共享平台建设背景下云计算在老人智能看护系统开发中的应用前景

2019-11-18孔健

中州大学学报 2019年5期

孔健

(合肥幼儿师范高等专科学校学前教育系，安徽合肥 231000)

随着我国国民生活条件的改善、医疗质量的提高、社会结构的发展等，人们的平均寿命不断提高。同时，新生儿的出生率在下降，我国已经逐步迈入了人口老龄化的门槛。随着年龄的增长，老年人生活护理能力逐渐降低，对老人的看护问题使得多数家庭压力倍增，老人智能看护系统随之出现，它能实现对老人的智能化看护[1]。

云计算是目前应用最为广泛的超大规模分布式计算技术，通过专用的软件自动处理收集到的资源，能动态申请资源保证应用程序的运行[2-4]。云计算构建了看护人员和老人之间的联系，提高了看护人员的服务质量；云存储的数据中心管理模式较为简单，通用性成本逐步降低，资源利用率也逐步提高。监护人能实时监控看护人的行为，实现远程数据控制管理，同时也能对监护人进行信息查询以及管理平台，构建新型高效的管理模式，提高了看护工作的精确性和数据共享性。

1 基于云计算的老人智能看护系统开发

随着计算机技术的快速发展，可利用计算手段实现对老人的智能看护和行为监控。从基本的老人行为检测预警到老人智能看护系统，基本包含老人基本信息的采集、记录、存储、分析等内容，例如老人是否跌倒、行走路线等，这就包含了传感器的应用、数据的硬件采集、行为检测设计以及计算。当老人危险行为发生时，系统会直接触动异常报警机制，实现看护人对老人的实时看护以及监督，并反馈给医生进行远程访问。设计基于云计算的老人智能看护系统，能够满足大量的老人看护系统的应用需求，实现多功能看护及高扩展性等，大大降低了老人看护成本[5]。

1.1 系统整体设计

老人行为在白天和晚上是有区别的，本文分别设计白天和夜晚两种老人行为检测模式，并通过压力传感器来进行数据的获取。一旦老人发生了危险状况，系统能直接实现报警信息的推送；正常作息时间的记录以及分析能够快速地检测到老人的异常行为。

老人智能看护系统中的硬件设备主要有单片机和压力垫，并使用Zigbee进行组网，将老人的信息收集到中心节点中。中心节点将信息发送给移动端并转发到后台服务器中，看护人员可直接通过移动端实时查看老人的作息生活情况，从而加强对老人的看护。

老人智能看护系统架构如图1所示。数据采集和处理主要包含了各种传感器和单片机等硬件对原始数据的采集，并通过Zigbee发送端将采集到的数据转发到Zigbee数据中心节点中；数据转发则是将网络中的数据通过网络进行传输，以此来实现对数据的转发。这两个步骤通过特定协议完成原始数据的采集和转发，并通过Zigbee中心节点由网络传输到云平台上。云平台首先会接收Zigbee传输来的数据，并将其保存在数据服务器中，接下来通过数据处理器对原始数据进行处理，最后将处理后的数据保存到网站服务器中，以供前台进行调用。用户访问终端则能够实现对云平台的交互访问。

图1 老人智能看护系统架构图

1.2 基础数据模块

基础数据模块包含数据采集处理层以及数据转发层[6-7]。通过压力传感器中的信号变换将其变换为Zigbee发送端能够处理的二进制数据；Zigbee中心节点在接收到发送端传输过来的数据后，应用网络路由器等对数据进行转发，实现对后台服务器中的socket连接，并将其转换为设计的格式对数据进行转发，具体流程如图2所示。

图2 基础数据处理流程图

1.3 云平台模块

云平台模块是为了能够实现智能的老人看护，在各个层面中提供了移动端的网络用户接口支持，例如老人管理、设备管理、报警管理、权限管理等基本数据服务器。同时，当运行了老人看护系统时，通过socket来接收设备发送的消息并进行数据类型的判断，以此获取得到最新的老人行为预判，可以直接根据行为判断对比分析，得出异常的老人行为，最后综合分析老人平常的作息时间以及动作规则来实现报警，将报警信息发送给老人的联系人或常用电话联系人，实现对老人的智能看护[8]。云平台功能模块图如图3所示。

图3 云平台功能模块图

该功能模块应用移动端进行账号的注册、登陆，并对老人的设备进行添加，同时对基层的硬件设备进行管理，以此来实现数据的传输、转换管理。对权限管理分配不同的管理人员，这就保证了数据的管理安全。不同的网络都能接入到系统中进行登陆及注册，同一个用户可以绑定固定的设备和多个老人信息，满足用户实时监控老人行为的需求。在移动客户端中可以对老人信息进行管理，并对老人行为正常值以及异常值进行设置，实现对老人基本行为进行重点看护。

基于云计算下的老人智能看护系统应用的是传感器硬件来实现的数据采集，避免了传统方式的不便，例如在设备没电时有些老人容易忘记及时充电，造成采集数据缺失。

2 共享平台建设背景下老人智能看护系统的应用前景

老人智能看护系统中有大量的数据需要处理，且使用的是传统的B/S模式，随着需要看护的老人逐渐增多，可以对一些老人信息进行整合共享或改进，这就需要对老人看护系统进行应用规划。

在智能老人看护系统中有众多的服务器，一些硬件资源没有得到较好的重复利用，造成资源浪费。社区公共资源可以实现共享，例如老人的个人信息资料等，这就需要进一步整合存储资料，构建一套公共资源信息库，以此提高对资源的访问以及获取，同时也能够降低对服务器等的后期维护管理，将更多精力专注在老人智能看护管理上。

2.1 结构体系

在共享平台建设背景下，应用云计算对老人智能看护系统进行结构设计并搭建共享平台，结构体系如图4所示。

图4 结构体系图

用户层包含了老人、看护人等常规用户，有的可添加家庭医生。共享老人智能看护系统的用户能够在线对老人信息中的基本行为以及作息时间表进行下载，同时还能在小区范围内设置老人小组，实现老人之间的交流以及情况对比，这也能促进老人精神上的满足。

客户端则是移动设备端，是直接实现系统后台和用户之间数据联系的媒介，将后台数据内容直接呈现给用户，实现云端到移动设备之间的直接访问。

应用层是整个智能老人看护系统中的核心支架部分，它不直接承载任何的数据，却连接了客户端和后台数据，支撑了老人看护系统中的应用软件。

管理平台层主要负责部署系统环境，还包含了相关的任务分配以及资源调度等相关工作，对提高整个体系的运行效率有非常重要的作用。

数据层可以实现平台中所有存储数据的共享，该层的核心目标是构建一套基本的老人行为信息资源库，在云端能够实现对老人行为信息的存储。由于采集到的是不同行为的数据，数据类型结构也不一致，同时还会有各种不同的视频、图片等非结构化信息，需要进行数据的对照，实现管理、存储、读取结合统一。

基础设施层是为了能够更好地对底层的硬件设备进行管理，包含服务器、存储空间、传感器设备等，采用云计算整合分布的存储资源，并虚拟为一个数据“存储池”，集群统一调度管理虚拟的云计算服务平台。云计算的高计算能力能够为共享平台提供海量的存储空间以及处理能力。

2.2 共享平台构建

老人智能看护系统共享平台建设中云计算的应用有很大的发展空间，共享平台构建图如图5所示。

图5 共享平台构建图

云计算服务器是看护系统的关键部分，具备优良的扩展性，能使看护系统性能稳定、高效运行。当访问服务器的在线用户较多时，负载均衡设备能够动态地合理调度硬件资源，提高网络的服务功能，进一步提高用户的个人体验感。云数据库能将老人的基本行为信息等结构化类型数据存储在云数据库中，云存储能够更好地实现服务器资源的进一步改进，这就需要开放存储服务，并将一些非结构化类型数据，例如图片、视频、音频等都存储在该部分。Web服务使得用户能够更好地访问老人智能看护系统，及时查看被看护老人的基本信息、个人行为、异常行为等，能够提供更好的计算能力。云服务可以对一些不对外公布的基础个人隐私数据进行存储，确保个人隐私数据的安全，防止出现老人个人行为以及基本病情信息等的泄露，保障个人信息安全。

2.3 共享平台背景下老人智能看护系统应用前景

我国逐步进入老龄化社会，家庭养老压力的剧增以及社会负担的增长，促进了老人智能看护系统的推广和发展。共享平台建设背景下云计算老人智能看护系统借助云计算的高速处理能力，能够整合家庭、社会公共组织等养老基础数据资源，并将其提供的各类服务分门别类地收集在云系统中，从而加强老人和专业看护人员或家庭看护人员之间的联系，提高对服务内容的传递。云计算中的远程管理以及数据传输功能，不仅能够加强对老人日常行为的检测以及异常行为的监督，而且可以高效完成数据的加工处理和统计，能够实时监测老人的行为，建立一种高效的管理模式，提高看护工作的精确性和数据的共享性。