馬林濤， 王淑娟， 仇志磊， 崔寶著， 崔玉玲， 房立琰

（德州學院 能源與機械學院， 山東 德州 253023）

0 引 言

現(xiàn)如今，中國社會老齡化程度正在加深。 據(jù)了解，老年公寓目前大多都采用人工管理，管理起來相對復雜，工作效率也不高。 隨著時代的發(fā)展，中國老年人口數(shù)量也在增加，又因受到時下快節(jié)奏的工作和生活狀態(tài)影響，有很多老人都會選擇離開子女進入養(yǎng)老院來安享晚年生活，所以利用最新技術(shù)打造智能化、人性化的老人看護新模式迫在眉睫。 對此，將展開研究論述如下。

1 整體設(shè)計

老年公寓智能管理系統(tǒng)集多功能于一體，可以確保老人身心健康和人身安全，同時針對老人面部表情分析情緒狀態(tài)、并及時反映給家屬，記錄查詢老人每天身體情況。 智能語音助手輔助家屬了解老人心理健康情況，該裝置還可以實現(xiàn)語音對話、語音指令的識別功能，利用熱釋紅外傳感器識別人體圖像，進行人機對話、GPS 定位、煙霧報警、溫濕度檢測，老人遇特殊情況緊急呼叫，對老人加以看護和豐富老人的娛樂生活等功能。 對于老人不同情緒狀態(tài)，可以發(fā)放到老人家屬的手機上。 對老人情緒狀態(tài)的及時了解、反饋，不僅能對老人做到及時關(guān)心、密切關(guān)注，還能保持老人心態(tài)平和、及樂觀態(tài)度，使其對生活充滿希望，進而確保老人身心健康。 該系統(tǒng)設(shè)計框架如圖1 所示。

圖1 裝置工作框圖Fig． 1 Working block diagram of the device

2 系統(tǒng)功能設(shè)計

2．1 動態(tài)情緒識別

研究可知，老人常會表現(xiàn)出4 種基本情緒:開心、難過、生氣、害怕，為了便于管理人員及其家人得知老人的情緒狀態(tài)，及時關(guān)愛、關(guān)心老人，了解老人的生活。 將一種用于行為識別的時空局部描述子HOG3D 應(yīng)用到基于視頻序列的動態(tài)表情識別中。動態(tài)序列表情識別是指對一系列連續(xù)變化的面部圖像序列進行識別，標記其所指定的表情類別，主要是以上4 種基本情緒。 為了高效地實現(xiàn)基于離線視頻序列的表情識別，捕捉到老人的實時面部表情，就可做到對表情視頻序列的實時精細化識別。

首先， 是獲取圖像并執(zhí)行面部檢測，捕捉并提取具有面部的動態(tài)情緒圖像部分。 針對所提取的面部表情在比例和灰度上不均勻，將圖像統(tǒng)一重塑為標準大小，實現(xiàn)圖像預處理功能。 然后，利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將提取到的面部表情進行分類，得出該面部表情的結(jié)果。

通過攝像頭捕捉到老人的實時面部表情，經(jīng)過算法分析，利用GSM 模塊將老人的情緒狀態(tài)結(jié)果發(fā)送給管理人員及其家人的手機上，從而得知老人實時的情緒狀態(tài)。 所以在需要時，該功能則可幫助疏導老人心理健康，有效調(diào)節(jié)老人的情緒狀態(tài)。 動態(tài)情緒識別基本框架如圖2、圖3 所示。

圖2 動態(tài)情緒識別基本流程Fig． 2 Basic process of dynamic emotion recognition

圖3 動態(tài)情緒識別基本框架Fig． 3 Basic framework of dynamic emotion recognition

2．2 語音指令識別

WTK6900G-B01 語音識別模塊是由本地語音觸發(fā)引擎的離線模塊，這是一款具有低成本、高可靠性和高通用性的語音識別模塊，實現(xiàn)了更遠距離的喚醒，以及兼具更高可靠性的喚醒識別率以及更豐富的語音控制指令條數(shù)等功能。 該模塊與單片機的輸入輸出口相連，控制老年公寓室內(nèi)的智能家電、智能照明和智能家居等，同時還能夠與老人進行人機交互，在一定程度上緩解老人的情緒。

2．3 火災(zāi)預警

使用NIS-07 離子煙霧傳感器檢測室內(nèi)空氣質(zhì)量，進行火警預警，保證老人良好的居住生活環(huán)境，同時也保障了老年公寓內(nèi)的一些公共場所實施禁煙的可行性。 當該檢測器一旦發(fā)現(xiàn)有人吸煙，將會發(fā)出警報。 該傳感器內(nèi)部具有微量的人造放射性物質(zhì)，高性能、低活性的電離室保證了該傳感器輻射性低，具有安全性、更好的穩(wěn)定性、及耐腐蝕等功能。

2．4 溫濕度檢測

溫濕度檢測效果如圖4 所示。 通過DTH11 模塊測量室內(nèi)和室外溫度，從而為老人健康生活提供有益參考。

圖4 室內(nèi)溫濕度檢測圖Fig． 4 Indoor temperature and humidity detection diagram

2．5 緊急呼叫

設(shè)計原理如圖5 所示。 該裝置將會放置呼叫器于老人的床頭以及衛(wèi)生間，當老人需要緊急呼叫時，按下紅色按鈕，會通過GSM 模塊發(fā)送緊急短信至護士站和家屬，并及時送至醫(yī)院接受治療；按下綠色按鈕將會給護士站發(fā)送求救信息，這樣護士站的護士就會及時提供幫助。 該系統(tǒng)不需要老人記住任何電話號碼，只需要按下對應(yīng)的紅色或者綠色按鈕，尋求對應(yīng)的幫助，從而保證老人在老年公寓的健康生活需求。

圖5 GSM 原理圖Fig． 5 Schematic diagram of GSM

2．6 GPS 定位報警器

在某些情況下，還可能會出現(xiàn)老年人摔倒現(xiàn)象，而老人摔倒后一旦處理不當將會造成嚴重后果。 因此實時了解老人的行為狀態(tài)十分重要。 研究給出的GPS 定位報警器電路設(shè)計如圖6 所示，報警信息圖片如圖7 所示。 傳感器通過跌倒識別、檢測并定位老人的位置信息，通過STC12CSA60S2 對數(shù)據(jù)進行處理，同時指令GSM 模塊把信息發(fā)送到指定手機號上，例如:監(jiān)護人電話號碼、醫(yī)院急救車電話等。GSM 模塊的SIM900 能給監(jiān)護人或看護人員發(fā)去老人摔倒位置信息，使摔倒老人及時得到救助診療，從而將摔倒后的不利后果降至最低。

圖6 GPS 定位報警器電路圖Fig． 6 Circuit diagram of GPS positioning alarm

圖7 報警信息圖片F(xiàn)ig． 7 Alarm information picture

3 結(jié)束語

當今，老年公寓的數(shù)量也在逐漸增加。 只是，老年公寓現(xiàn)如今大多仍是采取人工管理模式，管理起來相對繁雜。 而對老年公寓的管理質(zhì)量將直接影著老年公寓中老人的健康以及心理，因此亟需建立更加舒適的管理模式。 本文設(shè)計研發(fā)系統(tǒng)經(jīng)過仿真得知，該系統(tǒng)集多功能于一體，具有一定的創(chuàng)新性，更加有利于掌握老人的心理及健康狀態(tài)，同時也為護工的管理提供了便利條件。 現(xiàn)已表明，本文研發(fā)成果具有較強的市場前景以及可行性。