姜 妍

(長春師范大學 國際交流學院,吉林 長春 130032)

0 引言

智慧養(yǎng)老在普通養(yǎng)老的基礎上,利用相關技術進一步完善養(yǎng)老體系,提高老年人的生活質量,提升幸福指數。劉奕祈等[1]通過利用互聯網等技術,整合現有養(yǎng)老資源,解決老年人多樣化的養(yǎng)老需求。彭露露等[2]提出居家智慧健康養(yǎng)老服務最核心的部分是運行平臺,根據智慧養(yǎng)老各參與方的職責與功能對平臺進行模塊劃分,整合保潔家政、醫(yī)療救治及康復、技能人員培養(yǎng)等多項功能,全方位滿足老年人需求。

本文設計的基于物聯網的智慧養(yǎng)老系統(tǒng)可以使老年人在眾多養(yǎng)老服務中找到切合自身的智慧養(yǎng)老服務,并有效地減輕養(yǎng)老服務供給的壓力,推動我國養(yǎng)老事業(yè)和養(yǎng)老體系的發(fā)展。

1 系統(tǒng)功能分析與設計

1.1 系統(tǒng)功能概述

智慧養(yǎng)老新模式以智慧云平臺、小程序、電子信息檔案為基礎,多方信息互通為途徑、老年人為核心,形成了完整的養(yǎng)老系統(tǒng)架構。

此新模式的建立是以居家為基礎,社區(qū)為依托,機構為輔助的完備服務結構。以老城區(qū)作為總部,實現社區(qū)驛站、老年人、子女、政府、醫(yī)療機構的多方連接,用“觸手可及”小程序作為信息載體,提供系統(tǒng)化服務以及器械購買、配送餐食、健康檢測、實時定位等一系列的個性化服務。社區(qū)驛站會對老年人的身體數據進行處理、分類和儲存,建立老年人的專屬電子信息檔案,并連接政府和醫(yī)療機構的內部系統(tǒng),開通老年人的專屬就醫(yī)通道。該智慧養(yǎng)老系統(tǒng)的整體關系結構如圖1所示。

圖1 智慧養(yǎng)老系統(tǒng)整體架構

1.2 智能產品的應用

“厚米”智能手環(huán)不僅采取輕便小巧的外形,還能夠感知老年人體內血液顏色和行為動作,并配合手環(huán)中的心率血氧傳感器和加速度傳感器,實現對老年人身體數據的檢測。其中的GPS定位模塊和導航指令,不僅能夠讓社區(qū)工作人員隨時關注到老年人的位置狀態(tài),還可以為老年人提供到達目的地的最優(yōu)路線?！昂衩住敝悄芤粝錇椤昂衩住敝悄苁汁h(huán)提供數據接口和藍牙,實現基礎控制和數據互通。

1.3 微信小程序分析與設計

子女可以隨時隨地在小程序中實時查詢老年人近期的身體健康數據,也可以通過手環(huán)對老年人進行實時呼叫;小程序也具備聯系社區(qū)的功能,可以了解老年人心理狀態(tài)、近期需求;追蹤老年人的活動軌跡、途經地點以及當前定位;子女或老年人可以選擇生活基礎服務和家庭維修服務;子女可在商城進行保健產品或醫(yī)療器械的購買;還可以為老年人預約單項檢查和體檢。

2 系統(tǒng)硬件設計

2.1 嵌入式控制模塊設計

系統(tǒng)硬件部分為“厚米”智能手環(huán),其核心技術為實時的行為數據采集和判斷。通過分析對比,該系統(tǒng)最終采用STM32L151C8T6作為“厚米”智能手環(huán)的主控芯片。STM32L151C8T6是一款低功耗、高性能的32位ARM Cortex-M3微控制器,具有80 MHz的主頻,64 kB的Flash存儲器和16 kB的SRAM存儲器。此外,該芯片還具有低功耗模式,非常適合用于需要長時間運行的低功耗應用。

2.1.1 加速度傳感器模塊

該系統(tǒng)采用MPU6050傳感器,采集人體行為信息中的加速度信息和姿態(tài)角速度信息。該傳感器是一款集成了三軸陀螺儀和三軸加速度計的數字式運動處理器,采用MEMS技術,體積小、功耗低、性能優(yōu)良。MPU6050的三軸加速度計可測量物體在3個方向上的加速度,而三軸陀螺儀可測量物體在3個方向上的角速度。MPU6050還集成了數字運動處理器(DMP),可實現復雜的運動處理和數據濾波,簡化了系統(tǒng)設計和軟件開發(fā)難度。

2.1.2 GPS模塊

“厚米”手環(huán)使用的ublox neo GPS模塊是一種高精度GPS模塊,可以提供準確的位置、速度和時間信息,適用于各種移動應用。模塊采用了u-blox自主研發(fā)的LEA-6 T芯片,支持多種GNSS衛(wèi)星系統(tǒng)和多種通信接口,可以方便地集成到各種嵌入式系統(tǒng)中。本文使用ublox neo GPS模塊獲取了實驗數據,驗證了其高精度和可靠性,并對其性能進行了評估和分析。

2.1.3 蜂鳴器報警模塊

蜂鳴器也是智慧養(yǎng)老系統(tǒng)中的一部分,在老年人摔倒警告提示中扮演著重要角色,可提醒行人及時給予老年人幫助。該電路提高了蜂鳴聲的作用,具體設計是:將蜂鳴器的正極一端連接于5 V的供電端,而另一端連接于三極管的集電極,三極管的基極則由單片機的一根引腳通過與門進行控制。在引腳為低的情況下,與非門的輸出為高電平,三極管處于接通狀態(tài),通過這種方式,蜂鳴器產生的電流就會產生聲音。在引腳是高的情況下,與非門的輸出為低電平,三極管斷開,蜂鳴器不響。

2.2 通信模塊設計

系統(tǒng)使用的藍牙模塊是HC-05藍牙模塊,通過TX和RX引腳,支持使用標準AT命令[3],該系統(tǒng)主要用到的AT相關指令說明如表1所示。該模塊體積小巧(3.57 cm×1.52 cm),套有透明熱縮管,防塵美觀,且具有一定的防靜電能力。模塊可將報警信息傳送至手機客戶端。

表1 HC-05藍牙模塊相關指令

3 系統(tǒng)軟件設計

3.1 軟件架構模式

智慧養(yǎng)老系統(tǒng)采用C/S與B/S相結合的混合架構方案。其中,B/S架構用于瀏覽器客戶端和服務器之間,C/S架構用于手機客戶端、家庭養(yǎng)老控制器與服務器之間。

3.1.1 C/S軟件架構

C/S架構是一種常見的客戶端/服務器架構,將軟件系統(tǒng)分成客戶端和服務器兩部分,客戶端和服務器之間通過網絡進行通信?？蛻舳耸怯脩艚换サ慕缑?負責向服務器發(fā)起請求并接收響應,而服務器則負責處理請求并返回響應結果。C/S架構的優(yōu)點是具有較高的安全性、可靠性和可擴展性,同時能夠提供較高的性能和用戶體驗。此外,C/S架構還能夠支持多個客戶端連接到同一個服務器,實現醫(yī)院、社區(qū)、家庭子女端協(xié)同工作。

3.1.2 B/S軟件架構

B/S架構是一種基于瀏覽器和服務器的軟件架構模式,它將應用程序的前端和后端分離,通過瀏覽器提供用戶界面,通過服務器提供數據處理和存儲。在B/S架構中,瀏覽器通過HTTP協(xié)議向服務器發(fā)送請求,服務器接收請求后進行數據處理,并將結果通過HTTP協(xié)議返回給瀏覽器。由于B/S架構基于標準化的HTTP協(xié)議,因此具有跨平臺、跨瀏覽器、易擴展和易維護等優(yōu)點。此外,B/S架構還可以實現遠程訪問和數據共享,為智慧養(yǎng)老的信息化建設提供有力的支持。

3.2 智慧養(yǎng)老系統(tǒng)基礎平臺實現

對外而言,提供統(tǒng)一的API接口,且訪問方式相同,可同時支持B/S和C/S架構(智慧養(yǎng)老系統(tǒng)終端),如圖2所示。其中B/S架構具有優(yōu)越的跨平臺能力,利于社區(qū)管理員能夠在任意的瀏覽器登錄系統(tǒng)Web客戶端,C/S架構具備優(yōu)越的流暢性,能夠提升老年人的服務體驗。如若檢測出老年人的狀態(tài)存在異常,則報警模塊接收單片機的AT命令,蜂鳴器報警進行報警操作。

4 結語

智慧養(yǎng)老新模式用“厚米”智能產品作為輸入端,“觸手可及”小程序作為操作端,不但能提升老年人的生活質量,提高老年人安全系數,還可以實現多方信息互通,消除老年人和科技社會之間的隔閡。在科技時代,只有在當前已有的智慧化養(yǎng)老的基礎上,進一步完善智慧養(yǎng)老新模式并大范圍普及,才能真正實現老有所依的智慧化養(yǎng)老。

[1]劉奕祈,鄧嶸.智慧居家養(yǎng)老服務設計策略探究[J].設計,2019(20):116-118.

[2]彭露露,楊彤蕾,余劍.“互聯網”背景下居家智慧健康養(yǎng)老模式的探究[J].價值工程,2019(4):164-166.

[3]李剛.基于NB-IoT的校園宿舍智能鎖控制系統(tǒng)設計與實現[D].杭州:浙江理工大學,2020.