基于大數據的分布式養老監護系統架構設計

摘要：隨著全球人口老齡化趨勢日益明顯，養老問題成為全球性社會挑戰，我國的老齡化問題也比較突出，傳統的養老模式已無法滿足需求。因此，研究和開發新的養老監護技術，以應對老齡化社會帶來的挑戰，已經成為一個迫切需要解決的問題。文章基于大數據技術，設計了一種面向海南特色的分布式養老監護技術架構，該架構通過構建分布式綜合監護平臺，利用移動云及AI處理技術、結合手機網關、AI家居和行為監測等手段，實現對老年人的全面監護和及時求助響應。文章的研究成果為解決海南養老服務資源分布不均等問題提供了新的思路，并對推動我國養老服務行業發展具有重要意義。

關鍵詞：大數據；分布式養老監護；技術架構；海南特色

中圖分類號：TP311" "文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2025）08-0071-03

開放科學（資源服務） 標識碼（OSID）

0 引言

海南作為一個具有獨特地理環境和文化背景的地區，其養老服務需求也具有一定的特殊性，海南宜人的氣候和環境吸引了大量老年人前來養老。然而，海南的養老服務資源分布不均，特別是在一些偏遠地區，養老服務設施和專業人員相對匱乏[1]。因此，本文旨在大數據背景下，并對分布式養老監護系統架構的各個模塊進行詳細設計，以期為提升海南養老服務的整體水平。

1 海南特色分布式養老監護技術架構的意義

海南特色分布式養老監護技術架構的意義在于，它能夠充分利用海南獨特的地理和文化優勢，結合現代信息技術，為老年人提供更加個性化和高效的養老服務。通過分布式綜合監護平臺的構建，可以實現對老年人健康狀況的實時監控和數據分析，從而及時發現潛在的健康問題并提供相應的醫療建議和干預措施。

1） 解決海南養老服務資源分布不均的問題：分布式架構可以將養老服務資源整合到統一的平臺上，打破地域限制，使偏遠地區的老年人也能享受到優質的養老服務。

2） 提高養老服務的效率和質量：通過大數據分析和人工智能技術，可以實現對老年人健康狀況和行為的實時監控和預警，及時發現潛在的風險，并提供個性化的養老服務。

3） 促進海南養老產業的發展：該架構的應用可以推動海南養老服務模式的創新，促進養老產業與信息技術的深度融合，為海南經濟發展注入新的活力。

2 海南特色分布式養老監護技術架構設計

通過先進的信息技術手段，以人為本、安全可靠、技術先進、可擴展性強為原則，構建一個安全、可靠、高效、便捷的分布式養老監護系統，為老年人提供全方位、個性化的養老服務。在總體架構的設計中，分布式綜合監護平臺是核心，它包括數據庫和AI處理器，負責收集和分析老年人的健康數據和行為信息。移動云技術的應用，使得監護平臺能夠實現遠程訪問和數據共享，提高了監護的靈活性和效率。手機、網關：老年人可以通過手機App查看自己的健康數據、發送求助信息、與家人進行視頻通話等。網關負責連接手機與監護平臺，實現數據的傳輸和交互。智慧家居視頻監護環境檢測： 當系統監測到老年人家中出現異常情況，例如：老年人長時間沒有活動、家中發生火災等，會自動向監護人發送報警信息。AI家居行為監測系統則通過智能家居收集老年人的行為數據，利用人工智能技術進行分析，預測和防范潛在的安全風險。來人求助模塊，為老年人提供了一種便捷的求助方式，當遇到緊急情況時，老年人可以通過該模塊快速聯系到家人或監護人員。模塊化監護系統的設計，使得整個監護平臺更加靈活，可以根據老年人的具體需求進行定制化服務。

通過上述技術架構的設計（如圖1所示） ，海南特色分布式養老監護技術能夠為老年人提供全方位的監護服務，確保他們的健康和安全，同時也為海南乃至全國的養老服務行業提供了新的發展方向和技術支持。

2.1 分布式綜合監護平臺

在分布式綜合監護平臺的設計中，采用了云平臺和物聯網技術。通過云平臺，監護平臺可以提供遠程訪問功能，方便用戶隨時隨地查看老人的健康信息和行為信息，提高了監護的靈活性。通過物聯網技術，監護平臺可以與家居環境中的傳感器相連，實時收集老年人的健康數據和行為數據，并將其發送到云平臺進行分析處理。云平臺可以與用戶進行數據共享和交互，并根據老年人的健康數據和行為數據提供個性化的監護服務。

分布式綜合監護平臺包含數據庫和 AI處理器。數據庫提供對老年人健康信息和行為數據進行存儲和管理的功能，包括用戶管理、位置信息管理、健康記錄管理、行為記錄管理等。例如，健康狀況評估：通過收集老年人的血壓、血糖、心率等數據，利用機器學習算法建立健康狀況預測模型，及時發現潛在的健康風險。AI處理器主要負責處理來自數據庫的海量數據，并利用大數據分析技術對老年人的健康數據和行為信息進行分析處理，包括健康狀況評估、異常檢測、行為異常檢測等功能。例如，異常檢測，通過分析老年人的行為數據包括活動軌跡、睡眠時間、用水用電情況等，識別異常行為模式，及時發現老年人可能遇到的危險。由于老年人往往患有多種疾病，所以需要對這些數據進行綜合分析，找出其中與老年人健康有關的關鍵信息。其實現程序如下：

#include lt;stdio.hgt;

#include lt;string.hgt;

// 定義老人信息結構體

typedef struct {

char name[50];

int id;

int location;

int healthValue;

int behaviorFlag;

} Elderly;

// 初始化老人信息

void initElderly（Elderly *e， const char *name， int id， int loc， int health， int behavior） {

strcpy（e-gt;name， name）;

e-gt;id = id;

e-gt;location = loc;

e-gt;healthValue = health;

e-gt;behaviorFlag = behavior;

}

// 用戶管理 - 打印老人信息

void printElderlyInfo（Elderly e） {

printf（\"姓名： %s， ID： %d， 位置： %d， 健康值： %d， 行為標志： %d＼n\"，

e.name， e.id， e.location， e.healthValue， e.behaviorFlag）;

}

// 位置信息管理 - 更新位置

void updateLocation（Elderly *e， int newLocation） {

e-gt;location = newLocation;

}

// 健康記錄管理 - 更新健康值

void updateHealth（Elderly *e， int newHealth） {

e-gt;healthValue = newHealth;

}

// 行為記錄管理 - 更新行為標志

void updateBehavior（Elderly *e， int newBehavior） {

e-gt;behaviorFlag = newBehavior;

}

int main（） {

Elderly elder1;

initElderly（amp;elder1， \"張三\"， 1， 101， 85， 1）;

printElderlyInfo（elder1）;

// 更新位置

updateLocation（amp;elder1， 102）;

// 更新健康值

updateHealth（amp;elder1， 90）;

// 更新行為標志

updateBehavior（amp;elder1， 0）;

printElderlyInfo（elder1）;

return 0;

}

注釋說明：

-" Elderly 結構體：用于存儲老人的姓名、編號、位置、健康值和行為標志等信息。

-" initElderly 函數：用于初始化一個老人結構體的信息。

-" printElderlyInfo 函數：打印出老人結構體中存儲的信息。

-" updateLocation 函數：根據輸入的新位置更新老人結構體中的位置信息。

-" updateHealth 函數：根據輸入的新健康值更新老人結構體中的健康值信息。

-" updateBehavior 函數：根據輸入的新行為標志更新老人結構體中的行為標志信息。

-" main 函數：初始化一個老人信息，然后進行信息打印，接著分別更新位置、健康值和行為標志，并再次打印信息。

2.2 移動云

基于云計算技術，為老年人提供實時定位、健康監測和行為分析等服務。通過移動云，家屬和護理人員能夠遠程掌握老人的生活狀況，及時做出響應。在上述代碼示例中，通過更新函數，實際上是在模擬這一過程，確保老人的各項數據能夠即時更新，增強安全保障。歸納總結為以下幾點：數據存儲和管理：移動云為監護平臺提供海量數據的存儲空間，并提供數據備份、恢復等功能，確保數據的安全性和可靠性。實時數據分析：移動云平臺可以對老年人的健康數據和行為信息進行實時分析，及時發現異常情況，并向監護人發送預警信息。遠程訪問和控制：監護人可以通過手機App遠程查看老年人的健康數據、活動軌跡等信息，并可以遠程控制智能家居設備[2]。

其實現程序如下：

#include lt;stdio.hgt;

#include lt;string.hgt;

// 模擬數據存儲（這里簡單用一個結構體數組存儲老人信息）

ElderlyInfo storage[10];

int numStored = 0;

// 存儲老人信息函數

void storeElderlyInfo（const char *name， int healthData， const char *activityTrack） {

if （numStored lt; 10） {

strcpy（storage[numStored].name， name）;

storage[numStored].healthData = healthData;

strcpy（storage[numStored].activityTrack， activityTrack）;

numStored++;

} else {

printf（\"存儲空間已滿。＼n\"）;

}}

// 模擬實時數據分析（簡單判斷健康數據是否異常）

void realTimeAnalysis（） {

for （int i = 0; i lt; numStored; i++） {

if （storage[i].healthData gt; 180） {

// 假設血壓值大于 180 為異常，發送預警信息

printf（\"預警：%s 的健康數據異常！血壓值過高。＼n\"， storage[i].name）;

}}}

// 存儲老人信息

storeElderlyInfo（\"張三\"， 170， \"從臥室走到客廳\"）;

storeElderlyInfo（\"李四\"， 190， \"在花園活動\"）;

// 進行實時數據分析

realTimeAnalysis（）;

// 遠程訪問控制

remoteAccessControl（）;

return 0;

}

注釋說明：

-" storage 數組：模擬數據存儲的空間，用來存儲老人信息。

-" numStored：記錄已經存儲的老人信息數量。

-" storeElderlyInfo 函數：將老人的姓名、健康數據和活動軌跡信息存儲到 storage 數組中。

-" realTimeAnalysis 函數：模擬實時數據分析，這里簡單判斷健康數據（血壓值） 是否大于 180，如果大于則發送預警信息。

-" main 函數：演示了存儲老人信息、進行實時數據分析以及遠程訪問控制的過程。

2.3 手機終端與網關

2.3.1 手機終端

作為老年人與監護平臺交互的終端設備，可以實現健康數據采集、緊急求助、視頻通話等功能。首先，手機終端能夠實時采集老年人的健康數據，包括心率、血壓、血糖等關鍵指標，通過內置的傳感器和相關應用程序，將這些數據傳輸到監護平臺，供醫護人員和家屬隨時查看和分析。其次，手機終端還具備緊急求助功能，一旦老年人遇到突發狀況，只須按下特定的按鈕或通過語音指令，即可迅速聯系到預設的緊急聯系人或監護平臺，確保在緊急情況下能夠得到及時的幫助。此外，手機終端還支持視頻通話功能，使得老年人可以與家人、朋友或醫護人員進行面對面的交流，不僅拉近了彼此的距離，還能夠更好地傳達情感和信息。總之，手機終端作為老年人與監護平臺交互的重要工具，不僅提高了老年人的生活質量，還為他們的安全和健康提供了有力保障。

2.3.2 網關

負責連接手機終端與監護平臺，實現數據的傳輸和轉發，并可以對數據進行初步的處理和分析。它不僅負責實現數據的傳輸和轉發，確保信息能夠在兩者之間順暢流通，還具備初步處理和分析數據的能力。通過這種方式，網關設備能夠對傳輸過來的數據進行初步的篩選和整理，以便于監護平臺更高效地接收和處理這些信息[3]。

2.4 智慧家居視頻監護與環境檢測

智慧家居系統中的視頻監護和環境檢測功能可以提供更加詳盡和全面的監控與檢測服務。具體來說，視頻監護功能利用高清攝像頭和智能分析技術，實時監控家庭內部的動態，確保家庭成員的安全。用戶可以通過手機或其他智能設備隨時隨地查看家中的實時視頻畫面，同時系統還能自動識別異常情況，并立即向用戶發送警報通知。

2.4.1 視頻監控

通過在家中安裝攝像頭，可以實時監控老年人的活動情況，及時發現異常情況，例如：跌倒、暈厥等。

2.4.2 環境檢測

通過安裝傳感器，可以實時監測老年人家中的溫度、濕度、煙霧濃度等環境參數，及時發現異常情況，例如：火災、煤氣泄漏等[4]。

智能家居設備包括智能門窗、智能門鎖、紅外傳感器等。當老人進出家門時，它們可以自動將其識別為訪客，并提醒監護人。

2.5 AI家居行為監測與來人求助

在現代智能家居系統中，AI家居行為監測與來人求助功能已經成為一項重要的技術應用。AI家居行為監測，通過先進的傳感器和人工智能算法，系統能夠實時監測家庭成員的活動模式和行為習慣。通過分析老年人的行為數據，例如：活動軌跡、睡眠時間、用水用電情況等，識別異常行為模式，及時發現老年人可能遇到的危險。來人求助，當系統檢測到異常行為或潛在的安全威脅時，老年人可以通過手機App、緊急按鈕等方式發送求助信息，監護人可以及時收到求助信息并采取相應的措施[5]。

3 結束語

隨著技術的不斷發展和應用的不斷深入，分布式養老監護技術架構將為老年人提供更加全面、高效和個性化的養老服務，推動海南養老產業的創新和發展。本研究主要集中在技術架構的設計上，尚未進行具體的系統開發和應用測試。未來將進一步完善系統功能，開發相應的App和平臺，并進行實際應用測試，以驗證系統的有效性和可靠性。

參考文獻：

[1] 王炳宇.基于七普數據的中國老齡人口空間分布及養老資源匹配分析[D].鄭州：河南財經政法大學，2023.

[2] 陳京.移動云服務環境下的用戶異常行為檢測[D].洛陽：河南科技大學，2017.

[3] Jonathan Hayes.讓生活更有安全感：智能門鈴攝像頭[J].工業設計，2023（11）：13.

[4] 關天民，熊亮，馬宇飛.基于分布式壓力采集技術的養老監護系統[J].大連交通大學學報，2017，38（1）：99-102.

[5] 劉子琪，王芳，曾顯，等.基于物聯網的社區智慧養老系統設計[J].工業儀表與自動化裝置，2024（1）：34-37，46.

【通聯編輯：梁書】