基于物聯網技術的智慧養老系統設計

黃雪琴　耿強　林珍

關鍵詞：老年人；智慧養老；物聯網；云計算；系統設計

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）20-0126-03

0 引言

“十四五”時期是養老服務業發展的重要戰略機遇期，在《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》中提出，推動養老事業和養老產業協同發展，健全基本養老服務體系，發展普惠型養老服務和互助性養老，支持家庭承擔養老功能，培育養老新業態，構建居家社區機構相協調、醫養康養相結合的養老服務體系[1]。

智能產品的廣泛應用確實方便了人們的生活，足不出戶便可滿足生活各方面的需求。大部分的智能產品可基于App平臺進行操作，但這對老年人而言是一種挑戰，甚至是一道不可跨越的鴻溝，現已受到多個部門的重視。這幾年國家和省市各職能部門，不斷呼吁要保護老年人在使用智能技術中的合法權益，保障老年人基本公共服務需要和尊嚴。

結合“物聯網+”和云技術的智慧養老平臺設計，可以最大限度解決老年人操作智能產品的障礙，可根據老年人語音操作、一鍵操作、智能傳感等模式方便老年人使用。解決老年人數字無助的尷尬狀態。滿足個性需求，提高老年人的社會參與度與自信心，幫助老年人更好地融入社會生活，從而促進智慧養老服務的持續推廣[2]。

1 需求分析

根據第七次人口普查數據，我國60歲及以上人口有2.6億人，其中65歲及以上人口1.9億人[3]。目前我國主要有居家養老、社區養老和機構養老三種模式，而居家養老占比相對比較大。居家養老的老年人，雖然有部分是與子女同住，但子女上班、孫輩上學，大部分時間還是老年人獨自在家中。對于行動有些不便且不與子女同住的空巢老人，房子是他們的養老環境，更是他們的生活重心。所以智能的居家環境，結合能實時監管的智慧養老系統對于居家養老的老年人尤為重要。現從智慧養老系統的各方參與者的身份進行需求分析。

1.1 老年人的需求

對于智能化產品，老年人最大的需求是易于學習掌握、方便靈活。老年人應用智能化的輔助產品能夠得心應手，有成就感，有價值感。其次，能夠有針對性地獲得正確的健康指導信息資源，而不是廣而告之的無差別推廣模式，老年人在信息不對稱的情況下無法正確判別。第三，能通過智慧化的產品獲取生活照料、助餐助潔、娛樂聊天等方面的服務[4]。第四，能夠很方便與子女、服務機構進行聯系，快速發出求助信號并得到及時的回應。

1.2 監護人的需求

在當下經濟快速發展的環境下，子女作為老年人的監護人，自己工作壓力大、生活節奏快的同時，照顧老年人的精力有限，可能無法面面俱到地照顧到老年人。此時希望智能化產品起到良好的輔助作用。監護人的需求主要從心理和生理兩方面出發，例如娛樂服務和醫療服務。娛樂服務能夠提供興趣班學習、陪聊、生活照料、結伴出游、短途旅游等各類貼心服務，滿足老年人心理精神上的娛樂需求；醫療服務能夠提供預約常規體檢、上門服務、固定的社區醫生問診等健康需求。

1.3 服務機構的需求

服務的需求從三個角度進行分析。首先是政府部門。政府機構要起到監督管理及各類審批服務進入系統的功能。鼓勵和補貼各類服務機構提供多樣化的服務種類，滿足不同的養老需求，同時可以在系統平臺監控社會服務市場和非營利組織的服務效果，隨時發出整改要求等，監督服務機構服務內容的合法性、合理性。

第二是社會服務市場，社會養老服務企業要根據老年人的需求，進行資源整合優化和需求挖掘，提供精準貼心的專業化服務，并需要兼顧一定的人文關懷。能準確獲取老年人及監護人各方面的需求，并能第一時間得到老年人在獲得服務后的數據反饋等。

第三是社區或非營利組織的需求。目前的居家養老服務模式主要是以居家養老為核心、以社區服務為依托、以社會產業市場的專業化服務為依靠的方式。社會和非營利組織在居家養老中扮演著重要的角色。并且社區和非營利組織是社會服務市場的補充與溝通，起到協調各方的作用[5]，并能夠提供靈活、多樣化的人文服務。需要及時獲知老年人及監護人發出的預約或緊急求助的信號，需要有規范化的服務指導與政策文件，能在服務過程中規避一定的風險。

智慧養老系統主要從老年人的生活照料、健康保健和精神撫慰三方面的需求出發進行分析，系統的其他參與者均圍繞著老年人這三方面的需求提供專業性的服務與資源，為老年人提供智慧化、多樣化、多層次、個性化的養老服務。

2 總體設計

結合“物聯網+”與云計算技術，運用監控設備、藍牙技術、健康手環、智能語音、人臉識別、呼叫系統等各類智能家居、穿戴設備與智能傳感設備，記錄、存儲、分析老年人的習慣和需求，以語音、圖像和文字等多種智能方式與用戶進行數據交互，還通過信息技術接入各類管理和社會服務資源，為老年人提供健康、可靠、協助、娛樂等多種服務的智慧養老系統[6]。

結合物聯網與云技術的智慧養老系統分為三層：感知層、數據分析層和應用層。系統架構如圖1所示。

智慧養老系統的核心參與者是老年人，而老年人居家養老的生活行為軌跡是系統的核心數據。系統依托感知層的各類智能識別設備感知的數據信息，獲取老年人的生活環境、健康狀態、活動軌跡等基本信息，完成數據采集。通過GPRS/eMTC、藍牙、Zigbee和LoRa等通信接口技術傳遞到數據層，完成數據傳輸。從而精準構建老年人養老信息的基礎數據庫，為智慧養老系統提供基礎數據，使系統功能得以向上延伸。

數據層分類保存平臺運行所需的數據，包括老年人基本需求信息、服務機構信息，并設置一定的安全性，保護各方隱私。同時記錄與存儲老年人在生活場景中智慧產品傳輸的活動數據，分析老年人的生活習慣和個性化需求。并隨時對傳輸的數據進行精準分析，如有異常向應用層各終端發出警報。

應用層與數據層進行數據交互，服務機構可通過應用層，錄入基本數據與服務內容。數據分析的各類指標也是服務機構進行設定的。服務機構根據自己的服務內容，專業性地對老年人基本數據信息進行ADL（日常生活活動能力）評估與實時監管[7]，提供精準服務。監護人可通過應用層錄入老年人的基本信息及個性化需求，選擇提供服務的各類對象并下訂單等操作。非營利性服務機構可根據管轄范圍，針對老年人與監護人的需求，提供非營利性服務。應用層在接收到警報后，根據發出警報的對象，分別向老年人所在的社區、監護人、志愿者的終端與老年人的智能設備發出信號，確保老年人可以第一時間得到救助。

智慧養老產品不僅需要智能，更應該是在滿足智能化的同時能夠實現真正的智慧。系統應結合老年人的生活習慣，利用大數據技術，深度挖掘老年人的個性需求，豐富專業性服務的廣度和深度，滿足老年人在生活、醫療、精神等方面多元化、多層次的需求。同時要考慮如何提高智慧養老產品的適老性，避免智慧產品給老年人帶來的是負擔而不是便捷。

3 關鍵技術

智慧養老系統的設計是圍繞老年人的生活照料、健康保健、精神撫慰、娛樂休閑等方面的內容，對老年人的信息自動檢測、預警處理、傳感監管等操作，實現切實提升老年人養老生活質量的多用戶系統。智慧養老是結合物聯網、云計算、大數據、智能硬件及傳感設備等進行構建的服務平臺[8]。這里簡要介紹系統的“感官”傳感技術、各個子系統的關聯接口技術、數據的計算和存儲方式的云計算技術和與云計算息息相關的大數據技術。

3.1 傳感技術

智慧養老系統中，需隨時獲取并存儲老年人的健康與安全狀態等數據，以便及時發送相應的信號。在系統中，需要感知的對象一般包括身份信息的感知、健康數據的感知、所處位置的感知、安全感知、音視頻的感知、智能設備的感知等。所需設備有定位器（如智能手環等）、各類穿戴智能設備、智能床墊、健康檢測設備、智能音箱、視頻攝像頭、紅外攝像頭、各類智能居家用品（如智能插座、智能門鎖等）等。

傳感技術在日常生活中對老年人的健康與安全進行檢測，是智慧養老系統中的“感官”，通過它傳送的數據信息，智慧養老平臺能夠在緊急情況下及時做出預判和警示[9]。所以在智慧養老系統中，對傳感器的要求包含了靈敏度高、準確性強、適用范圍廣、識別速度快、可靠度高等特性，需要的是一個能夠互聯、實現自主控制和智能化的智能傳感子系統[10]。

3.2 接口技術

智慧養老系統是由多個智慧子系統組成，為了能將各個子系統的數據進行安全、可靠、靈活的互通、共享，接口技術在此尤為關鍵。目前主流的接口技術包括Wi-Fi、GPRS/eMTC、藍牙、以太網、Zigbee 和LoRa 等[11]。智能感知設備通過物聯網和專用網接口技術向數據層傳遞所獲取的數據，數據層通過互聯網接口技術向應用層進行數據交互。

3.3 云計算技術

云計算技術是實現數據的計算、儲存、處理和共享的一種技術，具有成本低、靈活性高、可靠強、安全性高等優勢，同時有集中、共享、自動、優化等特點[12]。云計算技術的應用，實現了將智慧養老系統的各類數據進行云處理，采用分布式存儲方式和并行計算處理[13]，提高了數據存儲的可靠性，同時也使老年人、社會服務市場、非營利性組織的各類等數據信息更加容易被查閱和使用，加強了智慧養老系統內外間業務及數據的交互能力和可用性，使系統為用戶提供快捷方便、滿足個性化、可靠性強的服務。

3.4 大數據技術

智慧養老平臺是基于物聯網、云計算、大數據等技術而建立起來的養老服務系統，大數據技術的應用提升了智慧養老平臺的智能化。大數據技術能夠實時分析處理由感應層傳遞的數據，使得智慧養老系統能準確地分析相關數據并及時做出反饋；政府等管理部門通過大數據技術，優化社會服務市場的參與機制，有效監督服務機構，保障養老服務質量；專業化的服務市場通過大數據技術的分析，可以優化整合資源，提供個性化的精準養老服務。

4 結論

目前我國智慧養老產業還在初級階段，但隨著信息技術與科技的發展，人工智能、物聯網技術的應用場景不斷擴展，智慧養老方式也日趨流行。科技部等6個部門于2022年印發的《關于加快場景創新以人工智能高水平應用促進經濟高質量發展的指導意見》提出，“要在養老等領域持續挖掘人工智能應用場景的機會，……養老領域積極探索居家智能監測、智能可穿戴設備應用等場景”[14]。智慧養老系統結合各類智能居家產品、可穿戴設備等物聯網技術、云計算、大數據等技術進行研究設計，不斷提升其適老性及智能性，讓老年人也能夠享受科技社會帶來高效便捷的生活福利，提高老年人的幸福感與獲得感，使得智慧養老觸手可及。