年人自主操作，這就形成了天生的技術鴻溝。此外，智慧養老行業當前并沒有形成統一的技術標準，信息化建設缺乏規范，信息平臺的異地跨部門互聯互通尚未實現，信息安全的保障和信息共享的缺失對智能養老行業發展形成了負面影響。

3.機會

人口老齡化是世界發達國家普遍現象，眾多老齡化國家紛紛將物聯網、人工智能與養老服務相結合，安徽作為中部地區省份，經濟和社會發展的劣勢可以轉化為政策制定上的后發優勢。近年來安徽省經濟增長保持穩定健康態勢，2020年全省GDP增長3.9%，高于全國平均增速1.6個百分點，對于智慧養老產業發展無疑奠定了堅實的經濟基礎。智慧養老產業因其市場前景廣闊，更加具備發展潛力，在政策引導和扶持下，將會吸引更多民間資本進入和加大投資力度，促進產業發展。當前互聯網產業的發展和應用居于世界前列，老年人對于智能設備和網絡互聯的適應性和習慣性不斷增強，照護、醫療、保健、養老相結合的智能化發展趨勢能夠被越來越多的家庭接受，養老職業化發展已成為社會共識，如安徽部分城市已經建設和開通了12349養老服務熱線平臺。安徽省高度重視科技創新，智慧養老相關產業蓬勃發展，科大訊飛、榮事達電器等企業在智能語音、人工智能、智能家電等領域快速發展，有助于信息化產業的持續發展，有助于物聯網在相關行業的廣泛運用。

4.威脅

在中國發展過程中，因政治體制和地緣文化等原因，部分發達國家對中國的發展存在遏制意圖，從而在物聯網等信息技術領域存在政治層面的外部威脅。近年來，世界經濟發展中出現了貿易保護主義和逆全球化思潮，疊加上2019年末出現的新冠肺炎疫情，一方面影響了經濟正常健康發展，另一方面貿易壁壘和歧視嚴重危及全球經濟發展格局。從信息安全角度出發，外部政治環境的惡化也會導致政府對產業發展政策的開放度趨向謹慎態度。安徽整體科技發展水平與強省存在明顯差距，智慧產業發展競爭相對激烈。同時，因智能設備科技含量高，功能更新快，與老齡人口的認知與接受能力存在一定偏差，現階段智慧養老的社會氛圍沒有有效形成。與此同時，社會普遍對于智慧養老設備與服務信任度不足，對于信息安全、產品質量等方面都存在質疑，部分老年人對于物聯網設備有抵觸情緒，這些都不同程度影響智慧養老的推廣。

三、5G前景下智慧養老中物聯網技術的應用設計

基于以上分析，可以看出安徽智慧養老產業發展需要統一產業標準，強化信息安全保障，各區域和部門信息共享，實現人工智能實習。展開OT外部條件分析可以發現在政策層面和經濟層面鼓勵和支持智慧養老的基礎上，關鍵在于解決物聯網智慧養老中的技術研究與應用問題。當前5G技術已經走向實際應用推廣，5G技術展示出遠超4G技術的廣帶寬、高可靠、低延時、聯網容量大等特征[12]，與物聯網發展中的響應時間短、信息容量大、海量設備互聯、智能程度高等需求完全契合，能有效實現智能養老中的安全性、復雜性、智能性等特點。

物聯網(IoT)技術基于傳感技術和嵌入技術，將各種物品設備通過互聯網等信息載體連接，實現信息數據交換和通訊，形成具備智能化采集、識別、定位、跟蹤、監控和管理功能的網絡，被稱為信息科技的第三次革命，早已應用于智能家居和智能建筑等領域。在5G技術應用前景下，物聯網的功能得到拓展和強化，可以更加高效的結合互聯網、云計算、大數據等技術，構建新型精準化的智慧養老服務系統。

1.物聯網智慧養老服務系統實現的功能

物聯網技術支持下的智慧養老服務系統需要協同運用框架技術、認證技術、加密技術、定位技術、通訊技術、網絡技術等，以保障信息安全和數據精準，系統運行可實現以下功能。

(1)動態感知

以智能傳感設備集成的物聯網，可以實時動態獲取老年人的生活軌跡和健康信息，對生活干擾少、照護全面，可以及時準確地采集數據，并進行危機反饋。

(2)智能處理

5G支持下的互聯網和智能計算可以實現大數據的整理、轉換、歸類、挖掘和深度學習，可以預設規則，對于物聯網感知信息的異常數據進行自動化處置，保障老年人的基本生活安全。

(3)遠程交互

智慧養老依托互聯網可以運用智能軟件，實現網絡互動交流，滿足日常生活需求和社交需求，讓老人親屬能通過認證了解老人的健康和生活信息，在5G運用前景下，還可以通過VR、AR等技術實現遠程診療。

(4)綜合協同

綜合養老信息數據庫的建立和應用操作系統的運用，有助于促進不同地域和不同部門的信息整合和管理對接，有效解決養老服務的條塊分割，以網絡突破現有壁壘，進行養老資源的整合協同和高效配置。

(5)有效增能

智能家居、人工智能等技術的應用不僅保障了老年人的身體健康，也增強了他們的活動能力，豐富了他們的生活內容，進而緩解了他們心理焦慮和孤獨等負面情緒，有助于終身教育，激活了老年人的生活狀態。

(6)精準服務

物聯網基礎上的智慧養老系統在5G時代大數據技術支持下，可以根據個體特征安排合理的照護方案，并根據偏好特征，自動匹配服務產品，實現精準推薦，驅動供給和需求端的精準服務創新。

2.安徽智慧養老5G+IoT服務系統構建

在5G技術應用前景下，物聯網的功能得到拓展和強化，可以更加高效的結合互聯網、云計算、大數據等技術，構建新型精準化的智慧養老服務系統，整體由基礎數據庫、物聯傳感端、網絡傳輸系統、云計算平臺、操作應用服務系統五部分構成，即“庫—端—網—云—用”的模式架構，如圖1所示。

圖1 物聯網智慧養老服務系統架構

該系統依托養老基礎信息數據庫建設，以物聯傳感設備采集感知數據，借助互聯網、移動網絡將信息傳輸到云計算平臺，進行數據分析挖掘后，對接第三方應用服務軟件系統，實現精準化智慧養老服務。

養老信息數據庫是精準化智能養老服務系統的運行基礎，可以利用現有各區域各單位的養老數據建立統一的平臺數據庫，包括老年人的姓名、年齡、住址、健康情況、家庭情況、經濟情況等基本信息，同時，還應涵蓋醫院、消防隊、派出所等公共健康和安全部門的地址、聯系方式。這些信息往往歸屬于不同的政府管理部門和醫院等企事業單位，通過整合信息建立數據庫，可以建立以老年人個體為單位的電子健康檔案，并進一步歸納出養老服務需求。

物聯信息層由各類穿戴式、固定式、便攜式、移動式、嵌入式的傳感設備構成，如智能手環、智能家居、智能電器、智能手機等物聯網端產品，可以實時、動態地收集用戶端行為數據，實現對老年用戶的血壓、血糖、心率、睡眠等健康指標進行監控和預警，也可以實現對老年人的實時定位和記錄老年人的行動軌跡及環境信息。這些長期連續性的健康信息有助于及時聯絡到老年人，并對于及時發現突發性疾病、預防慢性病具有重要的研究價值。

5G技術支持下的傳輸網絡將感知設備收集的數據通過光纖網絡、無線網絡等互聯網絡系統安全快速的傳輸到云計算平臺，實現數據云端存儲和數據交換。在統一的數據標準規格下，通過數據挖掘、人工智能學習，可以對健康信息和消費信息完成用戶偏好畫像，歸納和預測用戶行為特征和趨勢，實現多維度分類整理，建立個人健康和生活需求的動態監控模型和用戶群體聚類模型。

應用層依托平臺數據挖掘分析結果，接入第三方服務軟件，為養老服務主體提供各類應用操作和健康、生活服務，如物業服務、遠程診療、訂餐外賣、網絡購物、物流旅游、生活娛樂、在線教育、互動交流及服務評價等。第三方軟件端的接入，一方面提供了養老服務的外部環境信息，如氣象、醫療、水電、交通等公共信息；另一方面完善了老年生活服務，提升了養老質量，增強了老年人的社會功能。同時，綜合服務平臺提升了運營服務效率，實現精準化養老服務，推動養老產品與服務的升級，有利于增長智慧養老市場的供給與需求，促進養老產業健康發展。

3.物聯網智慧養老系統的技術實現

(1)養老基礎信息數據庫

智慧養老平臺中的基礎信息來自各地、各部門和各單位的養老個人檔案信息和綜合服務保障單位信息，通過對以上信息的有效整合形成數據庫資源。該數據庫應提供對外接入和智能查詢功能，如老人和親屬出于自身需求偏好查詢服務方案和相應信息，因此，要在數據庫加密基礎上輔以智能認證功能、查詢引導功能。考慮到老年人對于登陸賬戶和密碼容易遺忘，可采用指紋驗證、瞳孔驗證等登錄方式，查詢方式可加入語音功能。5G技術的高帶寬、低延時有助于提升海量數據的篩選和查詢反饋速度，并可將動態信息補充數據庫，完成數據完善與更新。

(2)物聯傳感終端設備

系統動態監控和采集養老個體狀態信息是通過穿戴式、便攜式、移動式或固定式終端設備來完成的，為了簡化老人操作難度，可在活動場所內廣泛應用RFID(射頻識別)技術，并實現智能終端設備的互聯互通。在活動高頻場所通過多終端信息的相互驗證，強化健康報警和解除誤報功能。5G技術的海量設備的交互功能將有效解決以往智能設備多級聯網的困難，實現智能感應和信息傳感。

(3)網絡傳輸系統

考慮到5G支持下的大規模物聯網應用特殊性，可采用基于NDN(命名數據網絡)的網絡架構，以保障海量終端設備交互傳輸中的移動性、安全性、異構性和擴展性特征[13]。在NDN網絡架構之上，運用藍牙、WIFI、以太網等技術依托5G技術實現快速高效的網絡信息傳輸。

(4)云計算平臺

物聯網智慧養老系統的云計算平臺應實現IaaS服務和PaaS服務接入，要具備多重結構和分級層次以及標準化接口，以實現數據的交換和整理。此外，平臺更應具備兼容存儲和處理能力，實現數據的分析和挖掘，為此云平臺應引入深度學習服務(DLS)和機器學習服務(MLS)。為便于接受老年人信息指令，可接入自然語言處理服務，如百度的“理解與交互技術”(UNIT)。

(5)綜合應用服務系統

為實現智慧養老的產業化發展，智慧養老系統需對接市場需求，實現精準服務。一方面響應養老個體的需求信息，另一方面要主動推送。在云計算平臺的數據分析挖掘基礎上，系統對接各類第三方服務軟件和平臺，根據養老個體的需求特征，推送定制化服務，實現SaaS服務的精準定位。

四、結論

5G技術支持下的物聯網能夠有效收集、交換、整合、服務智能養老的需求信息，實現基于大數據的精準智慧養老服務，推進安徽省智能養老產業標準化規范化，提供高效率、精準化、智慧化、綜合性的養老服務。以物聯網技術為基礎的智慧養老服務系統有助于突破老年人生活的“亞文化”圈，回歸主流社會，增強身體機能、心理機能和精神機能，共享社會發展。