智慧助老平臺的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：隨著人口老齡化問題日益加劇，傳統(tǒng)的老年護(hù)理服務(wù)已難以滿足老年人日益增長的多樣化需求，這也為護(hù)理工作帶來了巨大的挑戰(zhàn)。與此同時(shí)，現(xiàn)代信息技術(shù)的快速發(fā)展正在深刻影響社會(huì)生活的方方面面，但護(hù)工在工作中面臨的信息繁雜問題卻阻礙了服務(wù)效率的提升。為了解決這一問題，該研究將信息技術(shù)與人工智能相結(jié)合，設(shè)計(jì)并開發(fā)了一款基于微信小程序的陪護(hù)工作智能化系統(tǒng)。該系統(tǒng)旨在提升養(yǎng)老服務(wù)的智能化水平，促進(jìn)養(yǎng)老行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，更好地滿足老年人多樣化的養(yǎng)老服務(wù)需求。

關(guān)鍵詞： Python；Vue；Django；人臉識別；智慧助老

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2025）05-0110-06 開放科學(xué)（資源服務(wù)） 標(biāo)識碼（OSID） ：

0 引言

當(dāng)今社會(huì)人口老齡化問題日益顯著。2023年最新數(shù)據(jù)顯示，中國目前有2.64億60歲及以上老年人口，占總?cè)丝诘?8.7%，其中65歲及以上老年人口達(dá)到1.9億，占總?cè)丝诘?3.5%。而15～59歲的勞動(dòng)年齡人口為8.94億，占總?cè)丝诘?3.35%。這意味著平均不到5個(gè)年輕人需要贍養(yǎng)1位老人，而且這一比例還在不斷上升。預(yù)計(jì)到2035年，中國老年人口將達(dá)到3 億多，而勞動(dòng)年齡人口將下降至7.5億左右，屆時(shí)平均每3個(gè)年輕人需要贍養(yǎng)1位老人。這不僅給青年人帶來了經(jīng)濟(jì)壓力和心理負(fù)擔(dān)，也讓老年人面臨“老無所依”的困境[1-5]。

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的不斷更新與進(jìn)步，信息技術(shù)正影響著生活的方方面面。例如，足不出戶即可實(shí)現(xiàn)線上購物、線上看病掛號、線上預(yù)約就餐等多元化的數(shù)字化服務(wù)。然而，由于個(gè)體的文化程度、生活環(huán)境以及對新事物接受能力的差異，部分老年人面臨看病難[6-10]、出行難、吃飯難等問題。

為了讓老年人得到更好的照顧，同時(shí)減輕青年人的負(fù)擔(dān)，本系統(tǒng)采用護(hù)工服務(wù)多位老人的模式，高效解決老年人的日常需求，并通過實(shí)時(shí)查看老年人狀況實(shí)現(xiàn)智慧助老功能。系統(tǒng)增設(shè)了家人與智慧助老平臺的互動(dòng)功能，能夠?qū)崟r(shí)反饋老年人的健康狀況，并科學(xué)有效地提供健康建議。通過這一方式，打造出一款信息規(guī)范化的陪護(hù)工作系統(tǒng)，促進(jìn)養(yǎng)老行業(yè)的發(fā)展，更好地滿足老年人多樣化的養(yǎng)老服務(wù)需求。

1 智慧助老系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為了在用戶賬號的安全性、跨域支持和性能等方面得到提升[11-16]，管理員端、護(hù)工端和家屬端均采用Token鑒權(quán)機(jī)制，并在發(fā)起請求前添加Token至請求頭。本系統(tǒng)后端使用Django 框架，前端采用Vue 框架。后端通過Python語言對需要鑒權(quán)的接口進(jìn)行ken校驗(yàn)[3]。系統(tǒng)框架圖如圖1所示。

智慧助老平臺系統(tǒng)主要包括管理員端、護(hù)工端和家屬端。管理員端具有護(hù)工賬號管理、入住人員管理、床位管理、值班管理、關(guān)聯(lián)老人、請假管理、考勤管理以及監(jiān)控管理等功能。護(hù)工通過微信小程序端上傳個(gè)人信息，進(jìn)行人臉采集并等待管理員審核，審核通過后方可進(jìn)入小程序。在小程序內(nèi)，護(hù)工可以查看個(gè)人信息，并使用簽到、請假、查看值班表、關(guān)聯(lián)老人等功能。家屬登錄小程序后，可以查看自家老人的監(jiān)控畫面以及老人的相關(guān)信息。智慧助老平臺功能結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

2 智慧助老平臺功能分析與設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)分為管理端、護(hù)工端和家屬端。管理員通過后臺對護(hù)工和入住人員進(jìn)行統(tǒng)一管理，護(hù)工和家屬則通過微信小程序進(jìn)行操作。以下針對不同的系統(tǒng)參與者，設(shè)計(jì)各用例圖以對不同的功能模塊及其關(guān)系進(jìn)行建模和表示，并使用E-R圖對系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.1 系統(tǒng)需求用例圖設(shè)計(jì)

管理員角色的用例圖如圖3所示。

基于上述用例圖，可以梳理出以下功能：

1） 登錄：管理員輸入賬號進(jìn)行登錄。登錄過程使用Token驗(yàn)證管理員身份，確保系統(tǒng)的安全性和數(shù)據(jù)的機(jī)密性。

2） 首頁：顯示護(hù)工與入住人員的相關(guān)人數(shù)。

3） 護(hù)工賬號管理：管理員在后臺為護(hù)工新增賬號（包括賬號和密碼） 。通過管理員審核可以有效防止惡意注冊、虛假信息等不良行為，提升系統(tǒng)的安全性。

4） 入住人員管理：后臺新增人員信息，填寫基本信息、護(hù)理等級、護(hù)理需求等。支持老人信息的查看和更新。

5） 床位管理：新增房間信息，每個(gè)房間內(nèi)包含兩張床位，為老人指定床位入住。

6） 關(guān)聯(lián)老人：管理員為每位老人分配護(hù)工，以更有效地利用護(hù)工資源，減少人力成本和管理成本，提高整體效率。

7） 值班管理：管理員具備護(hù)工排班與調(diào)度功能，可根據(jù)護(hù)理計(jì)劃、護(hù)工的工作能力和日程安排進(jìn)行排班和調(diào)度。排班與調(diào)度應(yīng)確保護(hù)工資源的合理配置和高效利用，以滿足老年人的護(hù)理需求。同時(shí)，還需為護(hù)工提供考勤和請假管理功能，以提高工作效率并減少因缺勤或遲到造成的工作中斷。

8） 考勤管理：根據(jù)小程序的簽到信息查看相關(guān)記錄，并判斷是否存在簽到異常。

9） 請假管理：根據(jù)護(hù)工在小程序端填寫的請假申請表進(jìn)行審核。

10） 查看監(jiān)控：新增監(jiān)控信息，點(diǎn)擊查看按鈕即可查看指定房間的監(jiān)控視頻。

護(hù)工角色的用例圖如圖4所示。

基于上述用例圖，可以梳理出以下功能：

1） 登錄：護(hù)工根據(jù)賬號和密碼登錄系統(tǒng)。若護(hù)工賬號未激活，則需先通過完善個(gè)人信息界面填寫個(gè)人信息并進(jìn)行人臉采集，隨后由管理端進(jìn)行審核。審核通過后，護(hù)工方可進(jìn)入首頁。

2） 首頁：護(hù)工可進(jìn)行定位人臉簽到、提交請假申請，并查看護(hù)工須知。

3） 值班表：護(hù)工可查看當(dāng)前星期的值班信息表。功能包括只看自己——僅查看當(dāng)前登錄護(hù)工在本星期的值班信息；上周/ 下周——查看上一個(gè)星期或下一個(gè)星期的值班記錄表。

4） 關(guān)聯(lián)老人：根據(jù)老人狀態(tài)顯示當(dāng)前登錄護(hù)工所關(guān)聯(lián)的老人信息，并可查看指定老人的監(jiān)控畫面。

5） 我的：顯示當(dāng)前登錄護(hù)工的個(gè)人信息，并提供退出登錄的操作功能。

家屬角色的用例圖如圖5所示。

基于上述用例圖，可以梳理出以下功能：

1） 登錄：家屬根據(jù)賬號和密碼登錄系統(tǒng)，成功登錄后進(jìn)入首頁。

2） 首頁：顯示當(dāng)前登錄家屬所關(guān)聯(lián)老人所在房間的監(jiān)控視頻。

3） 我的：顯示當(dāng)前登錄家屬的個(gè)人信息、關(guān)聯(lián)老人的信息以及老人所關(guān)聯(lián)的護(hù)工信息，并提供退出登錄的操作功能。

2.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫E-R 圖設(shè)計(jì)

本平臺采用MySQL數(shù)據(jù)庫作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)解決方案。基于前述分析，規(guī)劃了多個(gè)實(shí)體，包括管理員、用戶、家屬、監(jiān)控等實(shí)體。這些實(shí)體共同構(gòu)成了本平臺的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，為平臺的正常運(yùn)行和數(shù)據(jù)處理提供了有力支持。根據(jù)如圖6所示的E-R圖，設(shè)計(jì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)。

3 智慧助老平臺軟件主要界面及實(shí)現(xiàn)

智慧助老后臺管理軟件的開發(fā)主要采用了cript、Python、Vue等開發(fā)語言，使用JSON格式作Ja為va返S?回參數(shù)。系統(tǒng)服務(wù)器端主要使用Python進(jìn)行開發(fā)，采用PyCharm作為開發(fā)工具，并使用MySQL數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

智慧助老后臺管理軟件首頁界面如圖7所示。通過在瀏覽器地址欄中輸入 http：//localhost：8080進(jìn)入本界面。本界面顯示總體護(hù)工、老人、監(jiān)控等基本信息，例如床位使用量、老人被分配護(hù)工人數(shù)以及監(jiān)控?cái)?shù)量等。

護(hù)工賬號管理：管理員在后臺為護(hù)工新增賬號（包括賬號和密碼） 。通過管理員審核可以有效防止惡意注冊、虛假信息等不良行為，從而提升系統(tǒng)的安全性。實(shí)現(xiàn)了對護(hù)工賬號的管理，管理員可通過搜索、添加、刪除、編輯功能對護(hù)工賬號進(jìn)行統(tǒng)一管理，并通過停用、通過、拒絕等操作改變賬號狀態(tài)。

入住人員管理：管理員可在后臺新增人員信息，填寫基本信息、護(hù)理等級、護(hù)理需求等，并支持老人信息的查看和更新。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對入住人員賬號的管理，管理員可通過搜索、添加、刪除、編輯功能對入住人員賬號進(jìn)行統(tǒng)一管理。通過限定條件檢索指定老人，提高了管理效率，如圖8所示。

床位管理：支持新增房間信息，一個(gè)房間內(nèi)包含兩張床位，可為老人指定床位入住。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對床位的管理，管理員可通過添加、刪除功能對房間進(jìn)行統(tǒng)一管理。一個(gè)房間內(nèi)含有兩張床位，可為床位指定入住人員，如圖9所示。

關(guān)聯(lián)老人：管理員可為每位老人分配護(hù)工，從而更有效地利用護(hù)工資源，減少人力成本和管理成本，提高整體效率。管理員為每位入住人員分配相關(guān)護(hù)工，一位護(hù)工可以護(hù)理多個(gè)老人，如圖10所示。

值班管理：管理員具備護(hù)工排班與調(diào)度功能，可根據(jù)護(hù)理計(jì)劃、護(hù)工的工作能力和日程安排進(jìn)行排班和調(diào)度。管理員可對值班表進(jìn)行排班和編輯，為護(hù)工指定值班時(shí)間段。該頁面顯示某月所有值班信息，每天分為四個(gè)時(shí)間段：早班、午班、晚班、夜班。管理員可分別為這4個(gè)時(shí)間段添加值班人員（同一人一天只能分配一個(gè)時(shí)間段） ，如圖11所示。

考勤管理：根據(jù)小程序的簽到信息，管理員可查看護(hù)工的相關(guān)記錄并判斷是否存在簽到異常。護(hù)工通過微信小程序，在指定區(qū)域和指定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行打卡操作，打卡記錄會(huì)保存到數(shù)據(jù)庫中，并在PC端顯示。

請假管理：護(hù)工通過微信小程序填寫請假申請表進(jìn)行申請，PC端獲取護(hù)工的請假表后進(jìn)行審核。

查看監(jiān)控：支持新增監(jiān)控信息，管理員可點(diǎn)擊查看按鈕，調(diào)用監(jiān)控實(shí)時(shí)顯示指定房間內(nèi)的監(jiān)控內(nèi)容。管理員可通過此功能查看對應(yīng)房間的監(jiān)控視頻，以防止老人發(fā)生意外，如圖12所示。

智慧助老平臺相應(yīng)的微信小程序主要實(shí)現(xiàn)了護(hù)工角色登錄、上傳信息、簽到管理、值班安排、關(guān)聯(lián)老人、查看實(shí)時(shí)監(jiān)控等功能。主要運(yùn)行界面如圖13所示。智慧助老平臺小程序的開發(fā)主要使用了微信開發(fā)者工具。其主要功能模塊包括：

登錄：護(hù)工根據(jù)賬號和密碼進(jìn)行登錄，若護(hù)工賬號未激活，則需先通過完善個(gè)人信息界面填寫個(gè)人信息并進(jìn)行人臉采集，隨后由管理端進(jìn)行審核。審核通過后方可進(jìn)入首頁。護(hù)工需輸入賬號、密碼并選擇登錄角色進(jìn)行登錄。系統(tǒng)根據(jù)后端返回的狀態(tài)碼判斷登錄是否成功，并根據(jù)狀態(tài)碼跳轉(zhuǎn)至相關(guān)頁面。同時(shí)，將后端返回的Token保存到本地。

上傳信息：登錄成功后，系統(tǒng)根據(jù)賬號狀態(tài)跳轉(zhuǎn)到該頁面（賬號狀態(tài)為“未使用”或“待審核”） 。護(hù)工需填寫個(gè)人信息，驗(yàn)證身份證號并完成采集人臉信息，隨后將數(shù)據(jù)更新至數(shù)據(jù)庫中。

首頁：登錄成功后直接進(jìn)入首頁。首頁用于護(hù)工操作簽到、提交請假申請及查看護(hù)工須知功能。

簽到頁面：系統(tǒng)根據(jù)定位確定當(dāng)前位置是否為可打卡地點(diǎn)，然后調(diào)用微信小程序攝像頭進(jìn)行人臉識別。此功能可快速、準(zhǔn)確地識別護(hù)工是否在規(guī)定時(shí)間和地點(diǎn)到崗工作，并有效管理院內(nèi)安全。

值班表：護(hù)工可以查看本周或其他周的值班信息，既可以查看自己的值班信息，也可以查看所有護(hù)工的值班信息。此功能有助于更好地組織和安排護(hù)工的工作時(shí)間，確保在不同時(shí)間段有足夠的護(hù)工進(jìn)行工作，提高工作效率。同時(shí)，該功能減少了管理人員在員工工作安排上的時(shí)間和精力投入，降低了管理成本。系統(tǒng)根據(jù)管理員在管理端的排班記錄展示某一周的值班信息，并提供“上周”和“下周”按鈕供護(hù)工查看其他周的值班記錄。通過“只看自己”功能，護(hù)工可查看自己在某一周內(nèi)的值班日期和時(shí)間。

關(guān)聯(lián)老人：護(hù)工可查看自己負(fù)責(zé)的老人信息，包括不同護(hù)理需求的老人。此功能可有效節(jié)約人力成本，幫助護(hù)工更好地規(guī)劃工作時(shí)間，合理安排病人關(guān)懷和護(hù)理任務(wù)，從而提高工作效率。在此頁面，護(hù)工可查看自己所關(guān)聯(lián)的老人信息，并通過點(diǎn)擊“查看”按鈕查看老人所在病房的監(jiān)控畫面。

我的：護(hù)工可查看個(gè)人信息，包括頭像、登錄賬戶名、賬號類型、姓名、身份證號碼和手機(jī)號。此外，護(hù)工可在此頁面退出登錄。

1） 數(shù)據(jù)可視化核心代碼：利用柱狀圖顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。

4 結(jié)論

據(jù)市場調(diào)查結(jié)果表明，類似本系統(tǒng)的軟件推廣和使用較少，因此智慧助老平臺軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)和實(shí)施運(yùn)行具有較大的優(yōu)勢。本系統(tǒng)通過對護(hù)工的統(tǒng)一管理和老人實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)，不僅為這些家庭提供了專業(yè)的照顧服務(wù)，同時(shí)也分擔(dān)了部分家庭的照顧責(zé)任，使工作繁忙、無暇顧及家庭的成員能夠更好地平衡工作與家庭之間的關(guān)系，從而更好地服務(wù)老人，實(shí)現(xiàn)多樣化養(yǎng)老。

5 創(chuàng)新點(diǎn)

5.1 三端分離的設(shè)計(jì)

系統(tǒng)同時(shí)支持管理員、護(hù)工、家屬三個(gè)角色的獨(dú)立操作和管理，確保各個(gè)角色能夠清晰、便捷地執(zhí)行自己的任務(wù)。尤其是在微信小程序端的設(shè)計(jì)，使得家屬和護(hù)工可以隨時(shí)隨地獲取信息，大大提高了平臺的適應(yīng)性和用戶體驗(yàn)。

5.2 人臉識別與身份認(rèn)證機(jī)制

護(hù)工人臉采集和審核機(jī)制：系統(tǒng)在護(hù)工端引入了人臉識別和身份認(rèn)證功能。護(hù)工通過微信小程序上傳個(gè)人信息并進(jìn)行人臉采集，經(jīng)過管理員審核通過后才能進(jìn)入平臺。與傳統(tǒng)的手工審核或紙質(zhì)身份驗(yàn)證方式相比，該機(jī)制顯著提升了審核效率，并通過人臉識別技術(shù)提高了身份認(rèn)證的安全性，避免了虛假身份或未授權(quán)人員的進(jìn)入。

身份認(rèn)證與身份驗(yàn)證一體化：通過將人臉識別與身份驗(yàn)證相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了護(hù)工的“實(shí)時(shí)認(rèn)證”和“數(shù)據(jù)追溯”，確保每一位護(hù)工的身份可追溯，避免操作錯(cuò)誤或惡意行為，進(jìn)一步提升了平臺的信任度。

5.3 實(shí)時(shí)監(jiān)控與智能提醒

實(shí)時(shí)監(jiān)控與狀態(tài)更新：家屬可以通過小程序?qū)崟r(shí)監(jiān)控老人的健康狀態(tài)、護(hù)理情況及周圍環(huán)境，確保老人能夠得到及時(shí)的護(hù)理與關(guān)注。這一功能是傳統(tǒng)系統(tǒng)中所不具備的，極大地提升了家屬的參與感和安全感。

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【通聯(lián)編輯：唐一東】