互聯網環境下健康養老體能訓練服務平臺設計

程 翔，張燕中

(1.銅陵學院 體育部，安徽 銅陵 244000；2.安徽農業大學 體育部，安徽 合肥 230036)

0 引言

我國老齡化程度飛速遞增，使得養老服務產業迅猛發展，已經成為市場中具有代表性的產業[1].家庭養老、政府事業養老形式的壓力與日俱增，健康養老模式得到大力提倡[2].隨著互聯網時代的到來，智能健康產品、平臺等通過云方式為老年群體提供相應服務，對健康養老模式的發展進程有著深遠影響，不斷變化的互聯網環境為養老服務產業帶來了變革機遇.為此，設計健康養老體能訓練智能服務平臺來實現健康養老具有重要意義[3].

目前相關領域學者針對養老服務平臺設計進行了研究，并取得了一定的研究成果.文獻[4]通過服務流程模塊、后臺智能數據庫模塊以及角色參與模塊，結合AI算法和數據處理融合技術，構建養老服務平臺.該平臺可有效實現養老服務功能.文獻[5]通過設計定量測量和網絡分析系統，對老年人進行健康監測，利用機器學習方法對監測數據進行處理，通過ASP.NET軟件對處理數據實現記錄、評估和預測，將數據錄入云數據中，方便查找.該平臺能夠有效評估和預測用戶的身心狀態.但上述服務平臺仍存在體驗感差和響應時間長的問題.

針對上述問題，設計了互聯網環境下健康養老體能訓練智能服務平臺.基于互聯網環境構建由智能醫療服務系統、體能訓練服務系統以及智能服務平臺管理系統組成智能服務平臺架構，通過體能訓練智能服務平臺終端與通信模式進行優化，完成智能服務平臺功能，實現互聯網環境下健康養老體能訓練智能服務平臺設計.

1 健康養老體能訓練服務平臺設計

1.1 服務平臺結構設計

1.1.1 醫療服務系統

該醫療服務系統包括日常生理指標監測、健康檔案、健康評估、健康咨詢診斷、健康指導以及健康大數據等功能[6]，可以通過建立涵蓋姓名、年齡、聯系方式、歷史病例、居住地址、健康狀況等有關內容的用戶電子健康檔案，將社區衛生服務中心、周邊醫院以及合作健康機構的老年人日常體能指標監測數據作為預警依據，劃分老年用戶健康等級，以及時發現健康問題，重點監測具有較高發病風險等級的用戶.若健康監測數據屬異常范圍，則信息推送對象改為社區衛生服務中心、用戶子女及主要關系人，與歷史病情結合后給定診斷結果，并提供預約確診意見.當用戶行動不便時，可申請網上預約掛號與上門定期檢查等服務.該系統的流程圖如圖1所示.

1.1.2 體能訓練服務系統

按照劃分的老年用戶健康等級，從宏觀上將體能訓練系統分為基礎體能訓練、專項體能訓練以及綜合體能訓練.基礎體能訓練可以幫助老年人協調自身力量，增加老年人對自身的了解程度，包括生理學、力學、心理學、保健學以及生物化學知識；專項體能訓練分為抗干擾訓練以及自身體能訓練.其中，抗干擾訓練包括抗寒冷、炎熱、噪音、時差以及缺氧等.自身體能訓練包括力量、速度、耐力等；綜合體能訓練也分為兩個部分，分別為包括體能、心理以及智能訓練的實際體能訓練以及包括身體素質以及心理智能等的模擬體能訓練，以此為實現老年人科學體能訓練提供平臺基礎.

圖1 醫療服務系統流程圖

1.1.3 服務平臺管理系統

系統通過實時更新服務平臺數據，對平臺展開動態管理，令服務狀態得到精準、及時的反饋，讓老年用戶采用互聯網環境下的智能小程序載體，選取所需服務，經平臺電子工單提供對應服務，達成網絡預約、實體服務的平臺構建目標，當終止服務項目后，及時回訪服務體驗滿意度，以便于后續的優化與改進.基于服務平臺的管理系統處理流程如圖2所示.

圖2 服務平臺管理系統處理流程圖

由圖2可知，在進行服務平臺的管理系統處理時，首先需要進行預約，在預約完畢后進行任務分配并開展體能訓練，在訓練結束后會有相應的教育懲罰以及獎懲給予環節，提升老年人的使用感，使其更愿意進行鍛煉.

1.2 服務平臺功能設計

1.2.1 服務平臺監測終端

利用MCU(Micro Controller Unit，微控制單元)、傳感器、數據顯示模塊、電力供給模塊、數據存儲模塊以及無線傳輸模塊等組件構建監測終端[7].其各組件效用具體描述如下：

在微控制單元，使相關組件主要用于控制其他組件，作為監測端的重要模塊，利用計步算法完成計步，步長隨步頻產生動態變化的表達式如式(1).

S=K1fstep+K2，

(1)

式中：S為步長；fstep為實時步頻；K1、K2為標定系數.

對傳輸階段的通信協議與通信原則展開界定后，制定采集端供電管理策略，為整個監測終端提供電力支持.然后需要對加速度傳感器進行設置，該組件可直接獲取用戶動態初始數據，將其佩戴于用戶腰間，若用戶身體的垂直方向發生加速度變化，則傳感器將同步采集到所有方向的加速變化值，根據加速度特征值解得運動步數，并同步顯示于監測終端.其加速度獲取公式如式(2).

V=S×l(v2-v1)，

(2)

式中：V為加速度；l為加速度特征值；v2為加速變化末點值；v1為用戶初始加速動態變化數據.

得到用戶的加速度變化情況，首先將收集到的數據存儲于數據存儲模塊，再將數據傳輸到下一組件，并在監測終端與服務器終端間進行數據傳輸，以此實現用戶運動數據的監測.

1.2.2 服務平臺服務器終端與通信基站

在監測過程中，相關數據主要通過無線通信基站實現，其中包括采集終端數據、低功耗無線通信模塊、數據處理模塊、高性能微處理器、網格控制器以及待傳輸至服務器數據等內容，功能就是利用無線通信技術[8]，把處理過的數據信息持續發送至基站，服務器終端通信流程如圖3所示.

圖3 服務器終端通信流程圖

作為服務平臺的數據中轉設備，通信基站的構成部分主要有微控制單元、存儲單元、無線通信單元，利用免沖撞機制防止發生傳輸沖突.

老年用戶佩戴的傳感設備與服務器終端間的實時傳輸，一般通過如表1所列的幾種短距離通信技術實現.

表1 基站短距離通信技術統計表

2 服務平臺測試分析

2.1 系統開發環境

與某養老醫療機構合作，依據本文服務平臺

搭建一個體能訓練智能服務系統，整合社會服務資源，建立老年用戶的動態電子健康檔案.其中，智能服務系統開發環境如表2所列.

表2 智能服務系統開發環境

2.2 服務平臺可用性分析

為驗證平臺可用性，分別從界面結構、界面視覺、交互效率3方面進行10分制體驗量表測驗，體驗感越好，分值越高，統計結果如表3所列.

表3 平臺可用性體驗量表

綜上所述，本文服務平臺針對老年群體簡化了所有界面設計與頁面操作，根據該療養院面積與平臺應用場景，選取無線Wi-Fi通信技術，使各監測終端與通信基站間持續通信，從100名參與者中抽取10位老年用戶，其電子檔案信息如表4所列.

通過表4數據可知，10人中有5人經常使用本平臺，有4人偶爾使用本平臺，有1人很少使用本平臺.由于老年人信息接受能力差，所以有5人經常使用本平臺，說明本平臺體驗感好.因為本平臺頁面設計精簡，使用起來簡單，提升了平臺的體驗感.

表4 用戶電子檔案信息表

2.3 平臺交互性測試

分別采用本文平臺(方法1)、基于VR技術的多尺度地質數據3D沉浸式可視化與交互方法(方法2)、基于N-gram特征的惡意代碼可視化方法(方法3)進行測試；在對平臺進行可視化交互過程中，交互精準度的高低、查全率優劣以及交互時間的長短都會對信息可視化交互的效果產生影響.因此基于上述3種可視化交互方法，將3種指標分為3個階段，測試3種可視化交互方法的交互效果.

(1)第1階段，隨機選取1 000個數據信息，將其分為兩個小組，設定1組為正常數據，2組為有噪聲的數據.采用方法1、方法2以及方法3進行信息的可視化交互，針對3種交互方法交互精準度進行測試，測試結果如圖4所示.

依據圖4可知，隨著檢測次數的不斷增加，檢測出的信息數據可視化交互精度出現下降趨勢.在圖4(a)中，當檢測次數為50次時，本文所提方法與方法2檢測出的交互精準度一致，且3種方法的交互精準度偏差較小，隨著檢測次數的增加，3種交互方法的精準度逐漸拉開.分析圖4(b)可知，受噪聲的影響，該組測試的精準度整體落后于圖4(a)，且3種方法在測試初期就出現較大偏差.

本文所提方法檢測出的信息交互精準度高于其他兩種方法，方法2次之，方法3檢測出的精準度為最差.

(a)正常數據交互精度測試結果

(b)噪聲數據交互精度測試結果圖4 不同交互方法的交互精度測試結果

(2)第2階段，采用方法1、方法2以及方法3進行數據信息可視化交互時，使用3種方法對交互時的信息查全率進行測試，測試結果如圖5所示.

圖5 不同交互方法的查全率測試結果

分析圖5可知，隨著檢測時數據總量的不斷增加，3種可視化交互方法的查全率出現下降趨勢.當檢測的數據為200時，3種交互方法檢測出的查全率偏差較小，且方法3檢測出查全率要高于方法2，但是隨著數據總量的不斷上升，方法2檢測出的查全率要遠遠高于方法3，僅次于本文所提方法.這主要是因為本文所提方法使用聚類算法提取了數據信息的特征，所以本文所提方法在進行數據信息可視化交互時的數據查全率高.

(3)針對上述兩階段的實驗結果，采用方法1、方法2以及方法3進行信息的可視化交互，對3種交互方法的交互時間進行測試，測試結果如圖6所示.

圖6 不同交互方法的交互時間測試結果

從圖6可以看出，本文所提方法檢測出的交互時間要低于其他兩種方法.本文所提方法在進行信息可視化交互前，使用滑動窗口法對數據進行了降維處理，所以本文所提平臺方法在進行數據信息可視化交互時的交互時長短.

2.4 服務平臺響應時間對比

分別對本文平臺、文獻[4]平臺以及文獻[5]平臺的響應時間進行測試，測試結果如圖7所示.

圖7 平臺響應時間測試

通過圖7可知，隨著用戶人數的逐漸增加，不同平臺的響應時間隨著增大.當用戶人數達到800時，本文平臺的響應時間為15 s，文獻[4]平臺響應時間為44 s，文獻[5]平臺的響應時間為45.5 s.由此可知，本文平臺優于另外兩種平臺，因為本文平臺去掉了很多繁瑣的功能，既方便了老年人對平臺的操作，又縮短了平臺的響應時間.

3 結論

本文在互聯網的環境下設計了一個健康養老體能訓練服務平臺.在互聯網環境下，構建醫療服務系統、體能訓練服務系統以及服務平臺管理系統，通過體能訓練服務平臺的終端與通信模式，利用無線通信技術，把處理過的數據信息持續發送至基站，完成健康養老體能訓練服務平臺設計.使信息的傳遞更加穩定，精簡了平臺操作過程，提升了平臺的體驗感，縮短了平臺的響應時間.