基于可穿戴設(shè)備的老年智能服裝應(yīng)用設(shè)計

摘 要：我國日益嚴(yán)峻的人口老齡化趨勢，使得老年人智能服裝的研究與發(fā)展獲得了更多人的關(guān)注，并成為未來服裝工業(yè)的發(fā)展趨勢之一。本文通過調(diào)研和技術(shù)數(shù)據(jù)實驗，對老年人智能服裝的發(fā)展及相關(guān)內(nèi)容進行整體分析，系統(tǒng)地梳理和總結(jié)了相關(guān)的研究成果，從可穿戴設(shè)備的使用入手，總結(jié)了老年人智能服裝在功能上的不同設(shè)計，并對其發(fā)展趨勢進行了分析，提出了使用樹莓派作為可穿戴設(shè)備的載體進行相應(yīng)功能的實現(xiàn)的方法。采用樹莓派作為多種傳感器的設(shè)備載體，完美地解決了性能優(yōu)化和設(shè)備散熱問題，同時它還擁有良好的數(shù)據(jù)傳輸特性。實驗結(jié)果顯示，使用樹莓派作為可穿戴設(shè)備的載體進行老年智能服裝設(shè)計的方案，是當(dāng)前技術(shù)條件下具有創(chuàng)新性的一種思路，也為老年人的智慧服裝創(chuàng)新和設(shè)計提供了一定程度的技術(shù)借鑒。

關(guān)鍵詞：可穿戴設(shè)備;老年人;智能服裝;樹莓派

目前，我國已處于人口老齡化階段，全國60歲以上的老年人口在2050年將接近5億，約占我國總?cè)丝诘?/3，約占世界老年人口的1/4。其中，獨居老人占了很大一部分比例。因此，可穿戴設(shè)備與老年服裝相結(jié)合所形成的老年智能服裝，[1]能夠通過科學(xué)技術(shù)有效提升智慧養(yǎng)老的可實施性，從而提高全國范圍內(nèi)的養(yǎng)老服務(wù)水準(zhǔn)。另外，目前的智能服裝[2]主要應(yīng)用在體育和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，產(chǎn)品發(fā)展未能充分考慮到其他領(lǐng)域不同消費群體的需求，因此，將功能性傳感器設(shè)備與服裝相融合，設(shè)計出針對不同領(lǐng)域消費者群體的新型可穿戴式智能服裝，[3]是未來服裝工業(yè)的發(fā)展重點和新機遇。[4]總體而言，基于可穿戴設(shè)備的老年智能服裝應(yīng)用設(shè)計，[5]最終形成高效率、高品質(zhì)的養(yǎng)老服務(wù)，對我國社會的經(jīng)濟發(fā)展及和諧穩(wěn)定具有重要的意義，不但能夠為企業(yè)的發(fā)展提供新的創(chuàng)新點和突破口，還可創(chuàng)造出舒適的智慧養(yǎng)老社會大環(huán)境。[6]

1 可穿戴技術(shù)現(xiàn)狀

1.1 可穿戴技術(shù)的概念

可穿戴設(shè)備是指通過應(yīng)用可穿戴傳感器技術(shù)對人們?nèi)粘Ｉ钪械囊恍┐┐饔闷愤M行智能化設(shè)計和開發(fā)后形成的設(shè)備。常見的可穿戴設(shè)備產(chǎn)品主要有手環(huán)、手表、眼鏡、手套、鞋襪、智能服裝等領(lǐng)域。[7]

智能服裝是隨著可穿戴設(shè)備的產(chǎn)生發(fā)展而衍生的一個重要分支，它作為可穿戴設(shè)備的切入點之一，已經(jīng)被全球眾多研究機構(gòu)和公司關(guān)注，并且在產(chǎn)品端開始布局。[8]智能可穿戴服裝可以通過一系列反饋機制，根據(jù)環(huán)境條件或其他外界因素的變化進行實時信息反饋和智能化分析。通過各類傳感器收集數(shù)據(jù)，通過各種信息通信服務(wù)將數(shù)據(jù)傳輸至服務(wù)器并進行智能化分析，這是智能服裝的核心部分。

1.2 可穿戴設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)

（1）通信技術(shù)。常用的幾種可穿戴設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信手段包括藍牙、WiFi、NFC、ZigBee等技術(shù)，根據(jù)可穿戴設(shè)備所應(yīng)用的不同場景，可選用合適的通信手段。

（2）傳感器。可穿戴設(shè)備根據(jù)應(yīng)用場景和使用群體的差異性，會采用若干個不同類型的傳感器來實現(xiàn)感知功能。[9]可穿戴設(shè)備在硬件部分的核心便是傳感器，可感知和檢測某些形式的信息，并將其轉(zhuǎn)換為另一種形式的信息。傳感器具有多個不同的種類，其運行原理也各有不同，所需檢測的信息對象涉及多種參數(shù)，按照它的工作原理、輸入信息和應(yīng)用范圍來分類。[10]

（3）柔性元件。穿戴設(shè)備的產(chǎn)品形式大多與使用者的某些特定部位有關(guān)。因為需要長時間佩戴，因此產(chǎn)品在觸感和舒適度上會有更高的要求，需要符合人體工學(xué)設(shè)計，柔軟度也需要更加人性化，所以柔性元件是可穿戴設(shè)備中的重要一環(huán)。

（4）操作系統(tǒng)。可穿戴設(shè)備中所使用的操作系統(tǒng)仍處于初步階段，市場上應(yīng)用最廣泛的可穿戴設(shè)備操作系統(tǒng)分為以下幾類：實時操作系統(tǒng)、三星的Tizen操作系統(tǒng)、蘋果的iOS系統(tǒng)以及谷歌的Android操作系統(tǒng)。

2 老年智能服裝特點

2.1 用戶分析

老年智能服裝是指在保證舒適著裝的情況下，融合IT技術(shù)，有效防止各種內(nèi)外部因素對老年人健康的不良影響，同時還具有各種智能功能服務(wù)的服裝。

我國官方機構(gòu)公布的數(shù)據(jù)顯示，目前，我國60歲以上的老年人數(shù)量已接近2.5億，是世界上唯一一個老年人口超1億的國家，在2050年，我國老年人口數(shù)量將占全國總?cè)丝跀?shù)量的1/3。老年人口的不斷增加使得老年人的身心健康問題逐漸成為我國的一個社會性難題。

據(jù)統(tǒng)計，到2020年，中國的老年消費市場將為3億～4億元，而服裝是老年人消費領(lǐng)域的重要組成部分，將服裝面料、設(shè)計、制作、IT技術(shù)應(yīng)用等多個方面相融合，設(shè)計開發(fā)出既滿足老年人需求、又具有市場開發(fā)潛力和發(fā)展空間的老年智能服裝，就顯得尤為重要。

從身體機能方面來看，隨著年齡的增長，老年人的生理機能逐漸下降，老年人的身體指標(biāo)隨時會發(fā)生變化，傳統(tǒng)的物理檢測產(chǎn)品已經(jīng)不再適合老年人的日常使用，可穿戴設(shè)備的特性更加符合老年群體的需求。通過可穿戴設(shè)備對老年人進行身體機能指標(biāo)數(shù)據(jù)的檢測和監(jiān)護，可準(zhǔn)確實時地獲取老年人的具體身體狀況，然后根據(jù)數(shù)據(jù)指標(biāo)來對老年人進行有針對性的護理和治療。老年人用戶群體已經(jīng)成為一個重要的社會群體，設(shè)計出一款能夠?qū)崟r監(jiān)控老年人身體健康狀況，滿足老年用戶生理和心理需求的老年智能服裝是社會發(fā)展的必然要求。

2.2 用戶特點分析

老年智能服裝將各類生物傳感器、微型處理器、柔性顯示屏等與老年服裝相結(jié)合，通過血壓、心率、心電等傳感器實時監(jiān)測老年人的身體數(shù)據(jù)，并通過微型處理器進行轉(zhuǎn)換處理，通過通信協(xié)議傳輸?shù)酱鎯卧帮@示單元中進行數(shù)據(jù)的保存及可視化。

在使用特點上，主要從以下幾個方面考慮：

第一，功能：提供實時、準(zhǔn)確的身體檢測數(shù)據(jù)。

第二，外觀：老年人對服裝造型和色彩偏向于保守類型。

第三，位置：考慮到老年人的使用心理，可穿戴設(shè)備的安放位置應(yīng)從隱私性及方便性方面考慮，貼近老年人的使用習(xí)慣。

第四，適用性：可穿戴設(shè)備的體積一般偏小，顯示終端應(yīng)考慮字體大小及語音輸出的問題。

第五，操作：操作應(yīng)簡單易懂，一站式操作較符合老年人用戶群體的使用特性。

3 老年智能服裝應(yīng)用設(shè)計

3.1 產(chǎn)品定位

目前，老年智能服裝在功能上需要考慮的方面有：檢測數(shù)據(jù)是否全面、數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確、采集的數(shù)據(jù)發(fā)送是否完整及時、是否能夠?qū)Λ@取的體征數(shù)據(jù)進行科學(xué)化分析并加以歸納應(yīng)用等。一一實現(xiàn)以上方面，才能最大程度地發(fā)揮老年智能服裝的優(yōu)勢。

在具體功能的實現(xiàn)上，主要包含以下幾個功能：

第一，老人跌倒報警及實時定位功能。

第二，實時檢測體溫、心率等身體健康數(shù)據(jù)。

第三，提醒功能：提醒老年人規(guī)律飲水、服藥。

第四，運動量記錄。

3.2 產(chǎn)品功能

老年智能服裝在具體功能方面，主要通過軟件、硬件、服裝面料三個細(xì)化部分來一一實現(xiàn)。

老年智能服裝的硬件部分會根據(jù)用戶需檢測的不同身體部位而采用不同的生物傳感器，心率傳感器、溫度傳感器、加速度傳感器等硬件部分負(fù)責(zé)對人體的生理指標(biāo)進行檢測。本設(shè)計采用樹莓派3作為可穿戴設(shè)備中的傳感器載體，結(jié)合老年智能服裝設(shè)計所需要的功能性傳感器，從而最終實現(xiàn)老年人智能服裝的應(yīng)用設(shè)計，通常智能服裝中的傳感器具有體積小、功耗低、抗干擾性強的優(yōu)點。所采用的樹莓派板卡如圖1所示。

老年智能服裝常常和智能設(shè)備相互配套使用，智能設(shè)備上的APP應(yīng)用可以進行功能性的定制開發(fā)，從而滿足不同用戶群的不同身體部位檢測應(yīng)用。服裝上內(nèi)置的各類傳感器將收集到的老年用戶體征數(shù)據(jù)通過無線傳輸協(xié)議傳輸?shù)皆破脚_及本地數(shù)據(jù)庫中存儲后，通過大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)進行數(shù)據(jù)清洗和分析，將最終的分析結(jié)果通過移動端APP推送給監(jiān)護者，或?qū)⑿畔⑼ㄟ^其他可視化平臺進行數(shù)據(jù)顯示，從而突破空間限制，對老年人的身體狀態(tài)進行實時的了解，以便監(jiān)護者采取及時的監(jiān)護措施。老年智能服裝系統(tǒng)工作流程如圖2所示。

老年智能服裝的常用面料部分有兩種，即功能性面料和特殊面料。功能性面料本身并不具備智能化特點，它具有抗菌、透氣、排汗、防蛀等特性，常與各類電子硬件設(shè)備相結(jié)合，以實現(xiàn)服裝的智能化;特殊面料是指采用了新型材料生產(chǎn)工業(yè)而制成的智能面料，面料本身就具有判斷、智能調(diào)溫、傳感、預(yù)警等智能功效。

通過石墨烯材料加工而成的特殊面料目前已經(jīng)應(yīng)用在了調(diào)溫的夾克、滑雪服、內(nèi)衣等服裝上。融入微電子元器件的數(shù)字化纖維，可以通過自身或內(nèi)置的傳感器來進行身體特征信號的收集，并進一步通過傳輸數(shù)據(jù)形成閉環(huán)網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)老年智能服裝的功能應(yīng)用。

3.3 產(chǎn)品設(shè)計

從結(jié)構(gòu)款式上來講，老年智能服裝不但要表現(xiàn)出其科技感和功能性，還要體現(xiàn)出服裝的形體美。老年智能服裝的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計從藝術(shù)和工程兩方面來設(shè)計，細(xì)節(jié)上還需要考慮不同性別款式和配色的區(qū)別以及不同季節(jié)的搭配。老年人消費群體中很大一部分比例的用戶都希望智能服裝可以在日常生活中不分場合地著裝，還有少部分用戶需要智能服裝以內(nèi)衣的形式出現(xiàn)。因此，在設(shè)計階段，應(yīng)重點考慮這兩款服裝類型的智能化應(yīng)用。老年智能服裝在設(shè)計階段，應(yīng)以H、A、O型輪廓為主，忌過長過短的輪廓，同時還要兼?zhèn)漭^高的穿著舒適度。老年人具有活動量少、活動幅度小的特點，因此，在服裝設(shè)計階段，需要考慮一定程度的寬松度，袖口、胸圍等部位的寬松設(shè)計能夠滿足老年人消費群體對舒適性的需求，還需要考慮功能合理性和工藝經(jīng)濟性，從而實現(xiàn)工業(yè)化的大批量經(jīng)濟生產(chǎn)目的。

4 結(jié)語

隨著我國老齡化社會的到來，老年智能服裝產(chǎn)業(yè)也將逐步發(fā)展起來，服裝也將從單一功能逐步向多元化功能發(fā)展。將新科技和新工藝應(yīng)用于老年智能服裝設(shè)計領(lǐng)域，可以更好地服務(wù)老年人，提高老年人的生活質(zhì)量。

本文通過分析不同性別款式的可穿戴設(shè)備的技術(shù)發(fā)展，提出應(yīng)用樹莓派板卡作為可穿戴設(shè)備的多種傳感器硬件載體，從而進一步進行基于可穿戴設(shè)備的老年智能服裝應(yīng)用設(shè)計，后續(xù)會陸續(xù)在老年智能服裝的各個功能環(huán)節(jié)進行更進一步的深入研究及應(yīng)用融合，最終形成一整套可供技術(shù)借鑒的老年人智能服裝應(yīng)用設(shè)計模塊，并嘗試將之應(yīng)用到產(chǎn)品市場推廣及相關(guān)項目研發(fā)中。

參考文獻：

[1] 沈雷，任祥放，劉皆希.保暖充電老年服裝的設(shè)計與開發(fā)[J].紡織學(xué)報，2017，43（4）：103-108.

[2] 田悅，王宏付.智能服裝研究[J].服裝學(xué)報，2017，38（4）：124-128.

[3] 吳舢，羅云，涂紅燕，等.基于可穿戴技術(shù)的智能服裝系統(tǒng)研究[J].藝術(shù)科技，2017，31（12）：112-113.

[4] 田苗，李俊.智能服裝的設(shè)計模式與發(fā)展趨勢[J].紡織學(xué)報，2014，35（2）：109-115.

[5] 高漢，匡才遠.老年人智能服裝研究進展[J].輕工科技，2017，31（10）：109-110.

[6] 易莉莉.智能服裝的貼心設(shè)計及其發(fā)展?jié)摿Ψ治鯷J].毛紡科技，2016，23（3）：63-67.

[7] 蔡偉圖.中老年智能服裝的現(xiàn)狀與推廣應(yīng)用[J].紡織報告，2017，28（7）：68-71.

[8] 范艷蘋，胡克勤，陶仁中.智能紡織服裝的發(fā)展現(xiàn)狀與進展[J].染整技術(shù)，2017，33（7）：1-6.

[9] 戴巡，肖靂，吳鏑，等.可穿戴設(shè)備Wi-Fi及藍牙空間性能測試研究[J].計量技術(shù)，2018（12）：37-40.

[10] 劉林鋒，涂亞慶，趙運勇，等.基于可穿戴設(shè)備的軍校學(xué)員運動狀態(tài)識別方法[J].海軍工程大學(xué)學(xué)報，2019，31（02）：49-53.

作者簡介：吳舢（1989—），女，碩士研究生，主要研究方向：服裝設(shè)計，服裝材料及智能服裝。