朱俊杰 王 明 韋延愷

（沈陽化工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院，遼寧 沈陽 110142）

隨著人們生活水平和醫(yī)學(xué)技術(shù)水平的提升，人平均期望壽命也持續(xù)增長，目前中國已經(jīng)是世界上老人最多的大國。自一九九九年起，中國正式步入了人口老齡化國家，隨之而來的就是社會贍養(yǎng)壓力日益增大，而隨著中國人口基數(shù)的增加，社會贍養(yǎng)問題也開始越來越突出。在我國，“居家養(yǎng)老”是一種普遍認(rèn)可的居家養(yǎng)老方式，不過隨著我國老齡化社會的快速發(fā)展，不管老年人還是兒童，中國傳統(tǒng)的家庭贍養(yǎng)觀念也正悄悄發(fā)生著變化。而由于人口老齡化以及家庭管理模式的改變，處理贍養(yǎng)問題已經(jīng)成為很多家庭的頭等大事。

老年人智能穿戴設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈融合了智能養(yǎng)老產(chǎn)業(yè)和智能穿戴設(shè)備產(chǎn)業(yè)，具有兩個(gè)新興產(chǎn)業(yè)的競爭特征。智能可穿戴設(shè)備作為養(yǎng)老產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，市場前景相對廣闊。幾千年的發(fā)展，我國的家庭倫理觀念已經(jīng)形成，家庭中老一輩更加向往熱鬧的生活方式，喜歡居家養(yǎng)老。我國有95%以上的老年人不愿意在養(yǎng)老機(jī)構(gòu)度中過晚年生活。城市老年人可以憑借物業(yè)養(yǎng)老和居家養(yǎng)老適化轉(zhuǎn)型，從而達(dá)到更加舒適的居家養(yǎng)老，而農(nóng)村地區(qū)由于地理因素，過于偏僻或者交通不便，得不到完善的社區(qū)養(yǎng)老，老年人只能依靠家庭養(yǎng)老。家庭養(yǎng)老相對于居家為主、物業(yè)社區(qū)為輔養(yǎng)老模式，就顯得單一，較為局限，孩子們忙于工作，而且大多數(shù)老人都是獨(dú)居。因此，人們對可遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控的養(yǎng)老智能可穿戴設(shè)備的需求逐漸擴(kuò)大[1]。

智能可穿戴設(shè)備是應(yīng)用穿戴式技術(shù)對日常穿戴進(jìn)行智能化設(shè)計(jì)并能傳輸交互信息的智能設(shè)備[2]，它可以利用傳感器、全球定位系統(tǒng)等信息傳感器，接入移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)人與物隨時(shí)隨地的信息交流[3]。

智能可穿戴設(shè)備能夠直接佩戴作為個(gè)人便攜電子產(chǎn)品，了解、記憶和分析生活特征，這大大提高了軟件支持的質(zhì)量。

1 適老化智能穿戴設(shè)備

1.1 老年人可穿戴手表

針對老人可穿戴手表是用STM32F1 單片機(jī)開發(fā)的，采用多種編程和集成模塊。具有室內(nèi)外定位、生理指標(biāo)監(jiān)測、墜落檢測、疫苗接種衛(wèi)生代碼顯示、一卡通功能[4]。內(nèi)外定位采用GPS 定位聯(lián)軸器，電磁干擾強(qiáng)，精度高。使用MKB 0803 模塊系統(tǒng)，對人體心臟搏動(dòng)率、強(qiáng)壓、脈搏等進(jìn)行監(jiān)測，具有意外掉落警報(bào)功能，系統(tǒng)高度整合，具有穩(wěn)定性。使用WD373 模塊檢測體溫、血壓、血糖、呼吸。對于墜落檢測，MPU6050 六軸加速度傳感器用于檢測加速度閾值[5]。智能穿戴手表可以實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)測老人的血壓、心率、位置等信息，后臺將信息統(tǒng)籌計(jì)算上傳，同步在老人子女的手機(jī)APP 上，方便老人的子女以及護(hù)理端護(hù)理人員及時(shí)處理突發(fā)疾病。通過監(jiān)測父母的智能穿戴手表的輔助，子女們可以更加快速簡潔地了解父母情緒的變化，從而增強(qiáng)父母與孩子之間的情感[6]。

1.2 離床警報(bào)器

為經(jīng)常平臥的老年人設(shè)計(jì)，以超低耗微處理器、IMS-C15A 薄膜壓力感應(yīng)器與信號轉(zhuǎn)換器、GPRS 模塊等構(gòu)成的微型壓力檢測系統(tǒng)，在老年人因意外離床時(shí)會傳遞報(bào)警訊息至云平臺，并發(fā)出警報(bào)聲。報(bào)警終端通過無線技術(shù)發(fā)送給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及定制手環(huán)；定制手環(huán)由護(hù)理人員佩戴在手腕上，在接收到報(bào)警終端的離床信息時(shí)，手環(huán)會產(chǎn)生自動(dòng)提醒護(hù)理人員，用于提醒護(hù)理人員老人離床以便給予及時(shí)攙扶[7]。報(bào)警終端還將離床信息發(fā)送至老人子女手機(jī)端，子女可通過老年人居家養(yǎng)老輔助攝像頭查看老人當(dāng)前狀態(tài)。

1.3 衛(wèi)星導(dǎo)航鞋

英國設(shè)計(jì)師多米尼克·威爾考克斯研制開發(fā)的衛(wèi)星導(dǎo)航鞋名叫“No Place Like Home”（何處是家園），無論主人身在全球的什么角落，都能夠引導(dǎo)它到達(dá)目的地；左腳鞋子的鞋頭有一圈LED 指示燈，外形就像是一種指南針，可以指明最準(zhǔn)確的方位。右鞋鞋頭也有一個(gè)LED 指示燈，能夠表明當(dāng)前位置以及離目的地的距離遠(yuǎn)近[8]。信息同步至手機(jī)APP 客戶端，完成了對佩戴者的信息化、智能化的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)。現(xiàn)今患有老年癡呆癥的老年人人數(shù)逐漸增多，常常會發(fā)生老年人找不到家的情況，子女只需將居住地點(diǎn)設(shè)為最終目的地，當(dāng)家里老人出門之后，導(dǎo)航鞋就可指引老人回家，同時(shí)也可方便路人或護(hù)理人員幫助老人回家。

1.4 老年智能服裝

老年智能服裝是各種學(xué)科的組合，涉及電子信息、材料、紡織品和其他相關(guān)學(xué)科。主要是通過智能纖維、傳感器和物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)老年人的智能可穿戴服裝。智能纖維可以在外部環(huán)境變化和響應(yīng)外，使用智能纖維進(jìn)入衣服，以在保持紡織特性的情況下實(shí)現(xiàn)商定的智能。在服裝中植入生物醫(yī)學(xué)傳感器或者運(yùn)動(dòng)傳感器，制成能夠監(jiān)測人體生理數(shù)據(jù)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的智能可穿戴服裝。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與服裝結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)智能化識別、定位、監(jiān)管等功能[9]。老年智能服裝具有健康監(jiān)測功能，對于老年人來說，可以預(yù)防老年慢性疾病，健康監(jiān)測老年人智能穿戴服裝開發(fā)傳感器將數(shù)據(jù)能力嵌入服裝中，實(shí)現(xiàn)對老人日常生活中身體各方面要素的實(shí)時(shí)監(jiān)測與預(yù)警，并通過信息處理模塊進(jìn)行分析。老年智能服裝采用4D 打印技術(shù)，技術(shù)成本較高，現(xiàn)需降低技術(shù)成本，提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，從而降低售價(jià)，以此來推動(dòng)老年智能服裝的可持續(xù)發(fā)展。

1.5 智能穿戴導(dǎo)盲腰帶

智能穿戴導(dǎo)盲腰帶是一種基于超聲波測距且可定位的導(dǎo)盲輔助產(chǎn)品，擁有超聲波測距、語言提示與可定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以很好地幫助老年實(shí)力弱化者的生活出行，同時(shí)也可適用于視力障礙盲人；智能穿戴導(dǎo)盲腰帶可以分為6 個(gè)模塊：主設(shè)備控制模塊、測距模塊、語言模塊、北斗定位模塊、通信模塊及電路系統(tǒng)；以STC89C52 處理器為核心，利用超聲波傳感器對前方所經(jīng)過路面情況進(jìn)行實(shí)時(shí)障礙檢測；當(dāng)有障礙物即將進(jìn)入系統(tǒng)所設(shè)定的監(jiān)測警報(bào)范圍，將通過語言模塊對佩戴擴(kuò)音耳機(jī)的視力弱化老人進(jìn)行障礙物的信息警告提示；系統(tǒng)嵌入GPS 精準(zhǔn)定位功能，通過通信模塊實(shí)時(shí)發(fā)送GPS 定位信息至老人子女與護(hù)理人員的后臺信息交互設(shè)備，實(shí)現(xiàn)智能導(dǎo)盲作用[10]。

2 適用于智能穿戴設(shè)備的情緒監(jiān)測系統(tǒng)

情緒監(jiān)控系統(tǒng)以物聯(lián)網(wǎng)的4 層基礎(chǔ)架構(gòu)模式為中心，設(shè)計(jì)系統(tǒng)架構(gòu)如圖1 所示。該系統(tǒng)包括智能設(shè)備、直鏈傳輸網(wǎng)絡(luò)、云服務(wù)器和移動(dòng)客戶端。

圖1 情緒檢測系統(tǒng)架構(gòu)分析

2.1 直鏈傳輸網(wǎng)絡(luò)

移動(dòng)客戶端和智能設(shè)備可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)、UMTS/GSM/4G/5G 等直鏈傳輸網(wǎng)絡(luò)，與云服務(wù)器對應(yīng)的模塊進(jìn)行通信。云服務(wù)器將處理和存儲收集的生理數(shù)據(jù)，并傳輸給移動(dòng)客戶端。

2.2 云服務(wù)器端

云服務(wù)器端（ECS）所具有的主要功能有首次信息數(shù)據(jù)處理、情感識別、建模和數(shù)據(jù)存儲傳輸。云服務(wù)器在客戶端首次上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行首次處理后，輸入鑒定算法進(jìn)行鑒定，存儲相關(guān)信息，將分類結(jié)果發(fā)送給移動(dòng)客戶端。

2.3 移動(dòng)客戶端

移動(dòng)客戶端具有2 種模塊：護(hù)理員端與老年人端；老年人端也可稱為老人端，老人端主要有3個(gè)功能模塊：自我現(xiàn)狀評估、情緒放松和近期記錄。自我現(xiàn)狀評估模塊收集對老年人身體和心理狀態(tài)的自我評估；SAMA模塊創(chuàng)建報(bào)告的老年人的情緒狀態(tài)和情緒類型；情緒放松模塊向老年人傳達(dá)有關(guān)情緒緩解的短文、和日常健康生活小常識，并與護(hù)理人員的情緒干預(yù)互相輔助來解決老年人因環(huán)境等各種因素所產(chǎn)生的負(fù)面情緒；記錄模塊通過查詢老年人在不同時(shí)期的周期性情緒圖，讓老年人能夠自主地舒緩負(fù)面情緒，從而讓老年人產(chǎn)生愉快記憶，達(dá)到自我放松的境界[11]。

護(hù)理人員客戶端的主要功能是幫助醫(yī)護(hù)人員洞悉該地區(qū)老年人的情緒境況，收集該地區(qū)老年人的日常生活數(shù)據(jù)。護(hù)理對象主要有三個(gè)功能模塊：情緒組、常規(guī)數(shù)據(jù)分析上傳和情緒干涉。情緒組功能模塊要根據(jù)情緒屬性的類別參照，分析表明轄區(qū)內(nèi)老年人的情緒境況；常規(guī)數(shù)據(jù)上傳模塊用以上傳老年人的日常強(qiáng)身健體、集體文娛活動(dòng)等信息內(nèi)容：情緒干涉模塊是管理系統(tǒng)中老年人與護(hù)理人員的溝通交流的便捷通道[12]。護(hù)理人員可在操作系統(tǒng)中對老人進(jìn)行護(hù)理后隨訪登記，快速了解老人護(hù)理后情感變化情況，對護(hù)理后的心理康復(fù)情況進(jìn)行記錄。老人子女也可以使用外部客戶端與主管護(hù)理員對治療后的情況進(jìn)行溝通，從而隨時(shí)調(diào)整治療、康復(fù)方案。在此模塊下，護(hù)理部門可以查詢已完成的情緒干預(yù)，給予更多的心理照顧，或選擇主動(dòng)提供上門服務(wù)來照顧老人。

3 結(jié)論

隨著時(shí)代的發(fā)展，在政府政策的影響下，人們會將更多的注意力放在養(yǎng)老市場上；在科技發(fā)達(dá)的時(shí)代，適老化智能穿戴設(shè)備的需求會越來越大。

本文將以物聯(lián)網(wǎng)四層基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模型為中心研究的老人情緒監(jiān)測體系和智慧手環(huán)等智能穿戴設(shè)備嵌入合作中，成為智能養(yǎng)老系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。云服務(wù)器端即時(shí)掌握了老人的情緒狀況，并分析老年人心理健康狀況，同時(shí)將所存儲信息發(fā)送到手機(jī)客戶端，養(yǎng)老服務(wù)平臺的護(hù)理人員就可進(jìn)行有效服務(wù)，進(jìn)一步提高了養(yǎng)老服務(wù)效率。本文列舉了幾種智能穿戴設(shè)備的工作原理與結(jié)構(gòu)組成，但現(xiàn)今智能穿戴設(shè)備在養(yǎng)老方面的應(yīng)用仍有未涉及的層面。只有不斷獲取老年人的養(yǎng)老需求、積極科技創(chuàng)新，制造出適合老年人多樣化需求的智能穿戴設(shè)備，不斷規(guī)范養(yǎng)老穿戴設(shè)備的行業(yè)準(zhǔn)則，完善現(xiàn)有設(shè)備的功能不足之處，才可以逐步地緩解社會養(yǎng)老壓力，提高制造設(shè)備產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新能力，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。