摘 要：智慧養(yǎng)老是為了給老年人提供健康、舒適和安全的生活，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過(guò)各類(lèi)傳感器智能感知，遠(yuǎn)程監(jiān)控老人的日常生活狀況，使其信息化和智能化。本文結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、RFID、傳感器等技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種基于可穿戴設(shè)備的智慧養(yǎng)老服務(wù)平臺(tái)。該平臺(tái)利用多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)傳送給中心節(jié)點(diǎn)進(jìn)行存儲(chǔ)和處理，使用GSM/GPRS無(wú)線通信模塊將處理好的數(shù)據(jù)傳送給后臺(tái)服務(wù)中心，達(dá)到實(shí)時(shí)服務(wù)的目的。

關(guān)鍵詞：智慧；養(yǎng)老；可穿戴設(shè)備；平臺(tái)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP319 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 引言（Introduction）

人口老齡化是21世紀(jì)大部分國(guó)家所面臨的重要議題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，未來(lái)20年我國(guó)老年人口仍將快速增長(zhǎng)。目前，我國(guó)65歲及以上老人已達(dá)1.3億，占人口總數(shù)的9.1%，預(yù)測(cè)到2030年將達(dá)到近2億左右。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展以及老年人生活水平的逐步提高，其服務(wù)需求不再受限于普通的家庭生活照料，而進(jìn)一步發(fā)生了明顯的變化，高檔次的監(jiān)護(hù)保健服務(wù)將成為其發(fā)展趨勢(shì)之一。如何確保老年人的養(yǎng)老問(wèn)題將日愈突顯出來(lái)，成為當(dāng)前社會(huì)最為關(guān)注的熱點(diǎn)及難點(diǎn)問(wèn)題之一。

“智慧養(yǎng)老”是最近流行的一種養(yǎng)老模式。概而論之，智慧養(yǎng)老就是為了給老年人提供健康、舒適和安全的生活，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過(guò)各類(lèi)傳感器智能感知，遠(yuǎn)程監(jiān)控老人的日常生活狀況，使其信息化和智能化。其核心是采用先進(jìn)的信息技術(shù)和管理手段，比如傳感器、RFID、移動(dòng)通信、智能數(shù)據(jù)融合及遠(yuǎn)程服務(wù)等IT技術(shù)，將老年人、服務(wù)人員、老人家屬、醫(yī)療機(jī)構(gòu)等相關(guān)人員密切聯(lián)系起來(lái)[1]。

本文根據(jù)當(dāng)前老年人的各種需求，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于可穿戴設(shè)備的智慧養(yǎng)老服務(wù)平臺(tái)。該平臺(tái)可以將傳感器獲取的各項(xiàng)老人身體參數(shù)，利用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)送給老年人使用的可穿戴設(shè)備。最后通過(guò)可穿戴無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)提交給遠(yuǎn)程管理中心的服務(wù)端。同時(shí)將服務(wù)端發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)顯示在老年人的可穿戴設(shè)備上，從而解決傳統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備無(wú)法實(shí)時(shí)實(shí)地提供檢測(cè)服務(wù)的問(wèn)題。

2 智慧養(yǎng)老服務(wù)平臺(tái)需求分析（Requirements

analysis of service platform for smart pension）

對(duì)于老人來(lái)說(shuō)，最大的問(wèn)題除了健康狀況外，同時(shí)也會(huì)隨著年紀(jì)的增大，記憶力和注意力的下降，生理機(jī)能的衰退，日常操作能力的降低等。因此根據(jù)老人的需求，提出利用可穿戴設(shè)備將移動(dòng)互聯(lián)及物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)應(yīng)用在老年人的日常生活中，為老年人提供室內(nèi)外定位服務(wù)、定時(shí)上門(mén)服務(wù)、請(qǐng)求應(yīng)答呼叫服務(wù)以及個(gè)性化服務(wù)等。

（1）室內(nèi)外定位追蹤服務(wù)。該類(lèi)服務(wù)主要為了便于老人家屬及服務(wù)人員更加便利的獲取老人當(dāng)前的位置信息。其包括室內(nèi)定位和室外定位服務(wù)兩部分。在室內(nèi)當(dāng)老人發(fā)生突發(fā)事件或日常生活所需時(shí)，可以通過(guò)室內(nèi)定位服務(wù)快速確定老人的具體位置。在室外當(dāng)老人迷路或走失甚至發(fā)生緊急情況時(shí)，服務(wù)人員可以在第一時(shí)間找到老人的當(dāng)前位置進(jìn)行實(shí)時(shí)追蹤，對(duì)老人進(jìn)行相應(yīng)的救護(hù)，保證老人的安全。

（2）定時(shí)上門(mén)服務(wù)。該類(lèi)服務(wù)主要為老人提供了以家庭日常生活所需的各種上門(mén)服務(wù)，包括家居清潔、生活照料、拿藥看病、上門(mén)送餐、物業(yè)維修等服務(wù)；同時(shí)由于子女白天在外工作，老人獨(dú)自在家，服務(wù)人員也為老年人定時(shí)上門(mén)提供精神慰藉等服務(wù)，以維護(hù)老年人的身心健康。

（3）請(qǐng)求應(yīng)答呼叫服務(wù)。該類(lèi)服務(wù)主要考慮到老年人行動(dòng)不便以及護(hù)理需求的隨機(jī)性，提供了一項(xiàng)請(qǐng)求應(yīng)答呼叫服務(wù)[2]。通過(guò)此服務(wù)，老人在遇到突發(fā)事件或需要服務(wù)時(shí)，可直接通過(guò)語(yǔ)音等方式聯(lián)系服務(wù)人員，服務(wù)人員在獲知一線信息后能及時(shí)對(duì)老年人的需求做出相應(yīng)的反應(yīng)，搭建了一條高效可靠的通信鏈路，提高了監(jiān)護(hù)老人的效率，實(shí)現(xiàn)了老人與服務(wù)人員、老人家屬之間的實(shí)時(shí)溝通，通過(guò)語(yǔ)音服務(wù)可更快速的獲取大量有效信息，提高其人性化水平。

（4）個(gè)性化服務(wù)。該類(lèi)服務(wù)主要根據(jù)老年人的身體狀況、家庭情況和個(gè)人所需等的不同，一旦后臺(tái)接收到老人通過(guò)可穿戴設(shè)備發(fā)出的信息，服務(wù)人員即會(huì)做出有針對(duì)性的服務(wù)。此外，老人家屬也可事先在后臺(tái)設(shè)置老人的各種信息和需求，平臺(tái)會(huì)根據(jù)不同的設(shè)置，按時(shí)提示老人，比如服藥、運(yùn)動(dòng)等消息，為及時(shí)掌握每位老人的不同需求提供了個(gè)性化服務(wù)。

3 智慧養(yǎng)老服務(wù)平臺(tái)設(shè)計(jì)（Design of service

platform for smart pension）

3.1 平臺(tái)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

智慧養(yǎng)老是指借助物聯(lián)網(wǎng)、傳感器和RFID等，來(lái)改善人們的生活方式，提高實(shí)時(shí)交互信息的處理能力和反應(yīng)速度，提高老年人養(yǎng)老的綜合信息化技術(shù)。平臺(tái)基于可穿戴設(shè)備，以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、通信技術(shù)為基礎(chǔ)，根據(jù)智慧養(yǎng)老中新技術(shù)的應(yīng)用，特別是物聯(lián)網(wǎng)、RFID、傳感網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)行了智慧養(yǎng)老服務(wù)平臺(tái)的整體架構(gòu)設(shè)計(jì)，如圖1所示。

圖1 整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

Fig.1 System architecture design

智慧養(yǎng)老服務(wù)平臺(tái)包括室內(nèi)外定時(shí)追蹤服務(wù)、服務(wù)人員定時(shí)上門(mén)服務(wù)、請(qǐng)求應(yīng)答呼叫服務(wù)、個(gè)性化服務(wù)四大模塊。平臺(tái)內(nèi)部各個(gè)模塊之間的數(shù)據(jù)交換采用了SOA的方式，同時(shí)老人個(gè)人信息管理數(shù)據(jù)主要通過(guò)與服務(wù)器端的數(shù)據(jù)進(jìn)行同步實(shí)時(shí)更新，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。此外，數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中，正常運(yùn)行時(shí)間不間斷，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定的情況下將數(shù)據(jù)保存到本地。

3.2 平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

伴隨著硬件技術(shù)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展，平臺(tái)采用的可穿戴設(shè)備均擁有串口傳輸和并行傳輸兩種數(shù)據(jù)傳輸模式。在每個(gè)老人家里，均安裝了一個(gè)家庭客戶(hù)端，此客戶(hù)端主要進(jìn)行當(dāng)前用戶(hù)的收集、整理、與老人及服務(wù)平臺(tái)的信息交互。家庭客戶(hù)端可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)或無(wú)線等技術(shù)實(shí)現(xiàn)與養(yǎng)老服務(wù)平臺(tái)的互通互聯(lián)。老人的家屬和服務(wù)人員也是平臺(tái)的重要組成部分，這些與之相關(guān)的人員可以通過(guò)移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)與服務(wù)平臺(tái)進(jìn)行交互。如圖2所示，是本平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

Fig.2 Network architecture

4 智慧養(yǎng)老服務(wù)平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)分析（Analyzing

the key technology of service platform for smart

pension）

4.1 ZigBee技術(shù)

為了對(duì)老人進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，該平臺(tái)需具備強(qiáng)大的組網(wǎng)功能?？紤]到ZigBee技術(shù)具有成本低、速率低、功耗低、可靠性高、應(yīng)用簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，而且可自動(dòng)組網(wǎng)，具有動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的可重構(gòu)性，因此在進(jìn)行前端監(jiān)測(cè)信息與后臺(tái)服務(wù)器的連接中，本平臺(tái)采用了ZigBee技術(shù)。利用ZigBee技術(shù)在室內(nèi)形成無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，在匯集節(jié)點(diǎn)集聚通過(guò)傳感器節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)來(lái)的信息，通過(guò)設(shè)置網(wǎng)關(guān)與Internet相連，將信息傳送到養(yǎng)老服務(wù)中心，服務(wù)人員和老人家屬可以通過(guò)訪問(wèn)養(yǎng)老服務(wù)平臺(tái)獲取老人相關(guān)信息。

本平臺(tái)的設(shè)計(jì)由若干ZigBee協(xié)調(diào)器及帶有固定功能的ZigBee節(jié)點(diǎn)共同組成，通過(guò)ZigBee套件連接不同的傳感器或執(zhí)行器來(lái)實(shí)現(xiàn)每個(gè)模塊相應(yīng)的功能，最終由ZigBee協(xié)調(diào)器接收處理結(jié)果或執(zhí)行的命令。

4.2 RFID定位技術(shù)

室內(nèi)是與人類(lèi)生活關(guān)系最密切的場(chǎng)所，大量人類(lèi)的應(yīng)用需求都與室內(nèi)定位服務(wù)相關(guān)，例如室內(nèi)物品的存放位置、老人的位置等等，但由于室內(nèi)信號(hào)會(huì)受到門(mén)窗、墻壁等障礙物的影響，而且人員的定位對(duì)室內(nèi)環(huán)境和精確度要求比較高，傳統(tǒng)的定位技術(shù)無(wú)法滿(mǎn)足其需要，因此解決起來(lái)比較復(fù)雜，同時(shí)近年來(lái)室內(nèi)定位技術(shù)也隨之成為比較熱門(mén)的研究領(lǐng)域之一。目前在室內(nèi)環(huán)境下，大多數(shù)定位系統(tǒng)暴露了諸多缺點(diǎn)，而射頻識(shí)別定位技術(shù)以其非視距、成本低、功耗低、能快速確定目標(biāo)位置等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為室內(nèi)定位技術(shù)的解決方案之一。因此，在室內(nèi)為了實(shí)時(shí)定位老人的位置信息，本平臺(tái)采用了射頻識(shí)別定位技術(shù)，能更加精確的對(duì)老年人進(jìn)行自動(dòng)實(shí)時(shí)識(shí)別和追蹤，確保了老年人的安全。

4.3 傳感器技術(shù)

傳感器技術(shù)的工作原理是通過(guò)內(nèi)置的體溫、壓力感應(yīng)、生物等傳感器，采集老人的身體狀態(tài)信息，迅速提取并分析相關(guān)傳來(lái)的數(shù)據(jù)，傳遞給協(xié)調(diào)器[3]。其目的是監(jiān)測(cè)人體特征，如脈搏、體溫、心跳血壓、血氧飽和度和心電等。目前對(duì)于老年人而言，他們的可穿戴設(shè)備可能是一部老人智能手機(jī)、智能腕表或智能眼鏡，這類(lèi)可穿戴設(shè)備除了具備通話(huà)、語(yǔ)音等基本功能外，還具備一鍵求救、迅速定位以及實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)老人如脈搏、血壓、體溫、心電等的身體健康狀況。當(dāng)某一傳感器監(jiān)測(cè)到老人的某一項(xiàng)身體參數(shù)超出正常限值時(shí)，可穿戴設(shè)備會(huì)主動(dòng)報(bào)警或發(fā)出語(yǔ)音提示消息。例如當(dāng)老人血壓超過(guò)一定的上限時(shí)，終端設(shè)備會(huì)自動(dòng)報(bào)警，通知養(yǎng)老服務(wù)中心。上述都屬于主動(dòng)監(jiān)測(cè)老年人的身體狀況，平臺(tái)也提供了一個(gè)語(yǔ)音模塊，方便了老人在遇到突發(fā)事件或感到身體狀況不舒服時(shí)，通過(guò)按鍵進(jìn)行主動(dòng)求助。因?yàn)槔先私K端是可穿戴式的，所以對(duì)傳感器的性能要求比較高，如精度要高、功耗要低和體積要小等。而且由于本平臺(tái)采用了RFID技術(shù)，所以在傳感器的選用中，我們使用了一款帶有內(nèi)嵌傳感器的射頻芯片，此芯片可以外接多個(gè)不同類(lèi)型的傳感器。

4.4 數(shù)據(jù)融合技術(shù)

數(shù)據(jù)融合的基本原理是通過(guò)合理高效使用各種傳感器，有效利用傳感器技術(shù)，依據(jù)某種算法或優(yōu)化準(zhǔn)則，在時(shí)空上將各類(lèi)傳感器進(jìn)行互補(bǔ)與冗余信息的組合，最終形成對(duì)監(jiān)測(cè)對(duì)象的統(tǒng)一進(jìn)行描述。數(shù)據(jù)融合的目標(biāo)是通過(guò)對(duì)信息的優(yōu)化組合，利用各種傳感器感知的信息，更精確的描述監(jiān)護(hù)對(duì)象的狀況以及當(dāng)前所在的環(huán)境。

本平臺(tái)采用像素級(jí)融合方法，直接將采集到的來(lái)自于各種傳感器的未經(jīng)過(guò)預(yù)處理的原始數(shù)據(jù)，如時(shí)間、心跳、體溫、血壓、脈搏、血氧飽和度和心電等七種數(shù)據(jù)與定位信息進(jìn)行融合的一種方式。

5 結(jié)論（Conclusion）

智慧養(yǎng)老是大勢(shì)所趨。可穿戴、物聯(lián)網(wǎng)等作為新一代高科技技術(shù)能夠很好的服務(wù)于智慧養(yǎng)老產(chǎn)業(yè)。本文針對(duì)當(dāng)前老年人的需求，依托可穿戴技術(shù)設(shè)計(jì)了一套軟硬件相結(jié)合的智慧養(yǎng)老服務(wù)平臺(tái)。它通過(guò)信息傳感裝置，如傳感器技術(shù)、RFID技術(shù)、ZigBee技術(shù)和無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)等，以數(shù)據(jù)融合的方式，按照事先制定的協(xié)議將信息傳至后臺(tái)服務(wù)器終端，最終實(shí)現(xiàn)智慧養(yǎng)老的目標(biāo)。該平臺(tái)對(duì)于如何防止可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)，以及維護(hù)老年人的身心健康，起到了有力的推動(dòng)作用。

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作者簡(jiǎn)介：

朱靜宜（1982-），女，碩士，副教授.研究領(lǐng)域：云計(jì)算，物

聯(lián)網(wǎng).