程 翔，張燕中

(1.銅陵學(xué)院 體育部，安徽 銅陵 244000；2.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 體育部，安徽 合肥 230036)

0 引言

我國(guó)老齡化程度飛速遞增，使得養(yǎng)老服務(wù)產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，已經(jīng)成為市場(chǎng)中具有代表性的產(chǎn)業(yè)[1].家庭養(yǎng)老、政府事業(yè)養(yǎng)老形式的壓力與日俱增，健康養(yǎng)老模式得到大力提倡[2].隨著互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)，智能健康產(chǎn)品、平臺(tái)等通過(guò)云方式為老年群體提供相應(yīng)服務(wù)，對(duì)健康養(yǎng)老模式的發(fā)展進(jìn)程有著深遠(yuǎn)影響，不斷變化的互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境為養(yǎng)老服務(wù)產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了變革機(jī)遇.為此，設(shè)計(jì)健康養(yǎng)老體能訓(xùn)練智能服務(wù)平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)健康養(yǎng)老具有重要意義[3].

目前相關(guān)領(lǐng)域?qū)W者針對(duì)養(yǎng)老服務(wù)平臺(tái)設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究，并取得了一定的研究成果.文獻(xiàn)[4]通過(guò)服務(wù)流程模塊、后臺(tái)智能數(shù)據(jù)庫(kù)模塊以及角色參與模塊，結(jié)合AI算法和數(shù)據(jù)處理融合技術(shù)，構(gòu)建養(yǎng)老服務(wù)平臺(tái).該平臺(tái)可有效實(shí)現(xiàn)養(yǎng)老服務(wù)功能.文獻(xiàn)[5]通過(guò)設(shè)計(jì)定量測(cè)量和網(wǎng)絡(luò)分析系統(tǒng)，對(duì)老年人進(jìn)行健康監(jiān)測(cè)，利用機(jī)器學(xué)習(xí)方法對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通過(guò)ASP.NET軟件對(duì)處理數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)記錄、評(píng)估和預(yù)測(cè)，將數(shù)據(jù)錄入云數(shù)據(jù)中，方便查找.該平臺(tái)能夠有效評(píng)估和預(yù)測(cè)用戶的身心狀態(tài).但上述服務(wù)平臺(tái)仍存在體驗(yàn)感差和響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題.

針對(duì)上述問(wèn)題，設(shè)計(jì)了互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下健康養(yǎng)老體能訓(xùn)練智能服務(wù)平臺(tái).基于互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境構(gòu)建由智能醫(yī)療服務(wù)系統(tǒng)、體能訓(xùn)練服務(wù)系統(tǒng)以及智能服務(wù)平臺(tái)管理系統(tǒng)組成智能服務(wù)平臺(tái)架構(gòu)，通過(guò)體能訓(xùn)練智能服務(wù)平臺(tái)終端與通信模式進(jìn)行優(yōu)化，完成智能服務(wù)平臺(tái)功能，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下健康養(yǎng)老體能訓(xùn)練智能服務(wù)平臺(tái)設(shè)計(jì).

1 健康養(yǎng)老體能訓(xùn)練服務(wù)平臺(tái)設(shè)計(jì)

1.1 服務(wù)平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1.1 醫(yī)療服務(wù)系統(tǒng)

該醫(yī)療服務(wù)系統(tǒng)包括日常生理指標(biāo)監(jiān)測(cè)、健康檔案、健康評(píng)估、健康咨詢?cè)\斷、健康指導(dǎo)以及健康大數(shù)據(jù)等功能[6]，可以通過(guò)建立涵蓋姓名、年齡、聯(lián)系方式、歷史病例、居住地址、健康狀況等有關(guān)內(nèi)容的用戶電子健康檔案，將社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心、周邊醫(yī)院以及合作健康機(jī)構(gòu)的老年人日常體能指標(biāo)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作為預(yù)警依據(jù)，劃分老年用戶健康等級(jí)，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)健康問(wèn)題，重點(diǎn)監(jiān)測(cè)具有較高發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的用戶.若健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)屬異常范圍，則信息推送對(duì)象改為社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心、用戶子女及主要關(guān)系人，與歷史病情結(jié)合后給定診斷結(jié)果，并提供預(yù)約確診意見(jiàn).當(dāng)用戶行動(dòng)不便時(shí)，可申請(qǐng)網(wǎng)上預(yù)約掛號(hào)與上門定期檢查等服務(wù).該系統(tǒng)的流程圖如圖1所示.

1.1.2 體能訓(xùn)練服務(wù)系統(tǒng)

按照劃分的老年用戶健康等級(jí)，從宏觀上將體能訓(xùn)練系統(tǒng)分為基礎(chǔ)體能訓(xùn)練、專項(xiàng)體能訓(xùn)練以及綜合體能訓(xùn)練.基礎(chǔ)體能訓(xùn)練可以幫助老年人協(xié)調(diào)自身力量，增加老年人對(duì)自身的了解程度，包括生理學(xué)、力學(xué)、心理學(xué)、保健學(xué)以及生物化學(xué)知識(shí)；專項(xiàng)體能訓(xùn)練分為抗干擾訓(xùn)練以及自身體能訓(xùn)練.其中，抗干擾訓(xùn)練包括抗寒冷、炎熱、噪音、時(shí)差以及缺氧等.自身體能訓(xùn)練包括力量、速度、耐力等；綜合體能訓(xùn)練也分為兩個(gè)部分，分別為包括體能、心理以及智能訓(xùn)練的實(shí)際體能訓(xùn)練以及包括身體素質(zhì)以及心理智能等的模擬體能訓(xùn)練，以此為實(shí)現(xiàn)老年人科學(xué)體能訓(xùn)練提供平臺(tái)基礎(chǔ).

圖1 醫(yī)療服務(wù)系統(tǒng)流程圖

1.1.3 服務(wù)平臺(tái)管理系統(tǒng)

系統(tǒng)通過(guò)實(shí)時(shí)更新服務(wù)平臺(tái)數(shù)據(jù)，對(duì)平臺(tái)展開(kāi)動(dòng)態(tài)管理，令服務(wù)狀態(tài)得到精準(zhǔn)、及時(shí)的反饋，讓老年用戶采用互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的智能小程序載體，選取所需服務(wù)，經(jīng)平臺(tái)電子工單提供對(duì)應(yīng)服務(wù)，達(dá)成網(wǎng)絡(luò)預(yù)約、實(shí)體服務(wù)的平臺(tái)構(gòu)建目標(biāo)，當(dāng)終止服務(wù)項(xiàng)目后，及時(shí)回訪服務(wù)體驗(yàn)滿意度，以便于后續(xù)的優(yōu)化與改進(jìn).基于服務(wù)平臺(tái)的管理系統(tǒng)處理流程如圖2所示.

圖2 服務(wù)平臺(tái)管理系統(tǒng)處理流程圖

由圖2可知，在進(jìn)行服務(wù)平臺(tái)的管理系統(tǒng)處理時(shí)，首先需要進(jìn)行預(yù)約，在預(yù)約完畢后進(jìn)行任務(wù)分配并開(kāi)展體能訓(xùn)練，在訓(xùn)練結(jié)束后會(huì)有相應(yīng)的教育懲罰以及獎(jiǎng)懲給予環(huán)節(jié)，提升老年人的使用感，使其更愿意進(jìn)行鍛煉.

1.2 服務(wù)平臺(tái)功能設(shè)計(jì)

1.2.1 服務(wù)平臺(tái)監(jiān)測(cè)終端

利用MCU(Micro Controller Unit，微控制單元)、傳感器、數(shù)據(jù)顯示模塊、電力供給模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊以及無(wú)線傳輸模塊等組件構(gòu)建監(jiān)測(cè)終端[7].其各組件效用具體描述如下：

在微控制單元，使相關(guān)組件主要用于控制其他組件，作為監(jiān)測(cè)端的重要模塊，利用計(jì)步算法完成計(jì)步，步長(zhǎng)隨步頻產(chǎn)生動(dòng)態(tài)變化的表達(dá)式如式(1).

S=K1fstep+K2，

(1)

式中：S為步長(zhǎng)；fstep為實(shí)時(shí)步頻；K1、K2為標(biāo)定系數(shù).

對(duì)傳輸階段的通信協(xié)議與通信原則展開(kāi)界定后，制定采集端供電管理策略，為整個(gè)監(jiān)測(cè)終端提供電力支持.然后需要對(duì)加速度傳感器進(jìn)行設(shè)置，該組件可直接獲取用戶動(dòng)態(tài)初始數(shù)據(jù)，將其佩戴于用戶腰間，若用戶身體的垂直方向發(fā)生加速度變化，則傳感器將同步采集到所有方向的加速變化值，根據(jù)加速度特征值解得運(yùn)動(dòng)步數(shù)，并同步顯示于監(jiān)測(cè)終端.其加速度獲取公式如式(2).

V=S×l(v2-v1)，

(2)

式中：V為加速度；l為加速度特征值；v2為加速變化末點(diǎn)值；v1為用戶初始加速動(dòng)態(tài)變化數(shù)據(jù).

得到用戶的加速度變化情況，首先將收集到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，再將數(shù)據(jù)傳輸?shù)较乱唤M件，并在監(jiān)測(cè)終端與服務(wù)器終端間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，以此實(shí)現(xiàn)用戶運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè).

1.2.2 服務(wù)平臺(tái)服務(wù)器終端與通信基站

在監(jiān)測(cè)過(guò)程中，相關(guān)數(shù)據(jù)主要通過(guò)無(wú)線通信基站實(shí)現(xiàn)，其中包括采集終端數(shù)據(jù)、低功耗無(wú)線通信模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、高性能微處理器、網(wǎng)格控制器以及待傳輸至服務(wù)器數(shù)據(jù)等內(nèi)容，功能就是利用無(wú)線通信技術(shù)[8]，把處理過(guò)的數(shù)據(jù)信息持續(xù)發(fā)送至基站，服務(wù)器終端通信流程如圖3所示.

圖3 服務(wù)器終端通信流程圖

作為服務(wù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)設(shè)備，通信基站的構(gòu)成部分主要有微控制單元、存儲(chǔ)單元、無(wú)線通信單元，利用免沖撞機(jī)制防止發(fā)生傳輸沖突.

老年用戶佩戴的傳感設(shè)備與服務(wù)器終端間的實(shí)時(shí)傳輸，一般通過(guò)如表1所列的幾種短距離通信技術(shù)實(shí)現(xiàn).

表1 基站短距離通信技術(shù)統(tǒng)計(jì)表

2 服務(wù)平臺(tái)測(cè)試分析

2.1 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境

與某養(yǎng)老醫(yī)療機(jī)構(gòu)合作，依據(jù)本文服務(wù)平臺(tái)

搭建一個(gè)體能訓(xùn)練智能服務(wù)系統(tǒng)，整合社會(huì)服務(wù)資源，建立老年用戶的動(dòng)態(tài)電子健康檔案.其中，智能服務(wù)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境如表2所列.

表2 智能服務(wù)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境

2.2 服務(wù)平臺(tái)可用性分析

為驗(yàn)證平臺(tái)可用性，分別從界面結(jié)構(gòu)、界面視覺(jué)、交互效率3方面進(jìn)行10分制體驗(yàn)量表測(cè)驗(yàn)，體驗(yàn)感越好，分值越高，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表3所列.

表3 平臺(tái)可用性體驗(yàn)量表

綜上所述，本文服務(wù)平臺(tái)針對(duì)老年群體簡(jiǎn)化了所有界面設(shè)計(jì)與頁(yè)面操作，根據(jù)該療養(yǎng)院面積與平臺(tái)應(yīng)用場(chǎng)景，選取無(wú)線Wi-Fi通信技術(shù)，使各監(jiān)測(cè)終端與通信基站間持續(xù)通信，從100名參與者中抽取10位老年用戶，其電子檔案信息如表4所列.

通過(guò)表4數(shù)據(jù)可知，10人中有5人經(jīng)常使用本平臺(tái)，有4人偶爾使用本平臺(tái)，有1人很少使用本平臺(tái).由于老年人信息接受能力差，所以有5人經(jīng)常使用本平臺(tái)，說(shuō)明本平臺(tái)體驗(yàn)感好.因?yàn)楸酒脚_(tái)頁(yè)面設(shè)計(jì)精簡(jiǎn)，使用起來(lái)簡(jiǎn)單，提升了平臺(tái)的體驗(yàn)感.

表4 用戶電子檔案信息表

2.3 平臺(tái)交互性測(cè)試

分別采用本文平臺(tái)(方法1)、基于VR技術(shù)的多尺度地質(zhì)數(shù)據(jù)3D沉浸式可視化與交互方法(方法2)、基于N-gram特征的惡意代碼可視化方法(方法3)進(jìn)行測(cè)試；在對(duì)平臺(tái)進(jìn)行可視化交互過(guò)程中，交互精準(zhǔn)度的高低、查全率優(yōu)劣以及交互時(shí)間的長(zhǎng)短都會(huì)對(duì)信息可視化交互的效果產(chǎn)生影響.因此基于上述3種可視化交互方法，將3種指標(biāo)分為3個(gè)階段，測(cè)試3種可視化交互方法的交互效果.

(1)第1階段，隨機(jī)選取1 000個(gè)數(shù)據(jù)信息，將其分為兩個(gè)小組，設(shè)定1組為正常數(shù)據(jù)，2組為有噪聲的數(shù)據(jù).采用方法1、方法2以及方法3進(jìn)行信息的可視化交互，針對(duì)3種交互方法交互精準(zhǔn)度進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如圖4所示.

依據(jù)圖4可知，隨著檢測(cè)次數(shù)的不斷增加，檢測(cè)出的信息數(shù)據(jù)可視化交互精度出現(xiàn)下降趨勢(shì).在圖4(a)中，當(dāng)檢測(cè)次數(shù)為50次時(shí)，本文所提方法與方法2檢測(cè)出的交互精準(zhǔn)度一致，且3種方法的交互精準(zhǔn)度偏差較小，隨著檢測(cè)次數(shù)的增加，3種交互方法的精準(zhǔn)度逐漸拉開(kāi).分析圖4(b)可知，受噪聲的影響，該組測(cè)試的精準(zhǔn)度整體落后于圖4(a)，且3種方法在測(cè)試初期就出現(xiàn)較大偏差.

本文所提方法檢測(cè)出的信息交互精準(zhǔn)度高于其他兩種方法，方法2次之，方法3檢測(cè)出的精準(zhǔn)度為最差.

(a)正常數(shù)據(jù)交互精度測(cè)試結(jié)果

(b)噪聲數(shù)據(jù)交互精度測(cè)試結(jié)果圖4 不同交互方法的交互精度測(cè)試結(jié)果

(2)第2階段，采用方法1、方法2以及方法3進(jìn)行數(shù)據(jù)信息可視化交互時(shí)，使用3種方法對(duì)交互時(shí)的信息查全率進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如圖5所示.

圖5 不同交互方法的查全率測(cè)試結(jié)果

分析圖5可知，隨著檢測(cè)時(shí)數(shù)據(jù)總量的不斷增加，3種可視化交互方法的查全率出現(xiàn)下降趨勢(shì).當(dāng)檢測(cè)的數(shù)據(jù)為200時(shí)，3種交互方法檢測(cè)出的查全率偏差較小，且方法3檢測(cè)出查全率要高于方法2，但是隨著數(shù)據(jù)總量的不斷上升，方法2檢測(cè)出的查全率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于方法3，僅次于本文所提方法.這主要是因?yàn)楸疚乃岱椒ㄊ褂镁垲愃惴ㄌ崛×藬?shù)據(jù)信息的特征，所以本文所提方法在進(jìn)行數(shù)據(jù)信息可視化交互時(shí)的數(shù)據(jù)查全率高.

(3)針對(duì)上述兩階段的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，采用方法1、方法2以及方法3進(jìn)行信息的可視化交互，對(duì)3種交互方法的交互時(shí)間進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如圖6所示.

圖6 不同交互方法的交互時(shí)間測(cè)試結(jié)果

從圖6可以看出，本文所提方法檢測(cè)出的交互時(shí)間要低于其他兩種方法.本文所提方法在進(jìn)行信息可視化交互前，使用滑動(dòng)窗口法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了降維處理，所以本文所提平臺(tái)方法在進(jìn)行數(shù)據(jù)信息可視化交互時(shí)的交互時(shí)長(zhǎng)短.

2.4 服務(wù)平臺(tái)響應(yīng)時(shí)間對(duì)比

分別對(duì)本文平臺(tái)、文獻(xiàn)[4]平臺(tái)以及文獻(xiàn)[5]平臺(tái)的響應(yīng)時(shí)間進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如圖7所示.

圖7 平臺(tái)響應(yīng)時(shí)間測(cè)試

通過(guò)圖7可知，隨著用戶人數(shù)的逐漸增加，不同平臺(tái)的響應(yīng)時(shí)間隨著增大.當(dāng)用戶人數(shù)達(dá)到800時(shí)，本文平臺(tái)的響應(yīng)時(shí)間為15 s，文獻(xiàn)[4]平臺(tái)響應(yīng)時(shí)間為44 s，文獻(xiàn)[5]平臺(tái)的響應(yīng)時(shí)間為45.5 s.由此可知，本文平臺(tái)優(yōu)于另外兩種平臺(tái)，因?yàn)楸疚钠脚_(tái)去掉了很多繁瑣的功能，既方便了老年人對(duì)平臺(tái)的操作，又縮短了平臺(tái)的響應(yīng)時(shí)間.

3 結(jié)論

本文在互聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境下設(shè)計(jì)了一個(gè)健康養(yǎng)老體能訓(xùn)練服務(wù)平臺(tái).在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，構(gòu)建醫(yī)療服務(wù)系統(tǒng)、體能訓(xùn)練服務(wù)系統(tǒng)以及服務(wù)平臺(tái)管理系統(tǒng)，通過(guò)體能訓(xùn)練服務(wù)平臺(tái)的終端與通信模式，利用無(wú)線通信技術(shù)，把處理過(guò)的數(shù)據(jù)信息持續(xù)發(fā)送至基站，完成健康養(yǎng)老體能訓(xùn)練服務(wù)平臺(tái)設(shè)計(jì).使信息的傳遞更加穩(wěn)定，精簡(jiǎn)了平臺(tái)操作過(guò)程，提升了平臺(tái)的體驗(yàn)感，縮短了平臺(tái)的響應(yīng)時(shí)間.