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)，通過各類傳感器智能感知，遠程監(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)計了一種基于可穿戴設(shè)備的智慧養(yǎng)老服務(wù)平臺。該平臺利用多個傳感器節(jié)點進行數(shù)據(jù)采集，通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)傳送給中心節(jié)點進行存儲和處理，使用GSM/GPRS無線通信模塊將處理好的數(shù)據(jù)傳送給后臺服務(wù)中心，達到實時服務(wù)的目的。

關(guān)鍵詞：智慧；養(yǎng)老；可穿戴設(shè)備；平臺

中圖分類號：TP319 文獻標識碼：A

1 引言（Introduction）

人口老齡化是21世紀大部分國家所面臨的重要議題。據(jù)統(tǒng)計，未來20年我國老年人口仍將快速增長。目前，我國65歲及以上老人已達1.3億，占人口總數(shù)的9.1%，預(yù)測到2030年將達到近2億左右。隨著社會的不斷發(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，而進一步發(fā)生了明顯的變化，高檔次的監(jiān)護保健服務(wù)將成為其發(fā)展趨勢之一。如何確保老年人的養(yǎng)老問題將日愈突顯出來，成為當前社會最為關(guān)注的熱點及難點問題之一。

“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)，通過各類傳感器智能感知，遠程監(jiān)控老人的日常生活狀況，使其信息化和智能化。其核心是采用先進的信息技術(shù)和管理手段，比如傳感器、RFID、移動通信、智能數(shù)據(jù)融合及遠程服務(wù)等IT技術(shù)，將老年人、服務(wù)人員、老人家屬、醫(yī)療機構(gòu)等相關(guān)人員密切聯(lián)系起來[1]。

本文根據(jù)當前老年人的各種需求，設(shè)計了一個基于可穿戴設(shè)備的智慧養(yǎng)老服務(wù)平臺。該平臺可以將傳感器獲取的各項老人身體參數(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。最后通過可穿戴無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)提交給遠程管理中心的服務(wù)端。同時將服務(wù)端發(fā)來的數(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)備無法實時實地提供檢測服務(wù)的問題。

2 智慧養(yǎng)老服務(wù)平臺需求分析（Requirements

analysis of service platform for smart pension）

對于老人來說，最大的問題除了健康狀況外，同時也會隨著年紀的增大，記憶力和注意力的下降，生理機能的衰退，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)、定時上門服務(wù)、請求應(yīng)答呼叫服務(wù)以及個性化服務(wù)等。

（1）室內(nèi)外定位追蹤服務(wù)。該類服務(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)當老人發(fā)生突發(fā)事件或日常生活所需時，可以通過室內(nèi)定位服務(wù)快速確定老人的具體位置。在室外當老人迷路或走失甚至發(fā)生緊急情況時，服務(wù)人員可以在第一時間找到老人的當前位置進行實時追蹤，對老人進行相應(yīng)的救護，保證老人的安全。

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

（3）請求應(yīng)答呼叫服務(wù)。該類服務(wù)主要考慮到老年人行動不便以及護理需求的隨機性，提供了一項請求應(yīng)答呼叫服務(wù)[2]。通過此服務(wù)，老人在遇到突發(fā)事件或需要服務(wù)時，可直接通過語音等方式聯(lián)系服務(wù)人員，服務(wù)人員在獲知一線信息后能及時對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)護老人的效率，實現(xiàn)了老人與服務(wù)人員、老人家屬之間的實時溝通，通過語音服務(wù)可更快速的獲取大量有效信息，提高其人性化水平。

（4）個性化服務(wù)。該類服務(wù)主要根據(jù)老年人的身體狀況、家庭情況和個人所需等的不同，一旦后臺接收到老人通過可穿戴設(shè)備發(fā)出的信息，服務(wù)人員即會做出有針對性的服務(wù)。此外，老人家屬也可事先在后臺設(shè)置老人的各種信息和需求，平臺會根據(jù)不同的設(shè)置，按時提示老人，比如服藥、運動等消息，為及時掌握每位老人的不同需求提供了個性化服務(wù)。

3 智慧養(yǎng)老服務(wù)平臺設(shè)計（Design of service

platform for smart pension）

3.1 平臺整體結(jié)構(gòu)設(shè)計

智慧養(yǎng)老是指借助物聯(lián)網(wǎng)、傳感器和RFID等，來改善人們的生活方式，提高實時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，進行了智慧養(yǎng)老服務(wù)平臺的整體架構(gòu)設(shè)計，如圖1所示。

圖1 整體架構(gòu)設(shè)計

Fig.1 System architecture design

智慧養(yǎng)老服務(wù)平臺包括室內(nèi)外定時追蹤服務(wù)、服務(wù)人員定時上門服務(wù)、請求應(yīng)答呼叫服務(wù)、個性化服務(wù)四大模塊。平臺內(nèi)部各個模塊之間的數(shù)據(jù)交換采用了SOA的方式，同時老人個人信息管理數(shù)據(jù)主要通過與服務(wù)器端的數(shù)據(jù)進行同步實時更新，實現(xiàn)互聯(lián)互通。此外，數(shù)據(jù)在傳輸過程中，正常運行時間不間斷，當網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定的情況下將數(shù)據(jù)保存到本地。

3.2 平臺網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計

伴隨著硬件技術(shù)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展，平臺采用的可穿戴設(shè)備均擁有串口傳輸和并行傳輸兩種數(shù)據(jù)傳輸模式。在每個老人家里，均安裝了一個家庭客戶端，此客戶端主要進行當前用戶的收集、整理、與老人及服務(wù)平臺的信息交互。家庭客戶端可以通過互聯(lián)網(wǎng)、移動網(wǎng)絡(luò)或無線等技術(shù)實現(xiàn)與養(yǎng)老服務(wù)平臺的互通互聯(lián)。老人的家屬和服務(wù)人員也是平臺的重要組成部分，這些與之相關(guān)的人員可以通過移動無線網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)與服務(wù)平臺進行交互。如圖2所示，是本平臺的網(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)

為了對老人進行實時監(jiān)測，該平臺需具備強大的組網(wǎng)功能。考慮到ZigBee技術(shù)具有成本低、速率低、功耗低、可靠性高、應(yīng)用簡單等特點，而且可自動組網(wǎng)，具有動態(tài)系統(tǒng)的可重構(gòu)性，因此在進行前端監(jiān)測信息與后臺服務(wù)器的連接中，本平臺采用了ZigBee技術(shù)。利用ZigBee技術(shù)在室內(nèi)形成無線網(wǎng)絡(luò)，在匯集節(jié)點集聚通過傳感器節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)過來的信息，通過設(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訪問養(yǎng)老服務(wù)平臺獲取老人相關(guān)信息。

本平臺的設(shè)計由若干ZigBee協(xié)調(diào)器及帶有固定功能的ZigBee節(jié)點共同組成，通過ZigBee套件連接不同的傳感器或執(zhí)行器來實現(xiàn)每個模塊相應(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)是與人類生活關(guān)系最密切的場所，大量人類的應(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)信號會受到門窗、墻壁等障礙物的影響，而且人員的定位對室內(nèi)環(huán)境和精確度要求比較高，傳統(tǒng)的定位技術(shù)無法滿足其需要，因此解決起來比較復(fù)雜，同時近年來室內(nèi)定位技術(shù)也隨之成為比較熱門的研究領(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，而射頻識別定位技術(shù)以其非視距、成本低、功耗低、能快速確定目標位置等優(yōu)點，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)為了實時定位老人的位置信息，本平臺采用了射頻識別定位技術(shù)，能更加精確的對老年人進行自動實時識別和追蹤，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)傳來的數(shù)據(jù)，傳遞給協(xié)調(diào)器[3]。其目的是監(jiān)測人體特征，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、智能腕表或智能眼鏡，這類可穿戴設(shè)備除了具備通話、語音等基本功能外，還具備一鍵求救、迅速定位以及實時監(jiān)測老人如脈搏、血壓、體溫、心電等的身體健康狀況。當某一傳感器監(jiān)測到老人的某一項身體參數(shù)超出正常限值時，可穿戴設(shè)備會主動報警或發(fā)出語音提示消息。例如當老人血壓超過一定的上限時，終端設(shè)備會自動報警，通知養(yǎng)老服務(wù)中心。上述都屬于主動監(jiān)測老年人的身體狀況，平臺也提供了一個語音模塊，方便了老人在遇到突發(fā)事件或感到身體狀況不舒服時，通過按鍵進行主動求助。因為老人終端是可穿戴式的，所以對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不同類型的傳感器。

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)化準則，在時空上將各類傳感器進行互補與冗余信息的組合，最終形成對監(jiān)測對象的統(tǒng)一進行描述。數(shù)據(jù)融合的目標是通過對信息的優(yōu)化組合，利用各種傳感器感知的信息，更精確的描述監(jiān)護對象的狀況以及當前所在的環(huán)境。

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

5 結(jié)論（Conclusion）

智慧養(yǎng)老是大勢所趨?？纱┐?、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)。本文針對當前老年人的需求，依托可穿戴技術(shù)設(shè)計了一套軟硬件相結(jié)合的智慧養(yǎng)老服務(wù)平臺。它通過信息傳感裝置，如傳感器技術(shù)、RFID技術(shù)、ZigBee技術(shù)和無線傳感網(wǎng)絡(luò)等，以數(shù)據(jù)融合的方式，按照事先制定的協(xié)議將信息傳至后臺服務(wù)器終端，最終實現(xiàn)智慧養(yǎng)老的目標。該平臺對于如何防止可能出現(xiàn)的危險，以及維護老年人的身心健康，起到了有力的推動作用。

參考文獻（References）

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作者簡介：

朱靜宜（1982-），女，碩士，副教授.研究領(lǐng)域：云計算，物

聯(lián)網(wǎng).