物联网智能居家养老系统与服务云平台的设计

【摘 要】社会老龄化的问题越来越明显、越来越严重，面对4+2+1的家庭模式，为了有效解决老人居家的安全舒适生活还要保证子女安心上班的矛盾。本文结合物联网技术，借助大数据，移动互联网、人机交互等技术建立集成各种智能终端及传感设备设计了一款智能居家养老系统与服务平台，通过居家安防系统、老人生理参数指标统计，居家生活管理等模块的设计，有效保证了老人居家生活的安全性，在很大程度上降低了异常情况的发生，极大地减轻了子女对居家老人的担心。

【关键词】物联网；智能养老；居家安防系统；生理参数指标

中图分类号： TN929.5；TP391.44；TU855 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）28-0131-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.28.059

0 引言

《“十三五”国家老龄事业发展和养老体系建设规划》：预计到2020年，全国60岁以上老年人口将增加到2.55亿人左右，占总人口比重提升到17.8%左右；高龄老年人将增加到2900万人左右，独居和空巢老年人将增加到1.18亿人左右，老年抚养比将提高到28%左右[1-2]。老年人的生活照料、精神文化等养老服务需求日益增长。基于此，如何利用智能化手段及先进技术，解决正值中间力量的70，80后既要养家生活，又要照顾居家老人的矛盾就显得尤为重要了。

1 养老发展现状分析

1.1 国外养老发展现状分析

最近一次美國人口普查局公布的统计数据显示，美国65岁以上的老龄公民为3500万人，占人口比例的12.4%[3]。预计到2030年美国老龄人口将急剧增加为7000万左右，占总人口的比例将增至20%，大多数美国人退休后不愿意依赖子女生活，他们一般选择在自己的家中安度晚年或是入住老年公寓和养老院，因此，智能居家养老系统是他们非常依赖的“生活伴侣”。

日本总务省最新统计显示，2018年日本总人口为1.2652亿人，较去年同期减少23万人。截至2017年10月，日本65岁以上老年人口为3515.2万人，占总人口的27.7%。日本是一个高龄化社会，日本人口数量减少的一个情况下，老人数量增长比较多。日本现在有更多的养老机构引进了机器人进行服务[4-5]。

1.2 国内养老发展现状分析

中国1999年开始进入人口老龄化社会，统计数据显示，截至2017年底，我国60岁及以上老年人口2.41亿人，占总人口17.3%[3]。预计到2025年将突破3亿，2033年突破4亿，2050年前后达到峰值4.87亿，占总人口的34.8%。与许多国家养老社会化进程相比，中国的老龄化还呈现高龄老人、失能老人、空巢老人、贫困老人比例高等特点。目前，我国已迈入了人口老龄化阶段。而养老已不再只是一个社会现象，而是与每个家庭都要面对的问题，如何养老，如何生活是正值中青年的我们必须要考虑的问题。

2 物联网智能居家养老系统与服务云平台建设方案

为了更好地解决4+2+1模式下子女和老人之间的矛盾，本系统结合物联网技术，借助大数据，移动互联网、人机交互，安卓等技术建立集成各种智能终端及传感设备，实现居家、社区有效衔接，全面提高智能养老服务和管理水平。本系统使用智能终端及自然人机交互传感设备采集老人日常行为及健康管理数据，采用安卓系统进行人机界面的开发，实时显示和处理老人的居家信息，并通过网络及时反馈信息给子女，有效解决了子女不能长久陪伴在老人尽孝，还要努力工作的矛盾，本系统采用采用B/S架构和Web Service技术，主要功能是对前端收集到的数据进行健康分析、日常行为分析[6]。同时，设置一定的浏览功能，定时为老人及其亲属推送各种健康报告、健康建议、健康服务信息等。

3 物联网智能居家养老系统设计

本系统通过选用智能化的传感设备，采集老人的居家情况，包括居家安防情况，老人生理健康指数，同时设置娱乐和日志模块，给老人居家孤独时带来更多的关爱。保证老人居家安全，享受舒适的生活，子女又能安心工作，让子女尽孝和工作两不误。

3.1 居家安防系统设计

3.1.1 智能门禁模块设计

老人由于自身年龄的问题，常常因为忘记密码这样的门禁而被锁在门外许久不能进家。为了有效解决这个问题，本系统采用单片机技术，借助ID射频卡读卡器，设置了蜂鸣器控制电路、按键电路、电控锁控制电路以及显示电路等设置了一款智能门禁系统，其中射频部分采用RC522实现，显示部分采用LCD1602液晶显示屏，同时采用proteus软件进行了智能门禁系统的设计，通过设置蜂鸣器报警电路，如果遇到无效卡时或是其他不认识的人时，系统会发出响声进行警报，并和居家环境检测中的视频影像连接，及时记录了老人居家的门口安全情况。

3.1.2 居家环境监测模块设计

采用GSM网络，Zigbee技术，传感器等技术为老人居家生活提供安全防护服务[7]。主要包括门口视频影像、紧急报警器、可视对讲器、RFID定位器、烟雾&煤气传感器、等设备。具体功能包括录制门口人流信息，对老人居家情况进行监控，当老人发生危险时，通过紧急报警器及时发送短信到子女手机并远程报警；实时采集和检测室内煤气浓度及烟雾状态，并进行远程报警；当老人外出发生危险时，可通过RFID定位器迅速找到老人位置，对老人进行救护；通过门外可视对讲器进行室内外视频通话，确保人员安全。

3.1.3 智能家居生活辅助系统设计

采用先进的传感、单片机技术辅助老人在室内行动，为老人提供便捷、有效的生活方式。主要根据老人居家的环境，结合天气情况，光线阴暗情况等自动控制卧室、客厅的灯光的强度，窗帘的升降，同时根据老人的喜好设置一定的音乐供老人进行放松。

3.2 老人居家生理参数检测系统设计

本设计中生理参数检测主要针对居家老人的人体心率、血压进行监测。采用MKB0706自适应心率血压监测方案，其与MKB0705方案的最大区别：实现了自动脱落检测，脱落无数据输出。

该自适应血压监测方案可实现功能：心率血压采集计算、人体佩戴状态自动识别、血压跟踪监测等人体健康指标。血压方案原理：主要通过PPG特征认知、跟踪对比监测用户的血压变化趋势。

3.3 居家管理系统设计

本系统以家庭为核心、以社区为依托为居住在家的老年人提供生活辅助、安全监护、健康管理等服务，辅助老人生活。其中居家管理系统主要设置了日志查看界面，主要是为了方便子女查看使用系统的历史记录，了解老人的居家情况，并对异常的情况进行及时的处理和反馈，并能实现动态添加记录。设有导出日志文件、导出图片文件、卸载U盘和删除历史日志。

4 物联网智能居家养老服务平台的设计

智能养老服务平台主要是对老人的居家行为，生理健康数据进行采集和存储和分析，主要包括老人居家行为统计，健康数据，上网习性等进行分析和统计，实时为老人的居家生活推送适合老人的娱乐节目，健康服务信息等，保证老人居家生活的丰富性和趣味性。

其中日常行为数据：主要分析居家老人的睡眠时间和频次，吃饭时间，外出时间，如厕时间等，生理指标数据：包括血压、体温、体重等生理指标的统计和分析。该平台对于居家行为统计，健康数据进行分析处理，对于异常的行为，子女可以及时处理和反馈。同时该平台设置一定的浏览功能，根据老人的上网西行定时为老人及其亲属推送各种健康报告健康服务信息等。使老人的居家生活及安全又舒心。

5 总结

结合目前4+2+1的家庭现状，在分析国内外养老的基础上，对我国的老龄化问题进行了分析，借助物联网技术，采用智能化的传感器、利用单片机技术及可视化人机交互技术设计了物联网智能居家养老系统及云服务平台，主要进行了智能安防居家系统、老人生理参数指标统计系统、居家生活管理系统等方面的设计，各模块之间有机结合，既能对老人居家的安全进行监控和警告，又能对老师居家的生理参数进行统计和分析，有效地解决了子女既要上班又无力照顾居家老人的矛盾，很好地起到了智慧养老的作用。

【参考文献】

[1]蔡丽娜，基于物联网的养老管理系统设计与实现[D].浙江：浙江工业大学，2015.

[2]陈四清.国内外物联网技术在养老护理领域的应用与展望[J].中国老年学杂志，2015，9（35）：5349-5352.

[3]燕丽红.基于物联网的智能居家养老系统的分析与研究[J].电脑知识与技术，2017（13）：247-248.

[4]戈智永，吴清.物联网在我国居家养老服务中的应用[J].上海工程技术大学学报，2016，9：267-271.

[5]曹力，马丽丽，汤少梁，等.互联网+背景下居家养老的发展方向及创新模式研究[J].海南医学，2016，27（6）：861-863.

[6]魏曉曦.基于物联网技术的养老服务系统平台[J].信息系统工程，2015，11：53-54.

[7]徐文，孟文，曾丽.基于ZigBee无线传输网络的智能家居系统设计[J].自动化与仪器仪表，2017（4）：58-61.