智能化老人居家安全防護系統應用研究

艾靜蕊

摘要：文章針對老人的居家安全問題，設計開發了智能化的老人居家安全防護系統。該系統是物聯網、云計算、大數據等新興信息技術融合的系統工程，融軟硬件于一體。系統前端通過傳感器進行數據采集，本地數據中樞接收各類智能終端采集的信息，以云服務為支撐，將老人、子女、第三方服務機構關聯起來。摒棄市場常見老年監護系統穿戴煩瑣、隱私性差、安裝復雜且價格昂貴的缺陷，做到價格更低、兼容性更好、操作更簡單。同時，為住宅與應急情況提供了一套完整性、全局性、可操作、安全可靠的數字化平臺，保證住戶有效預防緊急情況，及時通報緊急情況，緊急情況后有記錄可查，為老人提供了全方位的居家安全保障。

關鍵詞：智能化：居家防護：老人安全：管理系統

中圖分類號：TP183

文獻標志碼：A

1 研究背景和現狀分析

我國老年人口呈現老齡化、高齡化、空巢化3大特征快速發展的態勢。預計2027年進入“深度老齡化”社會，2037年前后進入“超級老齡化”社會，65歲及以上老年人口將占總人口29%．屆時每3人中就會有一個老年人[3]。因此，老齡產業將迎來發展黃金期，智能化老人居家安全監護類產品的市場空間巨大。我國65歲以上老人已達1.9億，每年發生意外事故率為39.8%[8]。據調查，70%以上的老人家庭存在居家監管難、意外事故處理不及時造成的火災、偷盜、水浸以及老人走失、突發疾病等安全隱患，可見老年人的安全問題是社會安全問題極為重要的組成部分。因此，如何保障獨居老人的居家安全已經成為家庭和社會亟須解決的問題。

近些年，獨居老人的安全隱患愈發增多，典型的有因忘記關煤氣導致的火災、忘記關門窗引發的安全隱患、忘記關水龍頭造成的水浸事件、離床后發病無人知曉等意外事故。老人居家安全防護系統不僅解決了我國家庭養老資源弱化的問題，也適合我國空巢老人增多、子女無力在身邊照顧的情況。隨著技術的不斷發展和新應用的開發，基于智能化的居家養老必將成為未來的主流養老模式之一。

我國老人居家安防系統的開發相對于國外起步較晚，很多產品使用的是自己的組網技術和信息交換協議，有的核心技術沒有對外公開，技術復雜，不易掌握。還有很多產品是針對特定的環境開發的，限制了使用范圍。而且，各個接入設備之間不能兼容，互操作性差，用戶擴充系統多有不便，限制了其進一步的發展。一些系統成本太高，普通家庭用戶難以承受，得不到廣泛推廣使用。因此，設計一個符合國情、符合國家規范的集遠程控制和本地控制于一體的老人居家安防控制系統，具有非常重要的現實意義。

2 需求分析

對于一整套管理系統而言，最重要的需求就是考慮防范安全問題。老人居家安全防護系統將軟件和硬件一起開發，支持社工人員、社區、養老服務機構、社會組織通過物聯網和互聯網等信息技術，便攜智能終端App和社區居家安全防護系統平臺、微信公眾號等，實現白動警報、處理與響應。有針對性的優化實時動態監測與日志記錄等功能，便于處理突發情況（見圖1）。

智能終端采集點的信息經過傳感等技術傳送到本地數據中樞，以云端為支撐，將居家老人、老人子女、服務機構聯系在一起，實現居家安全防護管理。主要功能包括：燃氣預警、水浸預警、床護預警、門窗預警、濃煙預警、電子防護區、緊急呼救以及主動關懷。老人端使用居家環境監測設備，實時采集環境安全信息并統一傳輸至云端：子女端通過手機App、微信公眾號等終端實時接收老人的安全信息；第三方服務端依托PC、服務器云控等智能終端高效、及時地對老人安全進行響應、管理和監護。

3 系統整體設計

3.1 防護功能

在需求分析的基礎上，智能系統通過綜合運用計算機技術、傳感技術、網絡傳輸技術、自動控制系統、云計算技術等新興信息技術，采用分布式系統開發，細分為5個獨立的模組，包括：離床狀態預警、用電預警、燃氣和濃煙預警、安全預警、用水預警。

3.1.1 利用智能床墊實現離床狀態預警

由智能床墊收集臥床人員的身體數據（體溫、感知壓力、實時心率等）和離床時間進行分析，使用高靈敏度及高柔性的觸覺傳感器和溫度傳感器分析壓力狀態及體溫采集狀態，存在入睡時間或長時間未臥床、異常時間起床后未再次臥床、臥床期間異常運動、臥床時間異常、體溫變化異常時，硬件觸發語音警報通知居家人員，只有當前狀態小于閾值或者人為響應才會結束語音警報。第一時間通過服務器端，將警告信息推送到App和社區，提醒相關人員及時處理。

3.1.2 利用漏電保護設備實現用電預警

硬件采用低壓空氣斷路器或電氣隔離開關，擁有漏電保護、接地故障保護、電路過載以及短路等功能。當系統檢測到異常，觸發語音警報通知居家人員，只有當前狀態小于閾值或者人為響應才會結束語音警報。第一時間通過服務器端，將警告信息推送到App和社區，提醒相關人員及時處理。

3.1.3 利用燃氣泄露報警器和煙霧探測器實現燃氣和濃煙預警

安裝報警器，收集到物理信號轉化成數據中樞能夠識別的數字信號進行數據分析與處理，當檢測到燃氣泄露或煙霧到達閾值時，硬件觸發語音警報通知居家人員，只有當前狀態小于閾值或者人為響應才會結束語音警報。第一時間通過服務器端，將警告信息推送到App和社區，提醒相關人員及時處理。

3.1.4 利用門磁傳感器和紅外探測器實現門窗安全預警

使用磁性干式簧管檢測門窗的開關狀態，通過磁鐵的磁力引起開關的通斷采集信息，并分析門窗開啟模式。檢測到異常狀態時，硬件觸發語音警報通知居家人員，只有當前狀態小于閾值或者人為響應才會結束語音警報。第一時間通過服務器端，將警告信息推送到App和社區，提醒相關人員及時處理。

3.1.5 利用水浸傳感器實現用水預警

硬件由水流量檢測裝置、電池外殼／發射器（與傳感器連接）組成，通過插入水流的運動部件和表盤機構之間的磁力耦合，對其物理信號進行處理。當檢測到異常情況時，硬件觸發語音警報通知居家人員，只有當前狀態小于閾值或者人為響應才會結束語音警報。第一時間也會通過服務器端，將警告信息推送到App和社區，提醒相關人員及時處理。

3.2 系統設計

根據需求分析及功能設計，智能系統基于信息技術的軟硬件以及移動端相融合，分為前端數據采集、本地中樞數據處理以及云端數據服務3大部分，每部分之間通過傳感技術、WiFi、有線網絡、公眾網絡等傳輸技術實現連接和數據共享。

3.2.1 前端部分

系統的前端部分主要完成數據的采集，主要設備為傳感器，安置在門窗、燃氣、開關、水池等部位，根據實際情況科學合理地設置位置，監測相應部位情況的變化，達到預警值則觸發開關，同時借助ZigBee、藍牙等技術將信號傳送到本地中樞數據服務中心。

3.2.2 本地數據中樞服務中心

中樞數據服務中心主要由服務器、信號接收器、網關、軟件處理系統以及機械驅動部分等組成。中樞數據服務中心負責處理前端傳送過來的信號，根據不同的報警類型喚醒軟件處理系統，做出相應的應急反應，驅動相關的電動控制和機械部件的動作。平臺管理系統中，設置了客戶管理、基礎數據維護、醫院管理、設備管理、安全監護、視頻監控、服務商管理、呼叫中心、機構管理、統計數據分析、基本信息管理、服務計劃配置、廣告管理等模塊，可以在本地進行相應的設置，同時實現相關的功能。

3.2.3 云端服務中心

云端服務中心除了在本地中樞數據服務進行數據處理外，還可以通過互聯網與政府監管后臺、社區服務中心、健康管理后臺、服務商管理后臺以及中控平臺、大數據分析中心、呼叫中心、門戶網站等相連，形成多方互動，同時開發各系統的手機App，建立立體化的多維響應機制。

在實際運行中，前端的傳感器與中樞數據處理系統之間利用ZigBee以及藍牙等技術實現數據傳輸，本地服務器與云端的傳輸以及采集端設備和本地中控設備之間等重要環節采用雙軌道傳輸模式，提高了傳輸效率，解決了WiFi網絡遭受干擾或極端天氣時單個傳輸通道不穩定的問題，保證了數據傳輸時的穩定性和準確性[5]。

4 防護系統優勢和創新

4.1 優勢

老人居家安全防護系統價格低廉，緊緊圍繞居家管理需求，具有全面的功能、簡單的操作、友好的界面；擁有良好的硬件接入能力；具備很好的靈活性、開放性和完備的二次開發力，適于系統升級和功能擴充維護。

同時還具備簡便、自動和及時的優勢。簡便，方便硬件接入，全無線通信傳輸。自動，無須老人操作，自動監控環境。及時，建立老人、子女、第三方之間的通信閉環，做到有隱患必響應。

4.2 技術創新

本防護系統采用了云計算、物聯網、分布式等技術，圍繞老人居家安全的需求，使用各類智能傳感器，收集各種信息傳輸到本地數據中樞。數據中樞分析設備傳輸的信息進行響應，并根據操作發送正確指令，具有完善的功能、簡潔的使用方式、一目了然的界面；適配許多硬件接人，全無線通信傳輸；具備良好的操作性、開放性和規范的標準，可云控直接進行系統升級，硬件功能擴充與維護只需在App上進行操作；安裝智能化，無需用戶參與。

5 系統未來規劃

智能化的老人安全防護系統基本成熟，但在宏觀和微觀上仍需進一步完善和提高。首先，繼續強化科技守護老人，不斷深化以互聯網思維高效整合養老服務資源，持續解決獨居老人居家監管難、發現事故不及時、錯過黃金救援時間等問題，打造綜合型居家安全管理信息化平臺。其次，繼續降低用戶成本。面對龐大的老人群體，家庭負擔將成為系統推廣的制約因素，隨著用戶的不斷增加，平臺將以最小的成本，最好的服務守護老年人的安全。另外，平臺將為養老服務機構提供居家安全解決方案及軟件產品并為其員工提供免費的培訓，為有獨居老人的家庭提供標準化產品的使用賬號，探索采用會員制的管理方式。

6 社會效益

智能化老人安全防護系統可對接個人客戶和養老服務企業，能夠實時采集老人居住環境數據．對老人在生活中的常發事故進行及時預警和實時報警，從而規避由于救助不及時導致的各種風險，為老人帶來安全居住環境的同時也讓子女更加安心。系統功能全面，能夠為養老服務企業提供與銷售業、其他服務業等的對接平臺，可滿足企業客戶多元化的共贏需求。

7 結語

老人居家安全防護系統在一些養老機構的前期運行良好，達到了預期效果，提升了老人、養老院工作人員以及老人子女等的安全感，增強了老人以及老人子女家人對養老院的認知感和安全感，帶動了養老產業的發展，提高了社會的經濟效益，提升了老人的養老質量與幸福感，順應我國適老化改造政策，為老齡化社會開出“老有所安”的安心方。

參考文獻

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（編輯沈強）