老齡化社區智能服務平臺及其數據分析

黃媛媛++張珣

摘 要：中國老齡化問題伴隨著社會的發展、生活質量的提高而日趨嚴重，如何在社會公共服務資源有限的情況下，運用信息化手段解決社區養老問題和完善社會保障服務，已經成為當今備受關注的民生問題。應用云計算技術，結合老年用戶的特殊要求，研究了能夠提供不同養老服務的社區智能服務平臺，給出了平臺的具體架構和實現方法，并在此基礎上提取了相關數據分析模型，設計了相應的服務終端軟件，對現有老齡化社區的改造具有參考意義。

關鍵詞：老齡化社區；Eucalyptus；數據分析；云計算

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2016）12-00-03

0 引 言

隨著科學技術的快速發展和老齡化程度不斷加深及其服務需求的不斷增多，中國的養老服務正面臨著巨大的挑戰。中國社區養老模式起步較慢，其傳統養老主要是基于社會服務的家庭照顧方式，關注老年人身體和心理健康，給予有困難的三無老人、“空巢”老人和殘疾老人幫助[1]。

國外許多社區養老模式已發展成熟，“智能化養老”由英國一個生命信托基金會首次正式提出，該基金會提出的理念是建設能夠使老年人在家中養老并提高生活質量的全智能化老年公寓。美國是世界范圍內最先開始研究適老化相關技術的國家，它根據老年人的生理狀況、年齡和喜好建設，可照顧社區內形態各異的老人，適合不同需求的老年人居住。日本是老年住宅的先驅，其最早發布的“銀發住宅建設計劃”[2]提出了為可以自理的老齡化人群提供租賃式公寓的理念。日本成立了專門的研究會制定了一系列發展規劃，從智能家庭、智能設備發展到智能建筑、智能城市，為智能化城市的發展做出了巨大貢獻。

本文結合云技術研究了能夠提供不同養老服務的社區智能服務平臺，老人只需通過移動終端就可以實現如家政服務、醫療服務等功能，為老人們提供了安全、便捷的服務。

1 系統需求分析

在研究老齡化社區智能服務平臺之前，需要先了解我們平臺用戶即老人們的需求。調查國內社區老人居住的現狀，了解在社區養老服務過程中老人需要的服務內容與服務方式，以提供滿足需求的服務。

1.1 社區對象的需求

老年人生活中普遍存在獨居、老年病頻發、居住條件差、社區質量不好等特點，在此基礎上，老齡化社區智能服務平臺的研究主要是為了滿足老人們的生理需求和心理需求。

1.1.1 老年人的生理需求

老年人的感知能力和自身生理素質都會隨著各項生理機能的衰退而產生變化，這會給他們的正常生活帶來諸多困難與不便。老人的生理需求主要集中體現在“醫療保健”和“生活照料”兩方面[3]。

（1）“醫療保健”在為所有老年人群體提供日常保健護理工作的基礎上，還會根據老年人的具體情況提供相應的藥物、醫療等服務；

（2）“生活照料”主要向獨居老人提供介紹保姆、日常包裹代收、推薦日常養老機構等服務[4]。

1.1.2 老年人的心理需求

老年人大部分時間都是在家獨自度過，他們的人際圈會變得更加狹窄，所以他們更需要心靈和情感寄托。故該系統提供了“文化娛樂”“老年教育”等內容。

1.2 系統概述

本文的設計基于云技術的老齡化社區智能服務系統，可以將傳統信息化社區中多個獨立的系統進行整合，為社區提供一個軟件管理平臺。系統的設計目標是可以隨時隨地利用移動終端或者電腦來完成各種服務功能，因此該系統設計的界面簡單、易操作，針對不同的終端，界面的適應性要強。智能服務系統架構圖如圖1所示。

如圖1所示，智能社區子系統主要分為社區安防、信息管理、公共服務和居家服務共四個模塊，其中，公共服務包括醫療衛生、養老機構、教育機構等，居家服務包括家政服務等。

2 云服務系統組成

2.1 Eucalyptus云計算平臺

AbiCloud、Eucalyptus和Nim-bus是目前較流行的開源云計算平臺，而Eucalyptus能提供應用開發研究所需的硬件資源，并且該平臺安裝、部署和維護比較方便。Eucalyptus架構如圖2所示，包括客戶端層、云控制臺層和云后端層。

客戶與Eucalyptus平臺交互通過最上層中基于Rest和Soap的Web服務就可以實現。邏輯上，云控制器（CLC）、集群控制器（CC）、存儲控制器（SC）、存儲服務組件（Walrus）、節點控制器（NC）是Eucalyptus的5個組件，它們相互協作共同提供用戶所需的云服務。CLC控制管理局域網內所有NC和負責高層次的資源調度，是架構的核心部分。CC負責管理整個虛擬機實例網絡，通過開啟虛擬機實例的請求路由到具有可用資源的NC節點上[5]。SC與Walrus聯合工作存儲和訪問用戶數據及虛擬機映像。Walrus主要管理對Eucalyptus存儲服務的訪問。NC是控制當前機器節點上虛擬機實例的最終計算節點。一臺單獨的虛擬機在一個節點機器上作為一個獨立的實例存在，多個節點控制器組成了特定的云[6]。

2.2 數據分析

Hadoop是具有高可靠性的開源分布式系統基礎架構，它運行的環境可以是由大量廉價硬件設備組成的集群[7]。Hadoop具有效率高、可移植性高、擴容能力強等優點，許多知名公司如阿里巴巴、雅虎、百度等都利用Hadoop構建自己的數據中心，用其對海量數據進行存儲分析。

HDFS（分布式文件系統）和MapReduce算法模型是Hadoop框架最核心的設計[8]。其基本架構如圖3所示。

2.3 公共服務云架構

云計算平臺為公共服務云架構提供了各種信息，并統一存儲、管理、融合和處理信息。為了實現社區系統子功能的擴展，采用了可以實現社區云服務融合并提供統一接口的松耦合式架構。社區云可將社區安防、信息管理、公共服務和居家管理等子系統全部整合在一個完善的系統中，這些子系統的軟硬件具體實現環節我們無需具體了解，它們均由公共服務云平臺屏蔽。普通住戶可以通過連接服務平臺來使用資源。

2.3.1 云服務平臺的構建

社區云服務平臺的硬件資源設計如圖4所示。

圖4 云服務平臺構造圖

平臺主要由以下四部分構成：

（1）防火墻左邊是用于部署Gridsphere門戶系統的門戶端（192.168.142.167），是管理員管理云資源的入口，安裝的Euca2ools工具以及訪問Eucalyptus平臺的相應證書信息，可作為訪問云服務平臺的中間件[9]。

（2）用于存儲上傳至云平臺的鏡像文件[10]和存儲各子系統（如監控數據庫、物業綜合服務系統）的FTP服務器（192. 168.142.162）。

（3）云平臺的外部存儲（192.168.142.163-192.168.142.165）主要組合了Hadoop存儲架構技術，門戶系統需要用到MySQL數據庫，數據庫存放在外部存儲中，實現了虛擬機的備份與快照。

（4）前端和后端的私有云。其架構由三臺物理機構成，前端（192.168.142.166）安裝了Eucalyptus云平臺的四大組件，分別為CC、Walrus、CLC和SC；后端包括兩臺刀片機（192.168.142.160和192.168.142.161），它們均安裝了Node Controller組件以運行虛擬機。

2.3.2 云架構平臺

圖5所示為社區智能系統云架構平臺。

云平臺分為基礎設施即服務（IaaS）、平臺即服務（PaaS）和軟件即服務（SaaS）三部分。智慧社區系統從云服務提供商那里租用基礎設施，以Eucalyptus+Hadoop框架為基礎，構建PaaS平臺，該平臺具有對海量數據的存儲能力和并行批處理能力，最后以SaaS模式發布到互聯網上，供社區租用。

3 基于Android終端的控制

3.1 系統的整體設計

系統使用Android Studio作為開發環境，用戶通過手機App與系統交互，利用Android系統提供的內部資源實現智慧社區中的各種功能。

3.2 客戶端實現

3.2.1 用戶控制

客戶端設計的主要內容是用戶UI界面設計與使用。用戶UI界面使用XML布局文件和Java代碼混合控制的方式，XML頁面布局文件采用多種布局方式相結合的方法，包括LinearLayout，TableLayout，RelativeLayout以及GridLayout。Java代碼實現了Android四大組件Activity，Service，Broadcast Receiver和ContentProvider的結合，使其可實現更多功能。

3.2.2 功能實現

在ActivityGroup中設計了“鄰里”“物業”“我的”和“更多”4個子界面。

（1） “鄰里”列表主要負責展示社區的各種活動和通知等；

（2）“物業”模塊主要包括收繳電費、故障報修等內容；

（3）“我的”界面主要是社區居民個人信息管理；

（4）“更多”模塊包括其他一些如外賣等額外服務。

圖6所示為客戶登錄界面，圖7所示為客戶端操作界面。

4 結 語

本文介紹了Eucalyptus和Hadoop云計算平臺，結合老年用戶的特殊要求，研究了能夠提供不同養老服務的社區智能服務平臺，給出了平臺的具體架構和實現方法，并在此基礎上提取了相關數據分析模型，設計了相應的服務終端軟件，為社區老年居民的生活帶來便利，為未來養老模式的發展提供了參考。

參考文獻

[1]龔靜怡.居家養老—社區養老服務：符合中國國情的城鎮養老模式[J].河海大學學報（哲學社會科學版），2004，6（4）：72-74.

[2]李川瑜.我國城市居家養老社區服務研究[D].杭州：浙江大學，2007.

[3]馬澤華.城市社區居家養老模式中完善社區服務問題研究[D].大連：遼寧師范大學，2013.

[4]周莉.城市居民居家養老社區支持體系研究[D].長沙：中南大學，2012.

[5]崔巍，李益發，斯雪明.基于Eucalyptus的基礎設施即服務云框架協議設計[J].電子與信息學報，2012，34（7）：1748-1754.

[6]方薇，崔超遠，王儒敬.Eucalyptus開源框架下云平臺的構建與性能分析[J].計算機系統應用，2012，21（6）：1-5.

[7]陳吉榮，樂嘉錦.基于Hadoop生態系統的大數據解決方案綜述[J].計算機工程與科學，2013，35（10）：25-35.

[8]楊來，史忠植，梁帆，等.基于Hadoop云平臺的并行數據挖掘方法[J]. 系統仿真學報，2013，25（5）：936-944.

[9]章雙佐.基于云架構的智能社區信息管理系統研發[D].長春：吉林大學，2013.

[10]仝曄.智能社區的基礎設施管理系統研究與實現[D].北京：北京郵電大學，2015.