陳潔萍，王顯軒，陸世鵬，仝瑞普

（廣西職業(yè)技術(shù)學(xué)院 大數(shù)據(jù)學(xué)院，廣西 南寧）

前言

國家統(tǒng)計局發(fā)布的第七次全國人口普查數(shù)據(jù)顯示[1]，全國人口共14.1 億人，其中65 歲及以上人口有1.9 億人，占總?cè)丝诒戎剡_13.5%。根據(jù)預(yù)測，我國將在2025 年左右，由老齡化社會進入老齡社會，屆時65 周歲以及以上人口將達到14%；到2050 年的時候，老年人將接近3.8 億，占比27.9%。如何應(yīng)對老年人的養(yǎng)老問題，成為我國社會生活中需要極度關(guān)注的問題。經(jīng)調(diào)查，我國的養(yǎng)老模式主要有居家養(yǎng)老、社區(qū)居家養(yǎng)老和機構(gòu)養(yǎng)老三種方式[2]，其中居家養(yǎng)老占96%，社區(qū)養(yǎng)老占1%，機構(gòu)養(yǎng)老占3%，居家養(yǎng)老成為了主要的養(yǎng)老方式[3]。但傳統(tǒng)的居家養(yǎng)老，由于子女不在身邊，居家老人生病或者發(fā)生意外往往不能被及時發(fā)現(xiàn)。目前，對老年人居家遠程監(jiān)測陪護以及遠程健康監(jiān)測系統(tǒng)的研究，讓子女、社區(qū)人員可以通過遠程對老人的居家養(yǎng)老情況進行查看和了解，完善老人的居家養(yǎng)老質(zhì)量，提升老年人的幸福指數(shù)，促進家庭和諧，從而為推動整個和諧社會的建設(shè)發(fā)揮積極作用。

1 基于5G 通信技術(shù)的老年人居家監(jiān)控系統(tǒng)

眾所周知，5G 的三種應(yīng)用場景有eMBB，mMTC，uRLLC。eMBB 就是增強大寬帶移動通信，這部分常見的應(yīng)用就是我們生活中的手機對基站的通信；uRLLC是高可靠低時延連接，這部分常見的應(yīng)用是無人駕駛，港口貨運調(diào)度，無人采礦等；mMTC 就是海量物聯(lián)，這部分常見的應(yīng)用是智能家居。5G 包括三類標(biāo)準(zhǔn)分別是LTE（授權(quán)頻道）、LTE-U（非授權(quán)頻道）和NBIoT（授權(quán)頻道）。NB-IoT（窄帶物聯(lián)網(wǎng)）是5G 的一部分，也是5G 商用的前奏和基礎(chǔ)，5G 的實現(xiàn)需要建立在NB-IOT 的基礎(chǔ)上。本系統(tǒng)就是設(shè)計一個基于NBIOT 技術(shù)的的老年人居家監(jiān)控系統(tǒng)。

1.1 系統(tǒng)總體框架

本文基于5G 通信技術(shù)的老年人居家監(jiān)控系統(tǒng)的方案設(shè)計包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計[4-5]。硬件設(shè)計主要包括老年人身體信息（位置信息、運動軌跡、血壓、血氧、心率等信息）采集電路模塊和網(wǎng)絡(luò)傳輸電路模塊。通過對信息采集電路的工作原理及元器件工作機理的分析并完成其硬件電路設(shè)計；軟件設(shè)計包括研究通過相應(yīng)的算法把采集到的信息通過5G 網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)皆品?wù)平臺，同時設(shè)計基于Android 手機的APP 和Web 應(yīng)用程序，即設(shè)計一個基于5G 通信技術(shù)的老年人居家監(jiān)控系統(tǒng)，能實現(xiàn)利用5G 網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膶崟r性和很好的特性實時傳輸采集電路采集到的居家老人的定位、活動軌跡以及基本的身體生理參數(shù)，并通過5G 無線傳輸模塊傳輸?shù)皆破脚_上，提供給遠端的家屬通過手機APP 查看居家老人的狀態(tài)信息的功能。

本文基于5G 通信技術(shù)的老年人居家監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)如圖1 所示。

圖1 總體系統(tǒng)架構(gòu)

1.2 硬件電路模塊

5G 通信技術(shù)的老年人居家監(jiān)控系統(tǒng)的硬件電路模塊主要包括老人信息采集處理模塊以及5G 無線傳輸模塊，兩模塊之間通過串口來完成連接，如圖2 所示。圖2 中，老人信息采集處理模塊電路由主控芯片STM32L476 和GPS 北斗定位電路、血氧信息采集電路、心率血壓采集電路以及運動軌跡電路等老人生理參數(shù)以及定位信息的采集電路構(gòu)成[6]。心率血壓采集電路采用MKB0805 動態(tài)心率血壓壓力傳感器模塊，心率血氧信息采集電路采用MAX30100 傳感器模塊，運動軌跡及定位信息采用GPS 北斗定位處理模塊。

圖2 老人信息采集處理模塊電路

5G 無線傳輸模塊是基于NB-LOT 技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊，該模塊用于實現(xiàn)老人信息采集處理模塊與云服務(wù)平臺之間的數(shù)據(jù)交換。該部分電路采用BC20 開發(fā)電路來完成，該開發(fā)平臺支持NB-LOT 技術(shù)的傳輸電路，支持使用者做二次開發(fā)使用。

1.3 軟件模塊

5G 通信技術(shù)的老年人居家監(jiān)控系統(tǒng)的軟件模塊的作用是整體規(guī)劃整個居家養(yǎng)老監(jiān)控系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)，整體分析總體程序控制進程。本系統(tǒng)的軟件設(shè)計部分主要包括：老人信息采集處理模塊軟件、5G 傳輸模塊軟件、手機應(yīng)用APP 以及Web 應(yīng)用軟件。老人信息采集處理模塊和5G 傳輸模塊軟件的作用主要完成老年人的身體生理數(shù)據(jù)（如心率、血氧、血壓）、定位、活動軌跡等信息的采集，再把數(shù)據(jù)通過5G 傳輸模塊向云平臺傳輸；開發(fā)的手機應(yīng)用APP 軟件提供用戶通過Android 手機遠程查看居家老人的實時情況；Web應(yīng)用軟件提供用戶通過Android 手機遠程查看居家老人的實時情況。其中老人信息采集處理模塊的軟件主要由主控芯片STM32L476 完成底層控制；5G 傳輸模塊通過BC20 開發(fā)電路軟件和NB 卡，依賴目前5G 的三個標(biāo)準(zhǔn)之一的NB－Iot 網(wǎng)絡(luò)，使用MQTT 協(xié)議，實現(xiàn)老人信息采集模塊的數(shù)據(jù)向中國移動公司開發(fā)的oneNET 云平臺傳輸；Android 手機APP 與Web 應(yīng)用軟件通過HTTP 協(xié)議從oneNET 云平臺獲得數(shù)據(jù)，隨時提供給用戶遠程查看數(shù)據(jù)，其中Android 手機APP為基于oneNET 云平臺自行開發(fā)的APP。圖3 所示是系統(tǒng)的軟件模塊組成框圖。

圖3 系統(tǒng)軟件模塊框圖

2 結(jié)論

基于5G 通信技術(shù)的老年人居家監(jiān)控系統(tǒng)研究和設(shè)計，將現(xiàn)代通信技術(shù)應(yīng)用到社會養(yǎng)老領(lǐng)域，為更多的老年人、家庭以及社區(qū)老年人管理工作提供便利，能大大減少政府和社會的養(yǎng)老工作的負擔(dān)，也為提升老年人居家養(yǎng)老服務(wù)質(zhì)量、建立和諧家庭、和諧社區(qū)以及和諧社會發(fā)揮了積極的作用。