杜熙茹，黃 秋，黃曉輝

前言

根據(jù)國家統(tǒng)計局最新發(fā)布的數(shù)據(jù)，2018年老年人口(65歲及以上)數(shù)量達到1.66億，相對于2017年老年人口的1.58億增長了8%，預計我國人口老齡化在2020年將突破2億人口。中國的老齡化問題已經(jīng)擺在了每個人的面前，合理改善老齡化加劇所帶來的社會問題已經(jīng)變得刻不容緩。積極應對人口老齡化，加速老年人健康事業(yè)的發(fā)展，滿足老年人日益增長的多元化健身需求，既是中央的戰(zhàn)略部署，又是全社會的共同責任，更是體育工作者的職責所在。

國家體育總局體育經(jīng)濟司司長王衛(wèi)東在2017世界物聯(lián)網(wǎng)博覽會上提到：“目前體育與物聯(lián)網(wǎng)融合日益緊密，相關(guān)企業(yè)大量涌現(xiàn)，市場反應必將十分熱烈?！北狙芯恳晕锫?lián)網(wǎng)為平臺，從社區(qū)老年人身體功能性健身方法為切入口，將老年人群的運動數(shù)據(jù)通過云上傳，進行統(tǒng)一管理和指導，構(gòu)建其功能性健身體系化核心內(nèi)容，以實用性的健身方法云服務于社區(qū)老年人，為國家制定老年人健康發(fā)展計劃提供直接有效的應用解決方案[1]。

1 研究背景

1.1 全民健身綱要的提出

國務院印發(fā)的《全民健身計劃(2016-2020)年》中強調(diào)：結(jié)合“健康中國2030”總體發(fā)展戰(zhàn)略，以及科技、教育、文化、衛(wèi)生、養(yǎng)老、助殘等事業(yè)發(fā)展，統(tǒng)籌謀劃全民健身重大項目工程，鼓勵發(fā)展健身信息聚合、智能健身硬件、健身在線培訓教育等全民健身新業(yè)態(tài)。充分利用“互聯(lián)網(wǎng)+”等技術(shù)開拓全民健身產(chǎn)品制造領域和消費市場。

1.2 老齡化社會問題

在未來幾十年，中國將面臨人口老齡化的現(xiàn)象，老年人醫(yī)療衛(wèi)生消費支出的占比越來越大，基本醫(yī)療保險基金支出高速增長，人口老齡化是最重要原因之一。而人口老齡化必會為社會帶來新的矛盾和壓力，對經(jīng)濟和社會的發(fā)展提出新的挑戰(zhàn)：養(yǎng)老、醫(yī)療等社會保障問題；社會資源配置問題；養(yǎng)老服務設施以及健全為老服務網(wǎng)絡的壓力。同時，社會和政府還須付出高額成本來調(diào)整老年人消費結(jié)構(gòu)和社會管理體制等，以適應人口老齡化的趨勢[2]。

2 研究方法

本文綜合運用社會調(diào)查法、文獻資料法、問卷調(diào)查法、專家訪談法、數(shù)理統(tǒng)計法等多種科研方法，集中解決物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)分析、功能性健身方案修訂、物聯(lián)網(wǎng)平臺的數(shù)據(jù)收集及管理、功能性鍛煉方法設計四大關(guān)鍵問題。

3 需求的分析

3.1 安全需求

3.1.1 人體安全狀態(tài)

人體安全狀態(tài)是指生命沒有受到威脅，同時人身健康沒有危害、危險與損失，安全狀態(tài)是人體生命活動最基本的生理需求。老年人群的晚年身體健康狀態(tài)關(guān)系著老年人自身、家庭、子女贍養(yǎng)壓力以及社會老年保障等，乃民生大計。

本設計以服務老年人身體健康為主，能為老年人身體健康做好保駕護航工作，做到未雨綢繆，防范于未然之間。在最基本安全狀態(tài)的需求之下，對老年人多項生理、生命指標進行實時測量，并根據(jù)老年人群常見病理性指標制定專門性對比數(shù)據(jù)庫，將實時測得的數(shù)據(jù)進行匯總與篩選，對不符合健康指標的數(shù)據(jù)進行針對性提醒，做到老年人身體健康的實時守護。

3.1.2 人體應急狀態(tài)

人體的應急反應是指機體突然受到強烈的有害刺激時，交感神經(jīng)-腎上腺髓質(zhì)系統(tǒng)的活動適應性的反應。人體在面臨緊急情況的時候，會做出一系列應急反應，來面對不可控的事件，如在不小心發(fā)生跌倒時，會下意識的用手臂去選擇支撐地面，防止頭部直接撞擊地面，從而造成進一步的傷害。隨著年齡的不斷增大，老年人群生理機能不斷衰減，在處理日常生活中突發(fā)緊急事件時候的能力也大不如以前，如肌肉力量、骨骼硬度的下降、神經(jīng)思維能力的遲緩等，都是威脅老年人群正常生活的現(xiàn)實性因素。

本設計通過在可穿戴智能設備上安裝加速度傳感器，以判斷老年人所處的身體空間位置，以及自動通過云計算顯示老年人的平衡狀態(tài)，由計算結(jié)果得出老年人身體空間位置的預判。若老年人處于非正常身體空間位置(如不慎跌倒、意外發(fā)生滾翻等)時，本設計可自動啟動緊急救助功能，通過物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)第一時間聯(lián)系親人或平臺進行救助，加上GPS定位系統(tǒng)實時定位，第一時間進行位置追蹤和實施救援，讓親人隨時隨地知曉老年人的健康狀態(tài)。

3.2 生理需求

3.2.1 心率監(jiān)測與預警

心率是指正常人安靜狀態(tài)下，每分鐘心臟跳動的次數(shù)，也可稱為安靜心率，一般為60-100次/每分鐘，可因性別、年齡、運動水平或其他生理因素產(chǎn)生個體性差異。一般來說，年齡越小，心率越快，老年人群的心跳次數(shù)較年輕人慢，這些在醫(yī)學上來講屬于正常現(xiàn)象。

老年人群的心率是衡量老年人心血管適能健康的重要指標，無論是在安靜狀態(tài)下或運動狀態(tài)下，老年人群的心率波動范圍都有一定的要求和限制。但是在年齡、生理性疾病和其他因素的影響之下，老年人群往往出現(xiàn)心率過快或過緩的非正?，F(xiàn)象，導致其繼發(fā)性的出現(xiàn)其他疾病。而部分老年人群在運動過程中，忽略自身最大心率與自身水平的實際關(guān)系，盲目的進行超心臟負荷運動，常常導致心率過快，心臟供血不足，從而對生命健康造成威脅。

本設計在心率健康監(jiān)測方面，能夠通過可穿戴智能設備，采用貼身式感應技術(shù)，對受試老年人群進行實時性心率測量，并通過計算平臺和數(shù)據(jù)庫健康指標對比，對老年人在安靜狀態(tài)和運動狀態(tài)下的心率情況進行分析與對比篩選，及時性反饋錯誤心率狀態(tài)，并通過APP發(fā)出提醒，做到老年人心率健康實時監(jiān)測與安全預警。

3.2.2 體溫監(jiān)測

體溫是指人體內(nèi)部的溫度，是人體內(nèi)物質(zhì)代謝轉(zhuǎn)化為熱能的產(chǎn)物，保持恒定的體溫是生命體保證新陳代謝和生命活動正常進行的必要條件。人體正常體溫比較恒定，平均在36-37℃之間(腋窩測量)，超過這個范圍便為發(fā)熱。人體的體溫受不同因素的影響，不會保持固定不變，可隨性別、年齡、晝夜、運動和情緒變化等發(fā)生波動，但一般來說，這種改變經(jīng)常控制在正常范圍內(nèi)。

本設計通過在可穿戴式智能設備配置體溫測量器，利用人體三處體溫測量點之一的腋窩部分進行體溫測量，并將測量數(shù)據(jù)分別進行分析，通過數(shù)據(jù)庫分析對比安靜狀態(tài)和運動狀態(tài)下的體溫指標進行合理的判別，從而使受試老年人群時刻掌握自己的體溫信息，為排除安全隱患、合理運動鍛煉做好防護工作。

3.2.3 平衡狀態(tài)判斷與智能協(xié)助

本設計通過在可穿戴智能設備上配置加速度傳感器，對老年人日常生活身體空間位置和運動時身體空間位置信息進行監(jiān)測與數(shù)據(jù)收集，通過加速度傳感器自動計算老年人的身體平衡狀態(tài)。為了區(qū)分特定健身動作帶來的非正常身體空間位置信息帶來的數(shù)據(jù)感染和軟件誤判，在前期數(shù)據(jù)采集時，會對老年人群常見的健身方式行為進行收集與匯總，并做出動作軌跡與各個動作位置記憶，同步輸入至云平臺數(shù)據(jù)庫作為正確信息的參考實例。

若老年人群在日常生活或運動過程中處于一種非正確身體空間位置，系統(tǒng)會對可穿戴智能設備采集來的數(shù)據(jù)進行云數(shù)據(jù)庫分析、對比以及判斷，并同時自動啟用緊急求助功能，通過網(wǎng)絡實時監(jiān)測系統(tǒng)平臺，第一時間進行警報通知，借助通訊網(wǎng)絡手段聯(lián)系家人及平臺進行求助。在此過程之中，會通過設備上GPS定位功能將老年人實時位置進行共享，以便更快更及時的展開緊急援助。

3.3 健身需求

3.3.1 肌肉力量

肌肉力量的練習與老年人群身體機能密切相關(guān)，老年人需要開展針對性力量性練習，適當增長肌肉含量，促進機體新陳代謝，增加骨質(zhì)密度，做到有效的預防和改善骨質(zhì)疏松。按照人體正常生理發(fā)展規(guī)律，從30歲起，骨骼肌就會開始出現(xiàn)退化萎縮的現(xiàn)象，如果不進行肌肉力量鍛煉，到50歲的時候，肌肉體積會萎縮10%左右，到了60-70歲，這種萎縮的速度會越發(fā)加快，使人體看起來更加的瘦弱無力。

因此，本設計在老年人肌肉力量練習方面，為其針對性鍛煉增添一系列可行方案，如智能設備APP在線健身課程指導、APP運動前中后期動作指導等，為老年人群肌肉力量鍛煉提供可行方案。老年人群可以選擇性通過手機APP學習線上課程，接受在線指導與錯誤動作糾正等，并主動參與線下肌肉力量打卡互動活動，通過多渠道、多類型參與形式，使老年人群肌肉力量得到良性的發(fā)展與提升[3]。

同時，針對老年人肌肉力量鍛煉，本設計以安全性原則為主，在練習的強度、頻率、時間等方面都會有嚴格的要求，以防止老年人群在運動中受傷或心血管功能的不適[4]。

3.3.2 心肺功能

心肺功能是人體心臟泵血及肺部吸入氧氣的能力，兩者的能力直接影響全身器官及肌肉的生理性活動，在人體中起到極其重要的作用。老年人群的心肺功能良好，反應身體主要機能都可健康運作，從而可推斷出老年人群患慢性疾病如心血管病、內(nèi)分泌系統(tǒng)疾病、呼吸系統(tǒng)疾病的概率較低。

因此，本設計在老年人心肺功能保持和提升方面，通過智能設備APP在線心肺功能課程指導、APP運動前中后期動作指導、不良體育鍛煉行為方式提醒功能等，為老年人群心肺功能鍛煉提供可行方案。受試老年人群可以選擇性通過手機APP學習線上課程，接受在線指導與錯誤動作糾正等，并主動參與線下心肺功能鍛煉打卡互動活動，通過多渠道、多類型參與形式，使老年人群心肺功能得到良性的發(fā)展與提升。

3.3.3 運動負荷

運動負荷也可稱為“運動量”和“運動刺激”，主要指運動過程中的練習數(shù)量與練習強度，包括生理運動負荷和心理運動負荷，反映機體運動能力的強弱。老年人群的健身運動必須掌握適宜的運動強度，在運動量與運動強度需要進行嚴格控制與限制，以免出現(xiàn)運動過量現(xiàn)象。

本設計會根據(jù)采集來的指標，如心率、體溫等，對老年人運動量進行判斷，并在適宜的范圍內(nèi)對老年人健身鍛煉進行干預。

4 研究結(jié)果與分析

4.1 智能監(jiān)控系統(tǒng)的特點

TI公司的EZ430套件，外形小巧適合佩帶，方客戶進行進行遠程開發(fā)；成本低廉、實用性高，同時降低了開發(fā)成本。EZ430-Chronos手表可被拆開，從而可通過定制應用對其進行重新編程，本團隊擬將該模塊植入運動緊身衣中，對老年人運動健身起到良好的監(jiān)控作用。能實現(xiàn)對老年人的生命體征數(shù)據(jù)(體溫、心率)采集處理、運動數(shù)據(jù)監(jiān)測(平衡能力、運動強度、運動速度、卡路里消耗量)以及緊急求助；GPS模塊，實現(xiàn)對老年人位置的實時定位；加上NB-IOT的BC95模塊，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的上傳，從而形成一個完整的監(jiān)控系統(tǒng)[5]。

4.2 智能監(jiān)控系統(tǒng)的創(chuàng)新

4.2.1 跌倒感應

本研究基于我國老年人復雜多維的社會基礎上，整合現(xiàn)有的技術(shù)資源將老年人健身的安全問題放在首要的位置上，將安全監(jiān)測系統(tǒng)介入社區(qū)老年人健身，以健身運動緊身衣作為測量媒介，將數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)焦芾砥脚_進行分析。構(gòu)建社區(qū)老年人健身的安全保障體系。

在整個安全監(jiān)控系統(tǒng)中最重要的就是老年人跌倒的危險因子、健康狀況與老人身體活動的關(guān)系。本文以此為突破口，通過緊身衣測量的數(shù)據(jù)，后臺通過加速度計算方法判定老年人平衡狀況，根據(jù)每位用戶實際情況設置預定值，若結(jié)果超過預定值，系統(tǒng)會判定老年人處于非正常身體空間位置，即跌倒。

4.2.2 信息反饋與處理

系統(tǒng)判定老年人跌倒后，通過NB-IoT將信息及時的發(fā)送到監(jiān)護人手機，若監(jiān)護人30秒內(nèi)進行處理，系統(tǒng)將需救助人的信息及具體定位發(fā)送到社區(qū)救護站，由社區(qū)救助站的工作人員進行第一時間的救助工作，以此保證老年人的安全。

4.2.3 材料的創(chuàng)新

將這種便攜式設備植入運動緊身衣里，緊身衣依據(jù)Athos的智能緊身衣的材料制成，面料具備高延展性，可使用洗衣機進行水洗和甩干，因此，在保證運動緊身衣實用、舒適的同時也考慮到它的美觀性，以符合老年人審美需求。

4.3 手段的創(chuàng)新與嘗試

為了保證救助的方便、快捷，研究團隊聯(lián)合每個社區(qū)居委會，與各個居委會合作成立一個安全救助站。老年人在社區(qū)進行鍛煉，若出現(xiàn)跌倒情況，系統(tǒng)在監(jiān)護人沒有應答的情況下，后臺管理系統(tǒng)會立即將信息轉(zhuǎn)送到社區(qū)救助站，由社區(qū)救助站派人進行救助；老年人如果是出了社區(qū)進行戶外體育鍛煉如爬山、釣魚等，若出現(xiàn)跌倒或其他緊急情況，管理系統(tǒng)就會自動定位聯(lián)系最近的社區(qū)，進行緊急救助。打造一個全方位的老年人健身安全監(jiān)控體系。

5 功能設計

5.1 安全監(jiān)測

首先，可穿戴健康檢測的緊身衣可以用于檢測老年人的狀態(tài)信息，例如獲取行動不便的老年人當前位置信息(定位功能)。

其次，也是本研究最大的亮點是能夠通過加速度傳感器自動計算老年人的平衡狀態(tài)，由計算結(jié)果進行老年人非正常身身體空間位置置的預判，若老年人處于非正常身體空間位置(如跌倒、意外發(fā)生滾翻)時，可自動啟動緊急求助功能，通過物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)第一時間聯(lián)系親人或平臺進行救助，加上GPS定位系統(tǒng)實時定位，讓親人隨時隨地知曉老年人的健康狀態(tài)。本研究將這種便攜式設備植入運動緊身衣里(緊身衣依據(jù)Athos的智能緊身衣的材料制成，面料具備高延展性，可使用洗衣機進行水洗和甩干：保證實用性、美觀程度及舒適性)，它不僅是一種硬件設備，還能通過軟件支持以及數(shù)據(jù)交互、云端交互來實現(xiàn)其強大的監(jiān)測功能。提升了老年人群的生活基礎體能鍛煉的安全性，有效減少老年人運動的常見性問題，從而在一定程度上減輕家庭、社會和國家的負擔。

5.2 生命體征監(jiān)測

老年人體的生命體征數(shù)據(jù)(如體溫、心率、脈搏、呼吸等)、運動數(shù)據(jù)(如速度、路程、平衡、時間、卡路里消耗量等)、部分老年人的聽力訓練、動作反應等[6]?？纱┐髟O備即直接穿在身上，或是整合到用戶的衣服或配件的一種便攜式設備。

這樣不僅在老年人的運動時可以使用，還延伸到了老年人的日常生活中，即使家中兒女沒能時時刻刻陪在父母身邊，但利用該產(chǎn)品，兒女們照樣可以時刻關(guān)注著父母的身體健康狀態(tài)。

5.3 健身監(jiān)測

功能性健身方法是目前世界健身領域研究熱點，在大眾健身領域應用廣泛。其特點是安全、高效、簡單、適用面廣，方法具有多樣性和趣味性，這些優(yōu)勢讓功能性訓練在歐美等發(fā)達國家迅速發(fā)展，成為眾多健身人群的最愛，也特別適合不同身體狀態(tài)的老年人進行練習。

本研究目的在于關(guān)注老年人健身時的生命體征，提倡科學鍛煉，同時讓兒女們更加放心父母們的鍛煉活動。隨著老年人健身運動(如廣場舞、健步走等)的廣泛開展，伴隨的是子女對父母健身運動安全問題的擔憂，而利用物聯(lián)網(wǎng)平臺監(jiān)測老年人功能性健身方面的國內(nèi)外文獻現(xiàn)階段還沒有系統(tǒng)概述，為此構(gòu)建以物聯(lián)網(wǎng)為基礎的老年人健身監(jiān)控系統(tǒng)尤為重要。只有在安全設施等工作和設備完善的情況下，才能更好的推廣老年

人的健身鍛煉。該產(chǎn)品使子女們可在遠端程序上看到父母的運動時的數(shù)據(jù)，真正做到讓老年人鍛煉的第一步[7]。

6 系統(tǒng)實現(xiàn)

6.1 eZ430體系結(jié)構(gòu)

圖1 eZ430體系結(jié)構(gòu)

6.2 eZ430-Chronos開發(fā)工具及實現(xiàn)原理圖

圖2 eZ430-Chronos開發(fā)工具

7 結(jié)束語

關(guān)注老年人體育健康是每個體育從業(yè)者的責任與義務，本文結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)平臺、互聯(lián)網(wǎng)APP軟件等線上線下的方式為不同類型的老年人群體參與體育活動提供政策建議，讓社區(qū)內(nèi)老年人可以通俗易懂的掌握自我科學化鍛煉的方式和方法，達到老年人多元化的健身需求，為推動全民健身事業(yè)貢獻微薄之力。

圖3 實現(xiàn)原理圖