基于人工智能的養老家居系統設計

周曉玲 廖茜 魏佳

摘 要：本文是以人工智能技術為支持，結合物聯網創建智能養老家居系統，專為老年人創造智能化、便捷化、人性化、適老化的智能養老家居系統，在老人享受晚年幸福的同時減輕子女的壓力。

關鍵詞：智能養老家居系統;人工智能;物聯網

一、發展背景

人工智能技術是引領社會進步和產業發展的重要力量，人口老齡化加速、養老服務需求增加促進了人工智能與養老服務的融合。因此國家積極鼓勵人工智能與養老服務的融合，各級政府部門頒布了多個政策，并不斷加大資金投入，使兩者相互交融、相互促進，不斷滿足老年人多樣化、個性化的養老需求，推動養老服務深層次的變革的同時，也促進了相關技術的不斷發展和革新，人工智能下的智慧養老的發展勢頭在不斷加強。

從已有的問卷調查和研究中可知，智能養老家居系統越來越受到國家的重視和老年人以及老年人子女的關心，主要對智能養老家居系統的智能、安全、便利、舒適度等重點關注，為此結合人工智能與智能養老家居系統，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。

在各種智能家居中安裝人工智能，使各種智能家居擁有和人一樣的思考模式及學習能力，讓老年人在使用時不用像對機器般操作，而是像對人類一般交流溝通。同時讓人工智能與物聯網相結合，發揮出更大的作用，更好的助力養老家居系統。

智能養老系統市場的規模隨著老年人口的增多而不斷發展，有統計顯示，2020年全球智能養老系統市場規模已增至37萬億元。而發達國家相繼出臺的人工智能養老發展戰略和政策文件，為我國人工智能養老戰略的實施提供了豐富的經驗，隨著我國人工智能在各個領域的發展取得了顯著成果，國家積極鼓勵人工智能與養老服務的融合，兩者相互交融、相互促進，不斷滿足老年人多樣化、個性化的養老需求，推動智能養老系統市場深層次的變革。2010年是養老服務信息化的起步階段;2012年是探索階段，全國老齡辦首次提出“智能養老”的理念;2015年是試點階段，智能養老被正式列入國家工程;2017年是示范階段，三部委發布《開展智慧健康養老應用試點示范的通知》;2020年后是爆發階段，適應智慧養老服務產業的各類企業基本建立，創新的服務模式不斷涌現，投融資市場十分活躍。

二、主要產品及功能

智能護理床：隨著人的年齡增長，身體機能的下降是不可逆的趨勢，針對失能失智的老年人，智能護理則需要代替人工護理。比如通過人工智能技術設計一個智能護理床，可接收語音、按鍵或大腦發出的指令，床面增加體溫傳感器、脈搏傳感器、心電傳感器等，可以自動采集使用者體溫、脈搏等生理數據，并幫助行動不便的老人完成排便、穿衣、翻身、屈膝等動作，在智能床的設計中增加濕度感應器，通過對空氣中水分的接收達到閾值后產生提示反應以幫助老人排便;其次是床椅的轉換，變成輪椅后可轉向、移動、升降等，對于在床上排便會有心理排斥感的老人也可通過輪椅移動到衛生間，升高到蹲便器上，變形輪椅以幫助老人排便，增加老人的自助方便性，照顧老人心里感受;最后就是為老人沐浴提供幫助，必須做到自動調節高度，保障老年人不會溺水，自動為老人沐浴，保證老人舒適度;還要配備專業護理功能，改善人體機能。而作為人工智能，除了基本的功能外，還要具備人為學習、積累、總結的能力，再結合物聯網將老人的各項健康指標數據上傳致智能養老家居系統終端，為社區養老服務提供數據基礎，為子女關心老人身體健康提供途徑。智能護理既能照顧老人的感受，為老人提供專業護理，還能節省人工護理成本。

智能管家：在人工智能機器人的系統中編輯各種處理日常家政服務的編碼程序。智能管家致力于圍繞老年人的家庭生活，提供定制化的服務，像一個真正的“管家”一樣。它能服從老年人發出的各項指令，比如烹飪適合老人的美食、打掃家庭衛生、調控房屋溫度光亮、監測家庭安全隱患、提供老年娛樂服務、維系親情互動等，這些都由人工智能技術開發完成，為方便老年人使用，只需像與人交流一樣發出指令即可;同時智能管家還可以進行有針對性的聊天和情感交流，利用人臉識別算法和人臉表情識別算法分析人的情感，最后讓智能管家模仿真人類做出不同的情感表達，達到人機交互、情感交流的功能，對老年人起到一定的精神疏導作用;如果在此過程中遇到不明白的指令或語言，智能管家可以通過網絡學習、積累、總結，實現自我提升，從而讓老人的晚年生活變得舒適又多姿多彩。

智能健康監測系統：老年人的健康監測與疾病預防模塊也是設計智慧養老系統中的核心問題。將人工智能設計的STM32F4主控芯片與物聯網技術結合研發的健康監測系統鑲嵌在養老家居中，可以實時監測老年人的健康狀態，如血壓、心率、溫度等，能極大的避免突發性疾病的危害，同時也能提高養老產品的質量和拓展產品更高的市場。該健康監測系統在硬件方面采用了意法半導體的STM32F405RGT6處理器作為系統的主控、SIM800C模塊作為遠距離控制數據鏈，終端在子女手機上，能第一時間接收到相關監測參數。相關監測模塊有氣體檢測模塊，利用氣體傳感器可以檢測老年人周圍一氧化碳、液化氣等有毒氣體;還有生理參數檢測模塊，可以檢測心率、血壓參數，并可以根據這些數據進行老年人身體狀態的跟蹤對比;另外還有溫濕度監測模塊，可以對老年人居住環境進行檢測，當超高設定值時就會觸發警報。該智能養老健康監測系統從外部環境、老年人自身等因素考慮，達到了全面保護的作用，讓在外的子女能實時關注老人健康，可以放心的工作。

智能防跌倒系統：老年人通常具有活動不便、腿腳不靈活等問題，可能會出現不慎跌倒、摔倒等行為。為此就需要識別跌倒的方法，可通過紅外探測技術、高清影像采集技術、支持向量機的閾值分析人體跌倒的行為以及動態運動圖像?；赟VM的閾值分析需要先進行閾值的設定，將跌倒行為分為失重、撞擊、靜止三個階段，每個階段都設置了不同的閾值，并都由上一階段行為觸發。對于出現第一階段后，快速得出運動軌跡，得出是否跌倒的結論，最后決定是否給出預警，擁有該系統的機器人則可決定是否給出援助，防止老人跌倒。最后還得利用支持向量機用于區分跌倒行為和日常行動行為，對于老年人正常臥床、休息等日常行為則不必進行提醒。

智能洗衣機：在洗衣機中采用自主研發的智能感知系統，具備獨立思考和學習的能力，老人可通過一鍵啟動無需其他操作，洗衣機根據感知自動洗衣，并且安裝人工智能語音，可根據用戶習慣及要求回復用戶，實現AI語音智慧洗;同時能根據產品狀態提供故障自診斷服務，分布式語音交互解決方案，對于需要技術人員修理的問題可自行通知售后維修人員。

三、結論

人工智能是社會技術發展的趨勢，養老服務是社會發展中產生的需求，兩者結合下的智能養老家居系統迅速發展，并在市場推廣和市場競爭下，促使人工智能和養老產品同時產生了質的飛躍，充分解決老人需求問題的同時大大提高了老人滿意度，緩解了子女壓力，維護了社會穩定，并促進了科技的進一步發展。

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